Ocena brak

Nagrzewanie światłem widzialnym i podczerwienią

Autor /bananowiec Dodano /27.01.2014

Istnieją dwa powody, aby pem widzialne i podczerwone nazywać promieniowaniem cieplnym. Po pierwsze, zaabsorbowane zmienia się w energię cieplną i jest odczuwane przez człowieka jako ciepłe. Po drugie, emitują je wszystkie ciała, proporcjonalnie do swoich temperatur, w wyniku ciągłej przemiany energii cieplnej na promienistą.

Zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna intensywność wymienionej emisji jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury bezwzględnej. Kiedy podniesiemy zatem temperaturę dowolnej substancji (wyrażoną w stopniach Kelvina) dwukrotnie, intensywność promieniowania wzrośnie szesnaście razy. Całkowitą energię emitowaną w jednostce czasu z 1 m2 powierzchni doskonale czarnej przedstawia równanie:

f=5,67.10-8.Tł.    (1)

Skóra człowieka emituje promieniowanie o widmie pasmowym lub prawie ciągłym z zakresu charakterystycznego dla jej temperatury. Długość najintensywniejszych fal można oznaczyć korzystając z prawa Wiena, długość (w nm) fali dominującej w widmie można obliczyć dzieląc stałą wielkość 2 890 przez temperaturę bezwzględną ciała emitującego. Zgodnie z tym prawem, skóra człowieka o temperaturze 309 K emituje promieniowanie, w którym dominuje fala o długości 9 400 nm.

Źródła światła widzialnego i podczerwieni

Światło i podczerwień należą do naturalnych energii, najbardziej pospolitych w biosferze. Głównym ich źródłem jest słońce. Poza tym naturalnym źródłem ciepła jest ogień, a także ciało ludzkie i zwierząt ciepłostałych. Słońce emituje widmo ciągłe, zwane światłem białym. Znaczna część promieniowania słonecznego zostaje zatrzymana przez atmosferę ziemską. Światło widzialne i podczerwień stosunkowo dobrze przez nią przenikają. W promieniowaniu słonecznym, które dociera do Ziemi, dominuje światło widzialne w około 50%, podczerwień A w około 40% i podczerwień B w około 10%.

Jako sztucznego źródła leczniczego światła widzialnego i podczerwieni używa się żarówek węglowych lub wolframowych. Żarówki węglowe żarzą się w temperaturze niższej niż 1000°C. Ich widmo zawiera znaczny procent promieni czerwonych i podczerwonych. Dominuje fala o długości około 3 pm. Wolfram żarzy się w temperaturze około 2 700°K i widmo tego światła zawiera większy odsetek promieni świetlnych. Dominuje fala o długości 1 pm.

Moc żarówek przy 220 V wynosi od 15 do 1500 W. Szkło żarówki przepuszcza tylko promienie dłuższe niż 400 nm, a więc nie przepuszcza promieni nadfioletowych.

Jako źródła samej podczerwieni używa się promienników, w których podczerwień promieniuje z rozgrzanych metalowych spirali umieszczonych na ceramicznym i metalowym podłożu. Promienniki te nagrzewają się do temperatury 500-900°C. Emitują zatem pem podczerwone niewidzialne lub ciemnoczerwone (dominują fale długości 1,5-4,0 pm). Moc emisji tych promienników waha się od 200 do 1500 W.

Światło używane do nagrzewania leczniczego i jego podział na pasma jest przedstawione na ryc. 2.6 w rozdziale 2.

Sztuczne źródła światła i podczerwieni są zwykle umieszczone w reflektorach lustrzanych, które skupiają pem w pożądanym kierunku. Zasadniczo moc promieniowania maleje wraz z kwadratem odległości od cieplnego źródła światła. Dzięki reflektorom reguła ta traci część swojej ważności i moc pem z lamp leczniczych maleje w mniejszym stopniu, niestety, dość trudnym do określenia. Największa moc promieniowania skupiona jest przy promieniu środkowym, wyznaczonym przez reflektor i najbliższą odległość od żarówki. Moc promieniowania maleje w miarę oddalania się na boki od promienia centralnego.

Produkuje się lampy różnej wielkości: od małych, trzymanych w ręku w czasie zabiegu, służących do naświetlań miejscowych, do dużych, obejmujących promieniowaniem połowę ciała, lub zestawy lamp w obudowach obejmujących ciało pacjenta. Tradycyjne lampy noszą nazwę „soluxów". Urządzenia obejmujące obudową część lub całe ciało, używane do zabiegów częściowych i ogólnych, noszą nazwy „świetlanek" i „solarów". Współcześnie produkuje się urządzenia do stopniowanej i kontrolowanej hipertermii całego ciała używane w leczeniu nowotworów złośliwych. Hipertermię uzyskuje się przez naświetlanie czerwienią i podczerwienią.

Działanie na tkanki

Około 1/3 promieniowania odbija się od skóry, z pozostałych 2/3 około 90% jest absorbowanych w skórze do głębokości 2 mm i w tej zewnętrznej warstwie skóry (głównie w naskórku) zmienia się w ciepło. Konwersji cieplnej towarzyszy podniesienie temperatury naskórka do czterdziestu kilku stopni Celsjusza, pobudzenie skórnych receptorów termicznych i termiczne zmiany w procesach tkankowych w warstwie skóry o grubości 3-5 mm. W wyniku pobudzenia reakcji eliminacji ciepła i bezpośredniego działania ciepła następuje wzmożenie ukrwienia, widoczne jako rumień cieplny, i występują pozostałe elementy reakcji na nagrzewanie. Wytworzone ciepło jest zabierane przez krążącą krew, wypromieniowane ze skóry i zużyte przy odparowaniu obficie wydzielanego potu. Nagrzewanie ciepłem konwersyjnym silnie pobudza reakcję eliminacji ciepła.

Przy dawkowaniu należy się kierować obserwacją reakcji na ciepło i doświadczeniem. Nie ma możliwości szczegółowego określenia ilości energii skierowanej na tkanki, przy obliczeniach powstaje bardzo duży błąd spowodowany rozpraszaniem promieniowania.

Zabiegi ogólne, czyli całkowite nagrzewanie, wykonuje się jeszcze, chociaż coraz rzadziej, w aparatach o kształcie sześcio- lub ośmiokątnej skrzyni (nazywanej najczęściej „solarem"), w której mieści się pacjent wraz z krzesełkiem, jedynie głowa wystaje na zewnątrz. Na wewnętrznych ścianach skrzyni umieszczone są szeregi żarówek o małej mocy (15 do 40 W). Ogólna liczba żarówek może wynosić od 16 do 30.

Pacjenta przygotowuje się tak jak do kąpieli gorącej. Wchodzi on do solaru przez drzwiczki. Po ich zamknięciu otwór, przez który wystaje głowa, należy szczelnie zasłonić ręcznikiem. Promieniowanie należy włączać stopniowo, obserwując reakcję pacjenta, dawkując szybkość, intensywność nagrzewania i czas trwania, który wynosi od 20 do 60 min. W czasie zabiegu występują zlewne poty i przekrwienie głowy. Może dojść do wzrostu temperatury wewnątrz ciała. Przegrzanie można łagodzić chłodnicami lub chłodnymi kompresami na głowę lub pierś. Po zabiegu zaleca się chłodny natrysk lub przedłużenie nagrzewania w „kocowaniu", wypoczynek i uzupełnienie płynów. Odwodnienie powoduje spadek wagi o 0,5 do 1 kg. Zabieg nie może służyć do regulacji masy ciała.

We współczesnych urządzeniach do hipertermii kontrolowanej używa się emitorów podczerwieni i czerwieni. Ta wielkość energii kwantu nie powoduje zaburzeń fizjologicznych, jest absorbowana w skórze i pobudza receptory ciepła, co pozwala na kontrolę czuciową pacjenta nad przebiegiem zabiegu. Absorpcja w głębszych warstwach skóry powoduje efektywne podniesienie temperatury ciała.

Według skali trzystopniowej I stopień przegrzania - do 39°C - stosuje się do ogólnego pobudzenia organizmu, II stopień - do 41 °C - do zaburzeń typu gośćcowego i w niektórych okresach choroby nowotworowej, III stopień - do 42,5°C jest wykonywany w warunkach intensywnej opieki i służy do leczenia choroby nowotworowej.

Według skali pięciostopniowej rozróżnia się hipertermię: I - małą albo łagodną (37,5 do 38,5°C); II - średnią (38,5 do 39,5°C); III - wysoką (39,5 do 40,5°C); IV - intensywną (40,5 do 41,5°C); V - ekstremalną (41,5 do 42,5°C). IV i V stopień stosuje się w terapii nowotworów.

Zabiegi hipertermiczne stosuje się w pozycji leżącej. Aparat ma kształt łóżka obudowanego przezroczystym kloszem. Głowa pozostaje poza nim. Wzdłuż szczytu pryzmatycznego lub walcowatego klosza zamontowane są promienniki podczerwieni. W niektórych urządzeniach emitory znajdują się także z boków i pod przezroczystym dnem łóżka. Zabiegi wykonuje się co dzień, co drugi dzień lub dwa razy w tygodniu. Zabiegi takie najczęściej stosują sanatoria lub oddziały rehabilitacyjne.

Nagrzewanie częściowe

Do nagrzewań częściowych najczęściej używa się lamp typu Solux z żarówkami wolframowymi. Większe z nich są umieszczone na statywie, zwykle ruchomym. Stosuje się w nich żarówki o mocy 1000 W. Mniejsze lampy są zwykle przenośne. Ustawia się je na stole lub trzyma w ręku. Stosuje się w nich żarówki o mocy od 100 do 500 W.

W większości lamp statywowych można regulować moc promieniowania. Są dwa techniczne rozwiązania tej regulacji:

1)    przez zmienianie napięcia zasilającego wbudowanym potencjometrem lub opornikiem;

2)    przez ograniczenie strumienia promieniowania za pomocą koncentrycznej przesłony o zmiennej średnicy, umieszczonej na końcu reflektora lub tubusów nakładanych na reflektor.

Często używa się promienników podczerwieni z metalowymi żarnikami otwartymi, umieszczonymi na podstawie ceramicznej, w reflektorze lustrzanym. Promienniki te nie mają przesłon, czasem spotyka się regulację napięcia.

Lampy żarówkowe są często wyposażone w wymienne barwne filtry lub barwne żarówki, które można stosować opcjonalnie. Filtry przepuszczają promieniowanie koloru niebieskiego lub czerwonego. Zmniejszają one moc promieniowania, eliminując promieniowanie o barwie dopełniającej. Filtr niebieski eliminuje promieniowanie czerwone i podczerwone, a filtr czerwony niebieskie i zielone. Światło niebieskie ma działać przeciwbólowo, a światło czerwone przeciwzapalnie. Nie istnieje kliniczna dokumentacja takiego działania i z punktu widzenia fizyki i fizjologii nie ma ono uzasadnienia; może mieć znaczenie psychologiczne.

Naświetlania dokonuje się z odległości I m na obnażoną skórę. Promień środkowy powinien padać prostopadle do skóry w centralnym punkcie okolicy naświetlanej. Stosuje się czas naświetlania od 10 do 30 min. Zabiegi wykonuje się co dzień lub co drugi dzień. Do naświetlań tułowia i kończyn dolnych układa się pacjenta w pozycji leżącej, na kozetce lekarskiej. Kończyny górne, szyję i głowę naświetla się w pozycji siedzącej.

Do naświetlań kosmetycznych i na narządy głowy używa się małych lamp z żarówkami o mocy około 100 W, umieszczając je w odległości 30-50 cm od obiektu naświetlanego. Można używać również lamp silniejszych, odpowiednio redukując ich moc.

Promienników podczerwieni używa się tak samo jak lamp emitujących światło. Promienniki te często były umieszczane przy palnikach nadfioletu, służąc do jednoczesnego naświetlania obu typami promieni. Można ich używać także bez nadfioletu jako naświetlań nagrzewających, samodzielnych. Tolerancja mocy promieniowania podczerwonego jest prawie dwa razy większa niż tolerancja światła widzialnego ze względu na to, że konwersja cieplna podczerwieni odbywa się w ponad dwukrotnie grubszej warstwie skóry niż konwersja światła.

Wskazania

Wskazania do stosowania światła i podczerwieni są takie same jak do innych częściowych nagrzewań. Są to zabiegi znacznie łatwiejsze do wykonania niż zabiegi parafinowe lub wodne i lepiej znoszone przez pacjentów. Wydaje się, że rumień cieplny powstaje łatwiej i jest intensywniejszy w zabiegach ciepłem konwersyjnym niż w innych zabiegach nagrzewających. O ich wyborze decydują indywidualne preferencje pacjentów i technika zabiegu.


 

Podobne prace

Do góry