Применение в медицине магнитных полей: Магнитотерапия: показания и противопоказания, польза и вред, в гинекологии, при остеохондрозе, для суставов

Содержание

Магнитное поле в медицине

Автор На чтение 13 мин. Опубликовано

Что такое пульсирующая магнитотерапия?

Эта форма терапии представляет собой альтернативный метод лечения, который предлагают многие ортопедические и натуропатические практики физиотерапевты и может использоваться в качестве основного или дополнительного лечения. В пульсирующей магнитной полевой терапии электромагнитное поле используется для создания электромагнитного поля вокруг обрабатываемого участка тела. Определенные частоты магнитного поля оказывают положительное влияние на организм и влияют на него биоэнергетически.

Это означает, что пульсирующее магнитное поле влияет на метаболизм и кровообращение тела и тем самым стимулирует организм к исцелению. Цель магнитно-полевой терапии — ускорить процессы заживления и облегчить боль. Кроме того, пульсирующая магнитная терапия у спортсменов также может использоваться профилактически.

В ортопедии пульсирующая магнитополевая терапия успешно используется при лечении остеоартрита, остеопороза, спинальных нарушений и травм, а также при проведении хирургических и ревматических процедур.

Maгнитoтepaпия для лечения зpeния y дeтeй

Современные ученые-медики на практике возвращаются к использованию магнитов для лечения психических заболеваний — от депрессии до шизофрении.

Начиная с 1995 года транскраниальная (внутричерепная) магнитная стимуляция (TMS) используется в больницах Соединенных Штатов, Европы и Австралии вначале как экспериментальный метод, а затем в качестве обычной лечебной процедуры.

В ходе этой продедуры для изменения работы больного мозга используются мощные переменные магнитные поля. При проведении процедуры магнитной стимуляции используется специальный прибор – металлическая коробка размером с настольный компьютер. К прибору с помощью кабеля присоединен тяжелый металлический предмет, похожий на ракетку для пинг-понга.

От этой ракетки исходит плотно сфокусированное магнитное поле, достаточно мощное для того, чтобы чувствоваться на расстоянии руки. Если ракетка расположена напротив черепа пациента, при включении-выключении магнитного поля в мозгу пациента создается электрический ток, таким же образом, как движущийся магнит создает ток в катушке.

Ученым-медикам удалось правильно подобрать место расположения магнита, при котором создаваемый им ток очень эффективен при лечении депрессии. Улучшение при этом виде заболевания составляет по наблюдениям не менее 50 %.

Магнитная стимуляция также с успехом используется при навязчиво-компульсивном расстройстве, биполярном расстройстве и эпилепсии, в последнее время TMS — терапию стали успешно применять и при лечении шизофрении.

Ученые не пришли к единому мнению о механизме действия прибора для TMS. Вероятнее всего, что электрический ток, создаваемый магнитами, заставляет нейроны в облучаемой части мозга становиться более возбудимыми.

Трудновозбудимые нейроны требуют относительно большого количества электричества, чтобы стать активными. Если удастся повысить возбудимость нейронов до нормального уровня, это позволит избавиться от депрессивных симптомов.

Этот принцип действия подобен электрошоковой терапии. Но при электрошоке для передачи электричества пациенту необходимо большое количество энергии. Электрошок требует общей анестезии и может вызвать конвульсии, беспокойство и временную потерю памяти.

Прибор TMS генерирует ток непосредственно в мозгу пациента, что позволяет врачам использовать значительно меньшие уровни энергии. Самый тяжелый побочный эффект от такой процедуры — умеренная головная боль.

Аппаратное лечение — распространенный способ лечения различных глазных нарушений у ребенка, в том числе амблиопии и косоглазия. Магнитотерапия также почти всегда назначается при близорукости — это самая распространенная патология в детском возрасте. Своевременная терапия миопии на ранних стадиях дает хорошие результаты.

Магнитная терапия хорошо зарекомендовала себя при лечении нарушений зрения у детей. При этом для самых маленьких пациентов процедура проходит в форме игры, она совершенно безболезненна и безопасна при отсутствии противопоказаний. Терапевтический курс составляется индивидуально для каждого ребенка с учетом офтальмопатологии и возраста.

В настоящее время на рынке медтехники представлен большой ассортимент портативных аппаратов для магнитотерапии. Ими можно пользоваться как в домашних, так и любых других комфортных условиях.

Важно понимать, что целесообразность приобретения прибора должна оцениваться не на основании собственных умозаключений. Порекомендовать купить аппарат для магнитотерапии может только врач, предварительно убедившись в отсутствии у пациента противопоказаний.

Методика проведения сеанса аналогична вышеописанной. Первоначально необходимо внимательно изучить прилагающуюся к прибору инструкцию по применению. Магнитотерапия приносит пользу только в том случае, если алгоритм действий выполняется верно. Кроме того, важно не забыть убрать подальше все металлические предметы.

Магнитотерапия зачастую назначается в комбинированном лечении определенного вида заболевания. Такое сотрудничество приведет к успешному и более качественному лечению. Так как магнитотерапия не имеет побочных эффектов, она часто применяется в лечении сложных болезней и даже злокачественных новообразований.

Магнит назначают в совместном применении с:

Комбинирование магнитотерапии с другими методами лечения даёт возможность получить большие результаты в кратчайшие сроки, однако, сочетая методы, необходимо, чтобы показания и противопоказания были идентичными.

Соблюдение мер безопасности и рекомендаций врача позволит пациентам с успехом закончить лечебные процедуры, улучшить иммунную защиту организма и избежать многих болезней.

Оформление статьи: Лозинский Олег

Проведение сеанса магнитотерапии возможно не только в условиях физиотерапевтического кабинета, но и дома – современному потребителю предлагается множество приборов, предназначенных для бытового использования.

Указанные аппараты обладают небольшими размерами, простотой действия и оказывают благотворное воздействие на костные и хрящевые ткани – с их помощью можно:

  • купировать боль;
  • уменьшить отечность;
  • улучшить питание и кровообращение в пораженных областях.

Внимание! Перед использованием бытовых приборов, предназначенных для магнитотерапии, следует получить одобрение лечащего врача.

Виды и полезные свойства

возбуждающее и тормозное. Низкочастотная магнитотерапия оказывает на человека лечебное действие в виде улучшения кровообращения, макроциркуляции и микроциркуляции. Также у пациентов уменьшается воспалительный процесс и отмечается противоотечное действие. Этот способ расширяет сосуды, прекращает головную боль и спазмы.

Магнитотерапия популярна в российской медицине, в каждой больнице присутствуют аппараты с таким принципом действия. Приборы способны генерировать поля различной интенсивности и площади. На основании такого принципа различают четыре разновидности процедур:

  1. Низкочастотная магнитотерапия – основана на переменном поле, в процессе лечения применяются волны низкой частоты. Это самый безопасный вид воздействия, по этой методике работает большинство современных приборов.
  2. Высокочастотная магнитотерапия – подразумевает применение мощных полей. Эффективность лечебного метода очень высока, но проводится с осторожностью из-за риска осложнений.
  3. Местная магнитотерапия – это воздействие на небольшую площадь, дает концентрированный эффект. Применяется при ограниченных поражениях, таких как остеохондроз шейного отдела позвоночника, грыжах, протрузиях, артритах суставов конечностей.
  4. Общая магнитотерапия – при таком методе на весь организм направлено поле низкой частоты. Для этого применяются большие аппараты в лечебных учреждениях, пациент в течение всей процедуры находится под наблюдением врача.

Все перечисленные виды процедур применяются в медицине, наиболее популярна местная и общая магнитотерапия, в основе которой лежат поля различной интенсивности. Они проникают на несколько сантиметров в ткани, оказывают лечебный эффект. Сила и степень воздействия волн зависит от частоты, режима, длительности и формы. Для всех методов физиотерапии применяются приборы на основе магнита, сила которого регулируется воздействием электрического тока.

Полезные свойства магнитотерапии:

  1. Противовоспалительное – магнитное поле снижает концентрацию медиаторов, способствующих застою крови в области поражения и повышению температуры.
  2. Регенерирующее – в процессе лечения артроза или остеохондроза стимулируется деление клеток, ускоряется восстановление поврежденных тканей. Благодаря такому воздействию этот вид лечения широко применяется в травматологии в период реабилитации.
  3. Сосудорасширяющее – при воздействии на спазмированные вены обеспечивается отток крови, что снижает пастозность и улучшает клеточное питание.
  4. Противоотечное – при лечении проблемных зон улучшается циркуляция, удаляется лишняя жидкость из межтканевого пространства.
  5. Нейростимулирующее – магнитное поле ускоряет проведение нервных импульсов, благоприятно влияет на рецепторы. Клиницисты часто назначают процедуры при нарушении чувствительности.

Магнитотерапия: показания к применению

Магнитотерапия как вспомогательная процедура показана при многих заболеваниях, нарушениях и сбоях в работе организма. Она помогает вылечить определенные заболевания сердечно-сосудистой системы (тахикардия, венозная и артериальная недостаточность, атеросклероз и т.д.), свести к минимуму риск образования тромбов, снизить и нормализовать артериальное давление и частоту сердечных сокращений, избавиться от отечности, тромбофлебита, варикозного расширения вен и некоторых других заболеваний периферических сосудов.

Магнитная терапия показана при заболеваниях дыхательной (воспаление легких, бронхиальная астма, хронический бронхит, туберкулез), пищеварительной (панкреатит, язва желудка, энтероколит, гепатит, холецистит, гастрит, гастродуоденит, язва двенадцатиперстной кишки), мочеполовой (простатит, мочекаменная болезнь, уретрит, пиелонефрит, цистит, маточные кровотечения), нервной (неврит, бессонница, хронический стресс, мигрень, невралгия, невроз, хроническая усталость), опорно-двигательной (радикулит, артрит, переломы, вывихи) систем.

Применяют магнитотерапию и для лечения заболеваний глаз (глаукома, конъюнктивит, дистрофия сетчатки, астигматизм, кератин, атрофия зрительного нерва, амблиопия), ЛОР-органов (фарингит, ринит, гайморит, ринит, тонзиллит, ларингит, отит, трахеит, фронтит), кожи (грибковые поражения, ожоги, пролежни, акне, трофическая язва, псориаз, экзема, обморожения, нейродермит), ротовой полости (пародонтит, гингивит, язвочки).

Показана магнитная терапия и людям, страдающим сахарным диабетом второго типа, так как она способствует снижению уровня сахара в крови.

Для суставов

Магнитную терапию по праву можно назвать одним из лучших неинвазивных методов лечения больных суставов. Благодаря этой безболезненной и эффективной процедуре можно эффективно лечить такие заболевания: артроз, дистрофический тендинит, ревматоидный артрит, псориатрический артрит, эпикондилит, вывихи, бурсит, ушибы, остеоартроз, затяжная консолидация переломов, радикулит.

Магнитотерапия будет эффективной и при лечении тех заболеваний суставов, которые характеризуются сильными болями и ограничениями в движениях. Благодаря магнитному воздействию постоянная ноющая боль исчезает, разрушенные хрящевые ткани восстанавливаются, а процесс дегенерации костного соединения затормаживается.

Лечить больные суставы при помощи магнитного поля можно не только в специализированных медицинских учреждениях, но и в домашних условиях, так как данный метод не требует длительной подготовки или специальных знаний.

Для спины

Магнитная терапия широко применяется для лечения спины, так как обладает противовоспалительными свойствами. Процедура сводит к минимуму болевые ощущения, устраняет мышечные спазмы, оказывает седативный эффект на организм, препятствует дальнейшему развитию болезни.

Магнитотерапия эффективно борется с грыжей межпозвонкового диска, остеохондрозом, стенозом позвоночного канала, анкилозирующим гиперостозом, заболеваниями воспалительного характера.

Для ног

Магнитотерапию, которая повышает эффективность основного лечения, применяют при варикозе, атеросклерозе, определенных заболеваниях суставов, растяжениях, переломах, ушибах. Магнитное поле помогает вылечить болезнь Рейно, избавиться от пяточной шпоры и болезней голеностопных суставов.

Магнитотерапия для ног, как и для других частей тела, обладает накопительным эффектом. Для получения наилучших результатов необходимо пройти полный курс лечения, который состоит из 12 – 15 процедур.

При переломах

При переломах костей магнитная терапия применяется как вспомогательный метод, который ускоряет и облегчает процесс срастания поврежденного участка. Благодаря магнитному полю восстановление клеток ускоряется, проницаемость клеточных мембран возрастает, питание тканей кислородом заметно улучшается.

Спазмы мышц, отеки, разрушения кровеносных сосудов, болевые ощущения, нарушение кровотока и воспалительный процесс являются основными показаниями для назначения магнитной терапии при переломах.

Гипс не мешает магнитным волнам воздействовать на поврежденный участок, поэтому магнитотерапия чаще всего назначается уже на начальном этапе восстановления (на третий-четвертый день после получения перелома).

В гинекологии

Магнитотерапия широко применяется для лечения следующих гинекологических заболеваний: хронические воспалительные процессы в органах малого таза, провоцирующие сильные боли во время месячных спаечные процессы, бесплодие, возникшее из-за маточной непроходимости или нарушений в работе эндокринной системы и т.д.

Магнитная терапия способствует восстановлению менструального цикла после оперативного вмешательства. Процедура рекомендована в период беременности при анемии, отставании эмбрионального развития, плацентарной недостаточности, гестозе.

Магнитная терапия рекомендована при остеохондрозе любой стадии и в период обострения, так как она способствует снижению болевых ощущений, восстановлению эластичности и подвижности межпозвоночных суставов, выведению лишней жидкости из организма, снятию воспалительного процесса.

При воздействии магнитного поля на шейный отдел позвоночника исчезают шум в ушах, тошнота и головокружение, подвижность головы и шеи значительно улучшается и становится менее болезненной. Воздействие на грудной отдел позвоночника нормализует работу пищеварительной системы, снижает болевые ощущения и избавляет от скованности в движениях, а воздействие на поясничный отдел налаживает работу нижних конечностей и мочеполовой системы.

При кисте

Магнитотерапия является дополнением к основному лечению и назначается в послеоперационный период при кисте яичников и кисте Бейкера. Последняя образовывается в подколенной ямке, из-за чего сустав перестает нормально функционировать.

Медикаментозное лечение при проведении магнитотерапии кисты становится более эффективным, а пациент намного быстрее и легче восстанавливается после операции.

При грыже

Магнитная терапия показана при грыже в пояснично-крестцовом, грудном или шейном отделах позвоночника. Процедура назначается при ограниченной подвижности верхних и нижних конечностей, болевом синдроме любой интенсивности, отечности тканей, возникшей в области межпозвоночной грыжи, значительной утрате чувствительности, постоянных или периодических спазмах в мышцах, ухудшении кровоснабжения нижних конечностей, сбоях в работе мочеполовой системы, из-за которых развивается грыжа, воспалительном процессе в зоне формирования грыжи.

Магнитное воздействие на грыжу эффективно устраняет воспалительный процесс и отечность тканей, уменьшает болевые ощущения, расслабляет мышцы спины, убирает компрессию нервных корешков, восстанавливает полноценное кровоснабжение пораженного участка и естественную подвижность, улучшает и ускоряет всасываемость вводящихся в ткани медикаментозных препаратов.

В некоторых случаях от магнитотерапии необходимо отказаться, так как она не только не принесет никакой пользы организму, но и может нанести ему серьезный вред. Магнитная терапия противопоказана людям, у которых диагностированы определенные нарушения психики, слишком низкое (гипотония) или слишком высокое (гипертония) артериальное давление, тромбофлебит, туберкулез в активной форме, инфекционные заболевания в период обострения, выраженный атеросклероз сосудов головного мозга, повышенная температура тела, сердечная недостаточность, злокачественные или доброкачественные образования, недавно перенесенный инфаркт миокарда, лихорадка, воспаления гнойного характера, индивидуальная непереносимость, эпилепсия, сбои в работе надпочечников, тромбоз, аутоиммунные нарушения.

От процедуры нужно отказаться и людям с кардиостимуляторами и металлическими штифтами, беременным женщинам, женщинам во время менструации, детям до 1,5 года.

Побочные эффекты проявляются крайне редко. Такое случается, если противопоказания игнорируются, время проведения и количество процедур преднамеренно увеличиваются. Повышенные объемы влияния магнитных волн могут негативно повлиять на проницаемость клеточных мембран и увеличить риск развития гипоксии или дистрофических процессов.

Перед первой процедурой магнитотерапии в обязательном порядке необходимо проконсультироваться со специалистом и пройти тест на чувствительность.

Магнитотерапия широко применяется в области гинекологии, так как оказывает хороший эффект при лечении воспалительных процессов в матке и придатках. Иногда терапию назначают во время обострений.

В основном магнитотерапия в области гинекологии используется для устранения болей в области таза и для восстановления нормальной работы половых органов. Часто магнитотерапия применяется для лечения бесплодия.

Если женщина лечила заболевание с помощью хирургического вмешательства или находится в состоянии после аборта, то часто назначается лечение магнитотерапией. Оно направлено на восстановление нормальной функциональности органов, которые перенесли хирургическое вмешательство.

Лечение этой процедурой в области гинекологии может проходить в виде внутренней и наружной терапии.

Есть ряд серьезных противопоказаний к применению магнитотерапии в гинекологии. Например, если у пациентки наблюдаются заболевания, связанные с онкологией, при остром виде недостаточности (почечная или печеночная), если есть наличие острых гнойных заболеваний и генитального туберкулеза, есть риск нанесения вреда организму человека.

Основой работы аппаратов Алмаг является выдача магнитного поля импульсного типа, которое воздействует на больные участки человеческого тела. При использовании магнитотерапевтических аппаратов Алмаг, у пациента снижаются воспалительные процессы, устраняется боль, что дает ему шанс как можно меньше применять для лечения фармакологические препараты.

Процедура магнитотерапии

Применяя в магнитотерапии аппарат Алмаг как дополнительное терапевтическое средство, пациент быстрее восстановит функциональность пораженных участков организма, что даст ему возможность в скором времени почувствовать себя трудоспособным и жизнерадостным.

Статьи по теме: Магнитная физиотерапия

Механизм действия

Но почему же магнитное поле положительно влияет на человеческий организм? Дело в том, что оно имеет способность изменять свойства атомов железа, которые входят в состав тканей нашего тела. Благодаря этим изменениям намагниченность атомов железа, содержащихся в красных кровяных тельцах, увеличивается, а транспортные свойства гемоглобина заметно улучшаются.

По уровню воздействия на человеческий организм самым эффективным является переменное магнитное поле в импульсном режиме. Такое магнитное поле способствует активному приросту нервно-мышечной возбудимости, улучшению кровотока, выведению продуктов распада клеток из очага заболевания и снятию отечности.

Современное представление о биологическом действии магнитных полей и их применение в медицине

Изучение влияния электромагнитных полей на неорганические, органические вещества и живые организмы уходит корнями в глубокое прошлое. Со времен Гиппократа использовали магниты, эффект которых был выявлен при лечении многих болезней. Греки и римляне применяли магниты для наружного и внутреннего употребления. Их чудодейственные свойства описаны врачами Древнего Китая, Индии, Египта [36, 40]. На протяжении последних двух столетий интерес к проблеме магнитных полей то повышается, то снижается.

Сегодня магнитотерапия из метода народной медицины превратилась в научно обоснованный способ лечения.

В основе метода магнитотерапии (МТ) лежит воздействие на организм с лечебно-профилактической целью постоянным (ПМП), переменным (ПеМП) или импульсным (ИМП) низкочастотным магнитным полем. Среди методов физиотерапии магнитотерапия — один из наиболее безопасных, эффективных, легко выполнимых и хорошо совместимых с другими лечебными средствами [4, 16, 38].

Электромагнитное излучение с длиной волны свыше 10 км и частотой менее 30 кГц относят к низкочастотным. Эффект применения такого поля обусловлен действием электрического и магнитного полей [69, 74]. При использовании частот до 100 Гц основной составляющей является магнитное поле. Известно, что в этом диапазоне магнитное поле проникает в организм человека без искажений. Ткани организма диамагнитны, т. е. под влиянием МП не намагничиваются, однако составным элементам тканей могут сообщаться магнитные свойства.

Согласно теории электромагнитного поля Д.К.Максвелла, при перемещении МП в пространстве возникает электрическое поле с замкнутыми линиями напряженности [70]. Воздействие ПМП на биологическую ткань изменяет электронный потенциал молекул. ПеМП, проходя через ткань, индуцирует в них вихревые токи — движение ионов по замкнутым спиралевидным линиям.

В воздействии МП на живые объекты условно выделяют физическую, физико-химическую и биологическую стадии. При этом механизм действия МП с позиции теории функциональных систем рассматривается с учетом многоуровневой иерархической организации живого организма: ядерно-молекулярной, цитохимической, тканевой, органной, системной, организменной и межличностной [32—34, 74].

Физической основой первичного действия МП на живой организм является трансформация электромагнитной энергии поля в механическую энергию заряженных частиц. Влияя на движущиеся в теле электрически заряженные частицы, МП воздействует на физико-химические и биохимические процессы. Тепло, образующееся под влиянием низкочастотного МП внутри тканей, изменяет течение окислительно-восстановительных и ферментативных процессов [17].

Попытки исследователей объяснить магнитобиологические эффекты привели к появлению гипотез, основанных на ориентационных, магнитогидродинамических, концентрационных, жидкокристаллических, ферромагнитных эффектах [4, 5, 40, 69]. Обилие гипотез о механизмах взаимодействия МП с биологическими объектами, скорее, свидетельствует о том, что эта проблема полностью не решена [15]. Результаты влияния МП рассматриваются как сложные физико-химические процессы:

— изменение К-Na градиента в клетке за счет колебания молекулы воды, белковых молекул и ионов поверхностного слоя мембраны;

— изменение ориентации макромолекул (РНК и ДНК) и влияние на биопроцессы;

— поляризация боковой цепи белковых молекул вследствие разрыва водородных связей;

— влияние на проницаемость клеточных мембран;

— изменение реакции окисления липидов и реакции с переносом электронов в цитохромной системе;

— поглощение энергии биосубстратами за счет полупроводниковых эффектов в ДНК и белках;

— тепловое действие из-за трения колеблющихся ионов;

— индуцирование в тканях ионных токов и резонансное поглощение энергии молекулами тканей [63].

Влияя на различные уровни функциональных систем организма (тканевый, органный, системный), МП повышает активность ряда ферментов, изменяет скорость кровотока и коллоидно-осмотическое давление в капиллярах, при этом происходит изменение электропроводности в тканях и снижение потребности их в кислороде. Нарушенный баланс обмена веществ, вызывающий боль, отек и приводящий к изменениям кислотности среды и недостатку кислорода в тканях, восстанавливается под воздействием магнитного поля [77].

В организме человека не обнаружено специальных рецепторных зон, воспринимающих электромагнитные колебания. Установлено, что влияние МП происходит через высшие центры и звенья нервной и гуморальной регуляции [3].

Воздействие МП на живой организм определяется биотропными параметрами поля (интенсивностью, градиентом, вектором, экспозицией, частотой, формой импульса, локализацией, характером контакта, площадью воздействия). Большее число биотропных параметров характеризует высокую биологическую активность и лечебную эффективность применения МП: ПМП<ПеМП<ИМП [52, 68].

Различия в биотропных параметрах МП и состоянии организма объясняют противоречивые результаты их использования на практике.

По мнению отечественных исследователей, наиболее перспективным для физиотерапевтической практики является ИМП [52, 64]. Плотность индуцированных электрических токов в тканях определяется скоростью изменения магнитной индукции. При этом возникшие токи могут вызывать возбуждение нервных волокон и ритмические сокращения миофибрилл [10, 80]. Ответная реакция системы на воздействие МП, в частности ПМП, характеризуется неустойчивостью, зависит от исходного состояния организма и магнитной чувствительности. Реакции организма на применение ИМП отличаются большей стабильностью и не способствуют развитию адаптации к ним [47].

Использование низкочастотных ИМП позволяет синхронизировать его действие с биологическими ритмами организма, развитие положительных хронобиологических эффектов способствует оптимизации процесса лечения [5, 69].

Клиническими исследованиями установлено, что ПеМП с величиной магнитной индукции до 0,3 Тл и частотой 50 Гц не вызывает субъективных ощущений в зонах, подвергнутых его воздействию [74]. Реакции различных систем при этом достаточно четко выражены и описаны в литературе. По степени чувствительности к МП функциональные системы организма распределяются следующим образом: нервная > эндокринная > органы чувств > сердечно-сосудистая > кровь > мышечная > пищеварительная > выделительная > дыхательная > костная [3, 16, 52].

Наиболее чувствительна к воздействию МП нервная система. Имеются свидетельства развития в ЦНС тормозных процессов, чем объясняется преимущественно седативный характер влияния ПМП [75], его благотворный эффект при психоэмоциональном напряжении и нормализующее влияние на сон [12].

МП стимулирует выработку гормона мелатонина эпифизом и гормона роста гипоталамусом, являющихся естественной защитой от стресса, обладающих геропротекторным действием и предохраняющих организм от инфекций [45].

Эффект прекращения распространения судорожной активности на соседние отделы коры головного мозга под влиянием ПМП объясняется торможением проведения нейрональной активности между областями [80]. Клинически и экспериментально выявлено, что воздействие ПеМП и ИМП подавляет норадренергическую активность ЦНС, повышает функциональную активность нейронов и глиоцитов коры больших полушарий. МП опосредует повышение энергетики всех структур мозга и их биопотенциалов, ингибирует и ликвидирует застойные очаги возбуждения и торможения [28].

Несмотря на значительный накопленный экспериментальной медициной и биологией материал о влиянии МП на скорость проведения нервного импульса, единства мнений по данному вопросу нет. Влиянием МП преимущественно на пресинаптическую мембрану нервного волокна и отличием в строении нейромедиатора объясняются различия результатов исследований [13]. Так, отмечено, что ПМП с малыми величинами магнитной индукции (менее 34 мТл) и экспозицией менее 20 мин замедляет скорость проведения импульса по нервно-мышечному волокну до полной блокировки потенциала действия [56]. По сообщениям авторов, увеличение магнитной индукции и экспозиции ведет к увеличению скорости нервно-мышечного проведения с наблюдаемым полифазным характером регистрируемого ответа [13, 16, 33].

ИМП обладает стимулирующим и возбуждающим действием на периферические нервно-мышечные структуры, способствует повышению адаптации тканей к неблагоприятным факторам [4, 71]. Отмечено положительное влияние ИМП на процессы регенерации нервной ткани, рост аксонов и миелинизацию в периферических нервах [27, 49]. К пятому сеансу магнитного воздействия метаболические реакции в чувствительных и двигательных нейронах под действием ИМП усиливаются с одновременно выраженной активацией в них гликолитических процессов [6].

Имеются сведения о тесной взаимосвязи реакций нервной и гуморальной систем на воздействие МП. Чувствительны к действию МП все эндокринные железы: поджелудочная, щитовидная и половые, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система [62]. Под влиянием МП в структурах гипоталамуса и других высших центрах вегетативной регуляции, обеспечивающих гомеостатическое регулирование функциональных систем организма, отмечается синхронизация работы секреторных клеток, усиление синтеза и выведения нейросекрета из ядер [28].

Характер реакции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы организма на действие низкочастотного МП в целом определяет его биологический эффект [1]. Так, однократное воздействие ПеМП с частотой 50 Гц и магнитной индукцией 20 мТл уже через 5 мин вызывает подъем уровня адренокортикотропного гормона (АКТГ) и через 15 мин — уровня 11-оксикортикостероидов (11-ОКС). При последующих воздействиях реакция системы выражена в меньшей степени [47, 68].

Под влиянием МП в крови повышается уровень гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина), что позволяет применять магнитные поля в комплексной терапии при ее гипофункции [62].

Изменение уровня гормонов, их соотношение, ответная реакция организма на воздействие МП рассматриваются авторами неоднозначно: от проявления компенсаторно-адаптационной реакции организма до стрессовой [1]. В подтверждение компенсаторно-адаптационного характера ответа указывается на отсутствие при этом в крови гиперпродукции плазменных кортикостероидов, характерных для состояния стресса [7, 75].

Доказано влияние МП на обмен веществ и его регуляцию, однако имеющиеся сведения часто трудно сопоставимы. Эффекты влияния МП на биологические системы, вероятно, зависят от уровня их организации [17], чем и объясняется отсутствие эффекта на модельных физико-химических системах и изолированных мембранах [56]. Вместе с тем сложные биологические системы отвечают на магнитное воздействие изменением ряда структурных показателей [68]. Так, незначительный по энергии информационный сигнал МП благодаря регуляторной системе преобразуется в организме в цепную метаболическую реакцию.

Низкочастотное ПеМП влияет на процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) ненасыщенных жирных кислот, протекающие в биологических мембранах с ингибированием образования вторичного продукта ПОЛ — малонового диальдегида. При повышенной активности системы адаптации организма (стрессорные состояния) под влиянием МП нормализуются высокие и низкие показатели ПОЛ. ПеМП активизирует антиоксидантный фермент каталазу и супероксиддисмутазу. Таким образом, показан корригирующий характер влияния МП на активность антиоксидантных систем организма, препятствующий перенапряжению их компенсаторных возможностей [30].

МП стимулирует процессы тканевого дыхания, усиливает обмен нуклеиновых кислот и синтез белков [7, 46, 61]. ПеМП и ИМП влияют на активность системы циклических нуклеотидов: непродолжительное воздействие вызывает усиление активности аденилатциклазы и гуанилатциклазы, а длительное — фосфодиэстеразы [7].

Существуют различные мнения по оценке влияния МП на метаболизм углеводов и жиров. Имеются сведения об угнетении МП пентозо-фосфатного цикла, активизации гликогенолиза, изменении концентрации липидов в крови и мышечной ткани. Отмечено изменение интенсивности и направленности обменных процессов в сторону усиления липолиза. В крови увеличиваются фракции липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Гиперлипопротеинемия и гиперхолестеринемия с увеличением концентрации свободных жирных кислот связаны с увеличением синтеза ЛП на фоне их замедленного катаболизма и выведения из кровеносного русла [72].

В противоположность этому мнению ряд авторов отмечает снижение концентрации общего и свободного холестерина, триглицеридов, повышение антиокислительной активности липидов, неэтерифицированных жирных кислот и фосфолипидов в крови под действием МП [18, 68]. При этом характер обменных процессов, улучшение состояния липидного статуса с повышением уровня липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) объясняется особенностями органов и исходным состоянием организма в целом [46, 68].

Сердечно-сосудистая система является одной из наиболее чувствительных к действию МП, однако высказываются различные мнения по характеру его влияния на функциональное состояние этой системы. Под воздействием низкочастотного ПеМП отмечается как увеличение, так и уменьшение ударного объема крови (УОК) [44]. В ряде работ сообщается о слабом влиянии ПеМП с величиной магнитной индукции 18—35 мТл на центральную гемодинамику у больных хронической ИБС [55]. Вместе с тем имеются сведения о высоком терапевтическом эффекте этих полей у лиц с данной патологией при непосредственном воздействии на область сердца [44]. Некоторые методики МТ позволяют уменьшить ЧСС, вызвать укорочение фазы изометрического сокращения и удлинить фазу изгнания, сократить длительность электрической систолы и удлинить диастолу [20].

Влияние МП на центральную гемодинамику учитывалось при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Репаративно-регенеративный лечебный эффект МП, гипотонический и положительный инотропный эффекты применялись в восстановительной терапии инфаркта миокарда [57, 61], стенокардии напряжения I—II функционального класса [29], артериальной гипертензии [41, 44, 46].

Применение общей МТ в комплексном санаторном лечении больных артериальной гипертензией позволяло уменьшить клинические проявления заболевания. Установлено достоверное снижение систолического и диастолического артериального давления. При лечении отмечалось увеличение фракции выброса и сердечного индекса, снижение общего периферического сопротивления [44].

Имеются сообщения о клинических эффектах ион-параметрической резонансной (ИПР) магнитотерапии у больных ИБС. С помощью инструментальных и лабораторных методов доказано ускорение формирования соединительнотканного рубца в зоне некроза миокарда и положительное влияние на репарацию миокардиоцитов под влиянием ИПР-магнитотерапии [57].

Морфологами, физиологами и клиницистами пристально изучаются вопросы гемодинамических изменений под действием МП на уровне микроциркуляторного русла. Окислительно-восстановительные процессы, протекающие в микроциркуляторном русле, определяют активность транскапиллярного обмена и биологическую активность тканей в целом. Установлено, что под влиянием МП наибольшие изменения возникают в капиллярах и посткапиллярных венулах, происходит увеличение их количества и диаметра, усиливается скорость кровотока в них и сосудистая проницаемость, улучшается сократительная способность сосудистой стенки [7], наблюдается увеличение просвета функционирующих сосудов, а также резервных капилляров, анастомозов и шунтов, отмечено снижение общего периферического сопротивления, улучшение кровоснабжения органов, усиление процессов резорбции. Улучшение перфузии и трофики тканей в результате действия МП проявляется выраженными противоотечным и противовоспалительным эффектами [33, 34, 66].

В экспериментальных работах по изучению влияния ПМП на некоторые показатели гомеостаза (форменный состав крови) указывается на снижение концентрации гемоглобина и гематокрита под влиянием ПМП соответственно на 10,4% и 33,16% [11]. Прослеживается зависимость количественных и качественных изменений форменных элементов крови от напряженности МП, экспозиции, кратности воздействия и физиологического состояния организма. Отмечается достоверное увеличение количества эритроцитов и тромбоцитов к 1—3-м суткам, уменьшение к 5-м суткам и восстановление количественного состава форменных элементов к 10—15-м суткам магнитного воздействия [21].

Под влиянием МТ в клетках крови происходит изменение активности АТФ-азы, концентрации ионов на внешней и внутренней поверхностях мембраны, уменьшение мембранного потенциала, вывод К+ из митохондрий, что изменяет их свойства и условия функционирования [24].

Действие МП на систему крови основано на стимуляции компенсаторных возможностей организма. Под его влиянием отмечено улучшение клинического и тромбогенного потенциала крови, что сопровождается уменьшением адгезии и агрегации тромбоцитов, реакции освобождения тромбоцитарных факторов, повышением содержания гепарина, базофильных гранулоцитов крови и ее фибринолитической активности [15, 29]. Действие МП на кровь приводит к повышению кислородной емкости, что в свою очередь нормализует метаболические процессы [74].

Реакция свертывающей системы крови на магнитное воздействие неспецифична и зависит от параметров МП. В основном отмечен достоверно гипокоагулирующий эффект магнитотерапии [24] с улучшением гемореологических свойств крови и нормализацией плазменного звена гемостаза, однако увеличение длительности воздействия и величины магнитной индукции приводит к состоянию гиперкоагуляции [19].

Среди эффектов действия МП выявлено замедление гемолиза, снижение концентрации геминовых пигментов в плазме и сыворотке, уменьшение вязкости крови, изменение резистентности эритроцитов. При этом отмечено возрастание рН крови, изменение количества сульфгидрильных групп. Под действием МП происходило изменение оптической плотности сыворотки и плазмы, перераспределение концентрации различных белковых фракций: достоверно возрастало количество a-глобулинов и снижалось количество альбуминов, 0 b- и g-глобулинов [31].

В экспериментальных исследованиях использование ПеМП с частотой 10 Гц и величиной магнитной индукции 10 мТл ежедневно вызывало у животных изменение картины белой и красной крови: уменьшение количества эритроцитов и гемоглобина при первичном воздействии параллельно с уменьшением количества лимфоцитов и лейкоцитов в периферической крови [31]. Это объяснялось ускоренным старением эритроцитов периферической крови под действием ПеМП и их элиминацией из кровеносного русла. При последующих воздействиях, начиная с третьей процедуры МТ, наблюдалось увеличение количества элементов крови и их стабилизация к концу исследований (к 10-й процедуре). Увеличение числа молодых эритроцитов в периферической крови при завершении эксперимента объяснялось ускоренным эритропоэзом, сопровождавшимся изменением темпов созревания эритроцитов и их пролиферации.

Рядом авторов предприняты попытки теоретически обосновать гипоальгетическое и стрессопротекторное действие МП [1, 45, 76]. В условиях нервно-эмоционального напряжения отмечается повышение адаптационных возможностей организма. Под влиянием МП увеличивается резистентность организма при лучевых и физических нагрузках, новообразованиях [45, 65, 66]. Гипотермический и гипоальгетический эффекты низкочастотного ПеМП во время действия в организме эндотоксина позволяют применять его для купирования общего и локального воспалительного процессов [32, 76].

Отмечена высокая чувствительность лимфоидной ткани к воздействию электромагнитных полей. В исследовательских работах с магнитными полями сложной конфигурации и слабой интенсивности обнаружена высокая активация лимфоидной ткани с усилением антителообразования и увеличением количества лимфоидных клеток [73]. Прослеживается позитивное влияние МП на функциональное состояние основных популяций лимфоцитов, нормализацию количества Т-лимфоцитов и «null»-клеток. Эффекты МП расцениваются авторами как возможное иммуномодулирующее действие.

Магнитотерапия, влияя на свободнорадикальные механизмы и стимулируя активность антиоксидантных систем, может эффективно использоваться для предотвращения развития дегенеративных процессов, приводящих к развитию сердечно-сосудистых и аутоиммунных заболеваний, артритов, а также нейродегенеративных и аллергических состояний.

В последние годы растет число публикаций о целесообразности использования в медицине обезболивающего, противовоспалительного, седативного, симпатолитического и трофико-регенераторных эффектов МТ [3, 33, 34, 38].

Перспективные результаты применения МП получены при лечении неврологических и инфекционных болезней [8, 10, 12, 25, 27], в детской практике [42], в терапии [2, 29, 57, 58], хирургии [26, 33], травматологии [67, 71], психиатрии [28], оториноларингологии [42], офтальмологии [79], геронтологии [46], наркологии [14], эндокринологии [51], фтизиатрии [59], акушерстве и гинекологии [35, 37].

Доказано позитивное влияние ИМП с частотой 100 Гц и магнитной индукцией 5 мТл при лечении бронхолегочных заболеваний, в частности хронических обструктивных бронхитов. Авторы статей и рефератов указывают на улучшение вентиляционных показателей бронхолегочного дерева, увеличение потребления кислорода и нормализацию клинических признаков заболевания [2].

Применение ПМП и пульсирующего магнитного поля (ПуМП) в комплексном лечении бронхиальной астмы вызывало улучшение оксигенации крови, спазмолитический и бронхолитический эффекты [54]. Отмечалась хорошая переносимость МТ у ослабленных больных и лиц пожилого возраста с сопутствующей патологией.

Действие МП использовали в комплексном лечении больных с деструктивными формами туберкулеза легких [59]. Отмечено, что МП способствовало ускорению абациллирования больных, заживлению полостей распада, а также некоторому замедлению инактивации основных противотуберкулезных препаратов.

Включение в комплексное хирургическое лечение ион-параметрической резонансной МТ улучшало состояние мягких тканей при травмах опорно-двигательного аппарата в зоне переломов, уменьшало степень тугоподвижности суставов [77]. Применение МП позволило значительно уменьшить отек пораженной конечности, повысить амплитуду движений в суставах, создать оптимальные условия для репаративного остеогенеза [23].

В офтальмологической практике использование МП эффективно при лечении невритов зрительного нерва, токсических поражениях, сосудистых изменениях, приводящих к нарушению питания нервных волокон. Комплексное воздействие на зрительный нерв ПеМП электрическим током и лазером в течение 10—15 сеансов позволяет активизировать в тканях обменные процессы, улучшить кровоснабжение и заживление, повысить остроту зрения [79].
[r_filtri]
Имеются сообщения об эффективности применения МП в ангиологии. Оказываемое МТ противоотечное, анальгетическое, спазмолитическое и противотромботическое действие вызывало улучшение состояния больных острой ишемией нижних конечностей. Методика магнитотерапевтического воздействия в комплексном лечении данного заболевания препятствовала развитию гангрены и переходу компенсированной стадии ишемии в декомпенсированную [48].

Хороший терапевтический результат при окклюзионных заболеваниях артериальных сосудов нижних конечностей был получен при применении импульсных сложномодулированных магнитных полей. Выраженный региональный и общий гипоальгетический эффекты МП использовались для купирования ишемических болей. Сила и длительность этих эффектов в 2 раза превосходила действие наркотических анальгетиков, в частности промедола. При этом обнаруживались положительные изменения некоторых гемодинамических показателей: достоверно снижалось конечное систолическое, минимальное диастолическое и среднее динамическое артериальное давление в сосудах нижних конечностей [32].

Применение МП при лечении трофических язв нижних конечностей позволило нормализовать извращенный местный кровоток, раскрыть резервные капилляры, уменьшить болевой синдром и отечность конечности, уменьшить количество микрофлоры в патологическом очаге [8]. При лечении пролежней у больных с травмами спинного мозга наблюдалось стимулирование репаративно-регенеративных процессов, более быстрое очищение пролежней от гнойного налета, рост грануляционной ткани и ее эпителизация.

По данным отечественных и зарубежных авторов, выявлен положительный эффект использования ПеМП при лечении ряда неврологических заболеваний: рассеянного склероза, спастических параличей, атеросклеротической энцефалопатии, периферических полинейропатий, травм спинного мозга [4, 25, 67, 71].

Интенсивное ИМП в сочетании с электростимуляцией синусоидальными модулированными токами считается патогенетически обоснованным при лечении центральных и периферических парезов и параличей конечностей. В результате происходило ускорение процессов регенерации, увеличение скорости проведения моторного импульса в периферических нервах и пораженных спинномозговых корешках [67].

Наблюдался хороший терапевтический эффект воздействия ПеМП в комплексном лечении острых транзиторных нарушений мозгового кровообращения, постинсультных состояний, начальных проявлений цереброваскулярной недостаточности [10].

Использование многозональной магнито-инфракрасно-лазерной пунктуры в восстановительном лечении больных с вегетативно-сенсорной пострадиационной полинейропатией привело к обратному развитию расстройств чувствительности и вегетативно-трофических нарушений. Отмечалась положительная динамика некоторых гомеостатических показателей [22].

Имеются сообщения об эффективности применения МП в терапии ревматических болезней и дегенеративно-деструктивных заболеваний суставов [43].

Экстракорпоральная аутогемомагнитотерапия с частотой 60—200 Гц, модулирующей частотой 10 Гц и величиной магнитной индукции 100 мТл при ревматоидном артрите уменьшала клинические проявления болезни, позволяла сохранить хороший терапевтический эффект в течение месяца после завершения курса. Благоприятное изменение соотношения прооксидантных и антиоксидантных процессов после воздействия МТ приводило к нормализации процессов перекисного окисления липидов. Методика позволяла позитивно влиять на функциональное состояние лимфоцитов, повышать активность ферментов сукцинатоксиддисмутазы и кислой фосфатазы, что находило отражение в нормализации ряда клинико-лабораторных показателей [30, 50].

Эффекты низкочастотного ИМП в сочетании с электростимуляцией отмечены в комплексном лечении остеомиелитов нижней челюсти [33]. Предложенная авторами методика воздействия на патологический очаг позволила ликвидировать послеоперационный отек на 1—2-е сутки и ускорить восстановление энергетики организма больного.

Доказана результативность лечения с использованием МП в педиатрической практике [42]. Оценена эффективность низкочастотного ПеМП (50 Гц) с воздействием контактным способом на точки акупунктуры и рефлексогенные зоны с целью купирования и лечения стенозов гортани у детей. Авторы указывают на системное влияние ПеМП на функции вегетативной нервной системы с последующим проявлением иммунокорригирующего и иммунопотенцирующего эффектов магнитного воздействия.

Усиление тонуса парасимпатической нервной системы, изменение катехоламинового обмена в сторону повышения содержания предшественников катехоламинов и уменьшения содержания в крови их конечных метаболитов — адреналина и норадреналина — позволяют применять МП для лечения артериальной гипертензии. Отмеченный положительный терапевтический эффект обусловлен также уменьшением под влиянием МП активности натрийуретического гормона, депрессорным действием айкиноидов, стабилизацией параметров ПОЛ [46].

Установлено [28] влияние сочетанной лазеромагнитотерапии на показатели иммунного и психического статуса у больных непрерывно-рецидивирующей шизофренией. Положительная динамика психического состояния выявлялась у 45% обследованных. У пациентов с преобладанием депрессии и депрессивно-параноидных синдромов отмечалось четко выраженное антидепрессивное действие. При апато-абулических состояниях достигнут определенный психоактивирующий эффект.

МП способно вызывать функциональные изменения в периферической и центральной нервной системах, периферической крови и лимфоидной системе и оказывать неспецифическое лечебное действие. Это может использоваться в терапии воспалительных процессов и новообразований [60].

Комплексная, наиболее рациональная терапия воспалительных заболеваний женской половой сферы тоже включает методики низкочастотной ИМТ. По результатам лечения отмечается достоверное увеличение относительного и абсолютного количества Т-лимфоцитов, нормализация соотношения Т-хелперов/Т-супрессоров с возрастанием индекса супрессии. Достоверно снижается содержание иммуноглобулинов G и A, циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), повышается фагоцитарная активность лимфоцитов. При этом наблюдается более быстрый выраженный эффект проводимых лечебных мероприятий [37].

Высокая эффективность МП при лечении различных заболеваний способствовала его применению у онкологических больных. Морфологически и гистологически подтверждено, что МП вызывает положительные изменениям в раковой клетке. Благодаря трофическому и репаративному действию МП может оказывать антибластоматозный эффект. Под влиянием МП отмечена нормализация функций некоторых органов, улучшение процесса гормоногенеза в коре надпочечников и щитовидной железе. Происходит магнитотерапевтическое стимулирование механизмов тканевой местной репарации. Наблюдается коррекция разнонаправленных нарушений функций иммунокомпетентных клеток (Т- и В-лимфоцитов), иммуномодулирующее действие на иммунный гомеостаз [60, 65].

В работах зарубежных авторов показан эффект воздействия ПеМП на метаболизм костной ткани и процессы ее ремоделирования. Отмечено положительное влияние ПеМП на рост кости и других тканей у экспериментальных животных, синтез коллагена и протеин-гликанов, уровень общего и ионизированного кальция [78]. Описывается эффективность использования ПеМП при лечении больных с переломами костей голени [23, 81].

Исследования отечественных ученых выявили замедление резорбции костной ткани и стимулирование ее формирования под действием ПеМП [51]. Описанные методики МТ позволяют увеличить количество фибро- и остеобластов, улучшить их функцию, повысить парциальное давление кислорода в тканях, что позволяет использовать их в терапии травм опорно-двигательного аппарата, остеопороза с целью коррекции процессов минерализации костной ткани, усиления метаболизма в зоне регенерации [58, 71].

Низкочастотное высокоинтенсивное импульсное магнитное воздействие считается наиболее перспективным направлением МТ. Отмечается его физиологичность, адекватность, динамичность и многоканальность воздействия [33, 49, 67, 71].

Скорость изменения магнитных полей, создаваемых аппаратами высокоинтенсивной импульсной магнитотерапии (ВИМТ), и плотность наведенных электрических токов в тканях на несколько порядков больше, чем при воздействии другими низкочастотными магнитотерапевтическими приборами. Это их главная отличительная особенность. По степени выраженности стимулирующего, обезболивающего и противовоспалительного действия ВИМТ во много раз превосходит все известные виды низкочастотной магнитотерапии [3, 39, 69].

Имеются единичные сообщения о применении ВИМТ в лечении повреждений и заболеваний опорно-двигательного аппарата [33, 43, 49, 67]. Терапевтический эффект ВИМТ при этой патологии наиболее очевиден. Он обусловлен прямым стимулирующим влиянием на нервно-мышечные структуры. Высокоинтенсивное импульсное МП с индукцией до 1,4 Тл позволяет воздействовать на глубокорасположенные нервные, мышечные и костные образования организма. После первых процедур применения ВИМТ отмечается ослабление болевого синдрома до полного исчезновения, устранение отека к 5—6-й процедуре и признаков местной воспалительной реакции [33]. При курсовом воздействии высокоинтенсивным импульсным магнитным полем (ВИМП) задерживается прогрессирование патологических процессов, отмечается быстрое рассасывание посттравматических отеков, исчезновение келоидных послеоперационных рубцов.

Полученный эффект может быть использован для стимуляции процессов регенерации при ушибах мягких тканей, закрытых и открытых переломах костей и суставов, растяжении связок. ВИМП позволяет на 40% сократить сроки восстановления поврежденной конечности [49, 67].

Магнитная стимуляция ВИМП структур центральной и периферической нервной систем у больных с огнестрельными ранениями позволила после первых процедур получить регистрируемое сокращение парализованных мышц с нарастанием их силы в течение курса лечения [49].

У больных с корешковым синдромом при распространенным остеохондрозе позвоночника под действием ИМП с интенсивностью магнитной индукции до 1—1,4 Тл регистрировалось увеличение амплитуды движений в позвоночнике, исчезновение быстрой утомляемости, регресс нарушений чувствительности и глубоких рефлексов [4].

Аналитический обзор литературы свидетельствует об эффективности действия высокоинтенсивных импульсных магнитных полей. Дальнейшее изучение указанных эффектов магнитотерапевтического воздействия в системе реабилитации спортсменов при повреждениях и травмах опорно-двигательного аппарата представляет несомненный интерес. Приведенные выше факты указывают на целесообразность выполнения научных исследований с целью более эффективного использования импульсной МТ в медицине.

Литература

1.Абрамов Л.Н., Меркулова Л.М. // Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984. — С. 93—95.

2.Ачкасов В.В. Применение импульсного бегущего магнитного поля для лечения больных хроническим обструктивным бронхитом: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Томск, 1998.

3.Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. — СПб., 1998.

4.Борисов Н.А., Лихачев С.А. // Биологическое и лечебное действие магнитных полей: М-лы междунар. науч.-практ. конф., г. Витебск, 1999 г. — Витебск, 1999. — С. 82—83.

5.Воробьев М.Г., Пономаренко Г.Н. Практическое пособие по электромагнитотерапии. — СПб.: Гиппократ, 2002.

6.Вылежанина Т.А. // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. — 1991. — Т. 100, № 4. — С. 18—24.

7.Выренков Ю.Е. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 25—27.
8.Газалиева Ш.М. Магнитотерапия в комплексном лечении висцеротрофических расстройств у больных с травмами спинного мозга: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. — Алматы, 1993.

9.Гунько Н.И., Берхов Г.А., Величко А.С., Гунько С.Н. // Магнитология. — 1992. — № 2. — С. 36—38.

10.Гурленя А.М., Багель Г.Е. //Физиотерапия и курортология нервных болезней: Практ. издание. — Мн., 1989. — С. 57—59.

11.Гуселетова Н.В. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 33—34.
12.Густсон П.П., Кикут Р.П. // Там же. — С. 36—37.

13.Давидовская Т.Л., Власенко Н.И. // Биологическое действие электромагнитных полей: Тез. докл. Всесoюз. симпоз. — Пущино, 1982. — С. 76—77.
14.Давыдов А.Т., Нечипоренко В.В., Сафронов А.Г. и др.// Эфферентная терапия. — 1997. — Вып. 3. — № 3. — С. 40—46.

15.Демецкий А.М. // Магнитология. — 1991. — № 1. — С. 6—11.

16.Демецкий А.М., Хулуп Г.Я., Цецохо А.В. //Биологическое и лечебное действие магнитных полей: М-лы междунар. науч.-практ. конф., Витебск, 1999 г. — Витебск, 1999. — С. 21—25.
17.Детлав И.Э., Аболтинь М.Ю., Клявиньш И.Э. и др.// Биологическое действие электромагнитных полей: Тез. докл. Всесоюз. симпоз. — Пущино, 1982.— С. 55—56.
18.Довгяло О.Г.,Веремеева З.И.,Сипарова Л.С. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-прак. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 140—141.

19.Долганова А.А., Пышненко М.В., Долганов Ю.С. // Там же. — С. 45—47.

20.Дробышев В.А., Филиппова Г.Н., Лосева М.И. и др. // Вопросы курортологии. — 2000. — № 3. — С. 9—11.

21.Забродина Л.В. //Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984. — С. 64—67.

22.Захаров Я.Ю. Магнито-инфракрасно-лазерная терапия в восстановительном лечении лиц с вегетативно-сенсорной пострадиационной полинейропатией: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Томск, 2002.
23.Золотова Н.П., Наврузов С.Ю., Батыринина З.Х. // Магнитология. — 1992. — № 2. — С. 41—42.

24.Иванова С.Н. // Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984. — С. 70—74.

25.Искра Д.А. Электрическая и магнитная стимуляция в диагностике и лечении миелопатий: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — СПб., 1993.
26.Кардаш А.М. // Магнитология. — 1992.— № 2. — С. 42—43.

27.Карклиньш Э.В., Амелин А.В., Банцевич Л.М. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 60—61.
28.Картелишев А.В. Магнитолазерная терапия в психиатрии и психоэндокринологии: Науч.-практ. и учеб.-метод. руководство. — М.; Калуга, 1999.
29.Кириченко Н.А. //Медико-биологическое обоснование применения магнитных полей в практике здравоохранения. — Л., 1989. — С. 123—127.
30.Кирковский В.В., Митьковская Н.П., Мухарская Ю.Я. и др. // Вопросы курортологии. — 2000. — №6. — С. 6—8.

31.Кляц А.Я., Мильготина Э.М., Орлова Э.В. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 62—64.
32.Кононов Ю.В. Анальгезирующие свойства импульсного сложномодулированного электромагнитного поля (клинико-экспериментальные исследования): Дис. … канд. мед. наук. — Свердловск, 1986.]
33.Коротких Н.Г., Орешник А.В. // Вопросы курортологии. — 1999. — № 5. — С. 35—38.

34.Коршунова Н.А. Применение электро- и магнитотерапии в раннем периоде реабилитации больных, оперированных по поводу грыж межпозвонковых дисков: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — СПб., 1995.
35.Кулаго О.К. Применение импульсных магнитных полей для прерывания беременности в ранние сроки: Дис. … канд. мед. наук. — Мн., 1997.
36.Кулин Е.Т. // Мед. новости. — 1998.— № 10. — С. 24—29.

37.Лобачевская О.С. Магнитотерапия в комплексном лечении воспалительных заболеваний гениталий: Дис. … канд. мед. наук.— Мн., 2000.
38.Лопаткин Н.А., Лопухин Ю.М. Эфферентные методы в медицине. — М.: Медицина, 1989.

39.Лукомский И.В., Стэх Э.Э., Улащик В.С. Физиотерапия, лечебная физкультура, массаж. — Мн.: Выш. школа, 1998.

40.Лукьяница В.В. Магнитное поле, его характеристика, влияние на биологические объекты и использование в медицине: Учеб. пособие для студентов мед. вузов. — Мн.: МГМИ, 1997.
41.Лукьянова Т.В. Сочетанная магнитотерапия артериальной гипертонии: (Эксперим.-клин. исследование): Автореф. дис. … канд. мед. наук. — М., 2002.
42.Маклакова О.А. Клинико-иммунологические особенности течения стенозов гортани у детей на фоне магнитотерапии: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Пермь, 1998.
43.Малькевич Л.А. Медицинская реабилитация больных ревматоидным артритом с использованием импульсного магнитного поля и дозированной физической нагрузки: Дис. … канд. мед. наук. — Мн., 2000.
44.Мальцева А.С., Степнова Н.В. // Медико-биологическое обоснование применения магнитных полей в практике здравоохранения. — Л., 1989. — С. 119—123.
45.Меркулова Л.М. //Там же. — С. 39—44.

46.Милославский Д.К. Клинико-патогенетические основы эффективности магнитотерапии при гипертонической болезни: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Харьков, 1995.
47.Мороз В.В. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 75—76.
48.Муравьева М.Ф., Одиянков Е.Г., Муравьев С.М., Сава Л.Н. // Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984, — С. 33—35.
49.Мусаев А.В., Гусейнова С.Г. // Вопросы курортологии. — 1998. — № 2. — С. 32—35.

50.Мухарская Ю.Я. Эстракорпоральная АГМТ в комплексном лечении больных ревматоидным артритом: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Мн., 2002.
51.Низкочастотная магнитотерапия: М-лы междунар. науч.-практ. конф. «Применение магнитных полей в медицине», Оренбург, 25—26 окт. 2002 г. / Под ред. В.С. Улащика. — Мн.: Бел- ЦНМИ, 2001.
52.Никитина В.В., Скоромец А.А., Онищенко Л.С. // Вопросы курортологии. — 2002. — № 3.— С. 34—35.

53.Овчинников Е.Л. Влияние постоянного магнитного поля на скорость проведения нервного импульса: Автореф. дис. … канд. биол. наук. — Самара, 1994.
54.Осипов В.В. // Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984. — С. 38—41.

55.Остапенко В.А. // Эфферентные и физико-химические методы терапии: М-лы III Бел. науч.-практ. конф., Могилев, 23—25 сент. 1998 г. — Могилев, 1998.
56.Пирузян Л.А., Кузнецов А.Н. // Изв. АН СССР. Сер. Биология. — 1983. — № 6. — С. 805—821.

57.Пономаренко Г.Н., Соколов Г.В., Шустов С.Б. и др.// Вопросы курортологии. — 1998. — № 1. — С. 6—9.

58.Руденко Э.В. Остеопороз: диагностика, лечение и профилактика: Практ. рук-во для врачей. — Мн.: Бел. наука, 2001.

59.Савула М.М., Кравченко Н. С., Стасюк Г.А. и др. // Магнитные поля в теории и практике медицины: Тез. докл. — Куйбышев, 1984. — С. 44—49.
60.Салатов Р.Н. Магнитотерапия в лечении воспалительных процессов и злокачественных новообразований: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. — Ростов н/Д, 2001.
61.Сексенбаева А.Б. Клинико-биохимическое обоснование применения низкочастотного ПсМП у больных инфарктом миокарда: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Алматы, 2000.
62.Серебров В.С. // Магнитология: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф., Витебск, 1—3 окт. 1980 г. — Витебск, 1980. — С. 89—90.
63.Системы комплексной магнитотерапии: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. — М., 2000.
64.Соловьева Г.Р. Магнитотерапевтическая аппаратура. — М., 1991.

65.Старжецкая М.В. Клинико-экспериментальное обоснование применения АГМТ в лечении рака молочной железы: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Ростов н/Д, 2002.
66.Сурганова С.Ф., Базеко Н.П., Беренштейн Г.Ф. // Медико-биологическое обоснование применения магнитных полей в практике здравоохранения. — Л., 1989. — С. 59—63.
67.Тышкевич Т.Г., Никитина В.В. // Вопросы курортологии. — 1996. — № 2.— С. 16—18.

68.Удинцев Н.А., Иванов В.В., Мороз В.В. // Биологические эффекты электромагнитных полей. Вопросы их использования и нормирования: Сб. науч. трудов. — Пущино, 1986. — С. 94—108.
69.Улащик В.С. // Вопросы курортологии. — 1992. — № 5—6. — С. 3—11.

70.Улащик В.С., Лукомский И.В. Основы общей физиотерапии. — Мн.; Витебск, 1997.

71.Ушаков А.А., Белокопытов А.П., Казанцев М.Ю. и др. // Воен.-мед. журнал. — 1995. — № 2. — С. 42—43.

72.Ханина Н.Я., Десницкая М.М. // Патол. физиология и эксперим. терапия. — 1986. — № 2.— С. 26—29.

73.Ходасевич Э.В. Операционная лапароскопия и импульсная магнитотерапия в реабилитации больных с хроническим сальпингоофоритом: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Воронеж, 1998.
74.Холодов Ю.А. // Магнитология. — 1991. — № 1. — С. 6—11.

75.Холодов Ю.А., Трубникова Р.С., Кориневский А.В., Хромова С.В. // Медико-биологическое обоснование применения магнитных полей в практике здравоохранения. — Л., 1989. — С. 20—24.
76.Чичкан Д.Н. Механизмы реализации ноцицептивных рефлексов в условиях действия импульсного магнитного поля низкой частоты: Автореф. дис. … канд. мед. наук. — Мн., 2001.
77.Ashihara T., Kadana K., Kamaehi M. et al. // Electrical Properties of Bone and Cartilage: Experimental Effeсts and Clinical Applications. — N. Y., 1979. — Р. 201.
78.Basset L.S., Tzizikalakis G., Pawluk R.J. et al. // Ibid. — Р. 311.

79.Gimpanov R.F., Gimpanova J.V. //Therapy PMF in optic nerve atrophy: The 4th Russian-Swedish Symposium on “New research in neurobiology”, Moscow, 1996. — Р. 40.
80.O’Brien W.J., Murroy P.M., Orgel M.J. // Biology. — 1984. — V. 1, N 1—2. — Р. 33—40.

81.Rubin C.T., McLeod K. J., Lanyon L.E. //J. of Bone and Joint Surgery. — 1989. — V. 71-A, N 3. — Р. 411—416.

Источник: http://www.mednovosti.by/journal.aspx?article=886

Магнит в медицине применение

Редкоземельные магниты из сплава неодим-железо-бор повсеместно применяют в медицине. Многие передовые технологии и открытия в лечебном деле разрабатываются именно за счет использования постоянных магнитов.

В медицинской промышленности по потреблению постоянных неодимовых магнитов NdFeB лидирует производство Магнитно Резонансных Томографов. Для их создания используются мощные магниты большох размеров. Применение неодимовых магнитов в медицинских томографах позволяет добиться однородности магнитного поля, не потребляя электричество, не требуют системы охлаждени применяемой в электромагнитах.

Практически вся работа диагностического оборудования основана на работе постоянных магнитов. Примером могут служить тонометры для измерения давления человека, как артериального, так и глазного давления. Например, глазной тонометр индикатор служит для обнаружения глаукомных заболеваний на ранней стадии.

Незаменимы в медицине специальные приборы, применяемые в хирургии и микрохирургии, для извлечения из тканей человека инородных тел ( осколки железа, стали и т. п.). Их действие также основано на постоянных магнитах без включения в сеть.

Неодимовые магниты используют для лечения пациентов непосредственно магнитным полем. Для этого создают магнитные повязки на глаза, голову, налокотники, наколенники, пояса, аппликаторы на шею и др. Предназначены для снятия болевого синдрома и воспалительных процессов, а также для лечения заболеваний сосудов, суставов, органов дыхания путем воздействия постоянного магнитного поля на биологически активные зоны человека.

Из современных разработок неодимовые магниты позволили американским ученым создать ультра лёгкие кровяные насосы для поддержания людей с серьезными заболеваниями сердца. Благодаря мощным неодимовым магнитам такие насосы имеют размер примерно в десять раз меньший, чем другие аналоги, доступные на рынке искусственных органов. Это позволяет применять магниты даже при лечении младенцев.

Применение медицинских магнитов распространено и в ветеринарии. Иногда крупному рогатому скоту вместе с сеном и соломой попадают кусочки упаковочной проволоки, используемой при тюковании. С профилактической целью в рубец и сетку коровам вводят магнитный зонд Меликситяна или Белановского— Коробова, работа которых так же основана на неодимовых магнитах.

Мощные магниты позволили сделать большой скачок в развитии микрохирургии глаза, кардиологии, ортопедии, физиотерапии, онкологии и других областях медицины. Их высокие магнитные характеристики позволили перейти на новый уровень разработок и научных достижений.

Магнитотерапия – это метод физиотерапевтического лечения человека, путем воздействия на человеческий организм постоянных, переменных, бегущих магнитных полей. Современная Россия признала магнитотерапевтические методы лечения медицинскими.

Магнитное поле влияет на организм человека через процессы торможения в спинном и головном мозге. После нескольких процедур наблюдаются заметные улучшения: головные боли и депрессия исчезают, в тканях происходит качественный воздухообмен, нормализуется работа всех внутренних органов. Наибольшей чувствительностью к магнитному полю обладают:

  • кровь;
  • нервная система;
  • эндокринная система;
  • сердце;
  • сосуды;
  • суставы.

Улучшается эластичность сосудов, увеличивается скорость кровотока, расширяется система капилляров. Благодаря этому, улучшается сон и самочувствие организма. Также магнитное поле способно излечить опорно-двигательную систему. Уменьшаются отеки, восстанавливается подвижность. Магнитотерапия применяется в профилактических целях, например, для заживления ран, излечении мигрени, головной боли, избавлении от быстрой утомляемости и депрессии.

Целебные свойства магнита

Медицинские магниты для здоровья способны улучшить снабжение человеческого организма кровью и кислородом. Лечебные магниты увеличивают количество гемоглобина, уменьшают наросты кальция и холестерина на стенках сосудов, очищают кровь, нормализуют давление. Благодаря активной циркуляции крови и лимфы, клетки организма снабжаются необходимым питанием. Поэтому процесс старения человеческой системы замедляется. Уровень железа крови также повышается, способствуя улучшению метаболизма. Когда много железа – больше энергии, больше выносливость организма. Кожа человека становится эластичной, удаляются морщины, устраняются недостатки гормонов.

лечебные магниты для разных целей оздоровления

Магнитные физиопроцедуры помогают усилить гомеостаз, иначе говоря, организм исцеляется, повышая сопротивляемость к различным болезням. Данные лечебные эффекты достигаются, с помощью теплового воздействия магнитов, когда автономная нервная система начинает стабилизироваться. Кровь регулярно и наилучшим образом циркулирует, позволяя снабдить организм и клетки кислородом.

Показания к применению

Методы физиолечения магнитом в медицине используются в:

  1. неврологии;
  2. ортопедии;
  3. кардиологии;
  4. хирургии;
  5. при заболеваниях сосудов;
  6. гастроэнтерологии;
  7. эндокринологии;
  8. косметологии;
  9. гинекологии;
  10. пульмонологии;
  11. при ЛОР-заболеваниях;
  12. психиатрии;
  13. наркологии;
  14. урологии;
  15. биоэнергетике;
  16. дерматологии.

Магнитные физиопроцедуры помогают оказывать регулярное воздействие на человеческий организм. Такой метод лечения можно назвать компенсаторным явлением, когда магниты, взаимодействуя с живым организмом, возвращают необходимые компоненты, не полученные у природы.

Полезные эффекты магнитотерапии

Свойства и лечебный эффект применения магнитов достигается через несколько процедур. Человек сможет самостоятельно заметить улучшение своего организма. Он не поддается усталости, депрессии, болезням. Пациент заметно молодеет, разглаживаются морщины, появляется свежесть во взгляде, ощущается подвижность. Человеку кажется, что он может добиться многого. Воздействие физиотерапии на организм человека начинает проявляться и при психологическом настрое человека. Если быть атеистом, то лечение магнитами не всегда венчается успехом. Просматривая отзывы на различных сайтах, можно с уверенностью заявить, что при помощи магнитотерапии можно излечиться от множества недугов, которые беспокоили на протяжении длительного времени.

Список заболеваний для лечения магнитом

Магниты для лечения позвоночника

Магнитотерапия при остеохондрозе шейного отдела позвоночника проводится стационарным или домашним методом. Медицинская сфера использует магниты при остеохондрозе в физиотерапевтическом кабинете. Специальный аппарат создает магнитное поле частотой 50 Гц. Здесь происходит переменное воздействие. Точки могут быть либо больными зонами позвоночника, либо биологически активными. Магнитная терапия в домашних условиях при остеохондрозе проводится несколькими способами. Можно использовать магнитофоры, которые представлены в виде пластин. Прикладывают магнит на спину, именно на пораженный участок. Затем фиксируют пластырем, снимается, когда болевые ощущения проходят. Также существуют микромагниты, которые прикладываются к биологически активным точкам. Важно понимать, что эффект не достигается после первого применения. Любые виды магнитов носятся только до улучшения общего состояния позвоночника.

Отдельно стоит отметить использование магнитных корректоров осанки при сколиозе. Подробней о них можете почитать в нашей статье.

Магниты в гинекологии

Применение магнитотерапии в гинекологии происходит исключительно в станционере, путем наружного воздействия через брюшную полость, или внутреннего введения специальными приборами. Противопоказания и противопоказания использования магнитов в гинекологии:

  • хронических и воспалительных заболеваниях;
  • беременности на различных сроках.

Можно при месячных прикладывать магнит на низ живота в домашних условиях.

Не рекомендуется использовать при тяжелых формах заболеваний. Многих женщин интересует, можно ли использовать магниты при миоме матки. Врачи расходятся в мнениях: одни считают, что на ранних сроках заболевания возможно данное лечение. Большинство специалистов думают иначе. Однако следует проконсультироваться с врачом.

Лечение суставов с помощью магнитотерапии

Магниты для лечения суставов в домашних условиях выпускаются в разном виде: браслеты, бусы, пояса, стельки и прочие предметы. Необходимо прикладывать магнит на коленный сустав и дождаться улучшения. После лечебных наколенников с турмалином улучшается циркуляция крови, хрящевая ткань снабжается питанием. Магнитотерапия для лечения коленного сустава может осуществляться в медицинских учреждениях. С помощью специального прибора вокруг человеческого организма создается биополе. Благодаря ему, происходит улучшенный воздухообмен и циркуляция крови.

Заболевания органов дыхания и магниты

Лечение таким способом позволяет нормализовать работу органов дыхания. Человек может избавиться от бронхита, воспаления, прочистить слизистые оболочки.

Магнит при головных болях

Магнитотерапия позволяет избавиться от мигрени, частых головных болях. Человеческий сон нормализуется, депрессия отступает.

Магниты от пяточной шпоры

Магнитный пластырь позволяет избавиться от болевых ощущений, расслабляет мышцы, стимулирует кровообращение, устраняет отеки.

Лечение простуды магнитом

Отличная процедура для избавления насморка у детей. Лечение безболезненное, а главное избавляет от гайморита, прочищает носоглотку за короткий срок.

Лечение магнитом при травме

Магниты при переломах костей позволяют увеличить костные составные: кальций, калий, магний, ионы кальция. Поэтому выздоровление происходит намного быстрее. Метод осуществляется путем переменного и постоянного магнитного поля, в станционере или домашних условиях.

Нарушение обмена веществ

Данный тип болезни возникает из-за нарушения в эндокринной системе организма. Благодаря воздействию магнитного поля на различные системы человека, обмен веществ может возобновиться, спустя несколько процедур. Можно проводить в медицинском учреждении или в домашних условиях.

Справиться с подобным недугом помогут магнитные кружки для воды.

Магнитотерапия при заболеваниях зрения

Магниты способны восстановить тканевые системы, улучшить микроциркуляцию, заживлять роговичные раны. Поэтому магнитотерапия сегодня активно применяется для улучшения зрения.

При гайморите носа

Гайморит проявляется не только насморком, но и регулярными головными болями. С помощью профилактики магнитами, общее состояние нормализируется, прочищаются слизистые пути носоглотки, головная боль исчезает.

При бронхите

Магнитотерапия позволяет снять воспалительные процессы в бронхах путем воздействия обширного магнитного поля на организм человека. Также рекомендуется пользоваться специальными бусами, которые регулярно будут находиться возле солнечного сплетения.

При онкологии

Врачи рекомендуют на ранних стадиях тяжелых заболеваний поддерживать благотворное состояние организма, путем воздействия биополей.

При варикозе

Процедуру можно выполнять в домашних условиях. Магниты прикладываются на болезненные зоны. Следует дождаться улучшения и спада болевых ощущений.

Лечение детей магнитами

Для детей лечение магнитами – это лучший способ сохранять молодость организма с раннего детства. В магазинах можно найти огромное количество магнитных предметов, которые можно носить регулярно. Ребенок всегда будет подвижен, не уставать. Также повысится сопротивляемость организма к различным болезням.

Процедура магнитотерапии в домашних условиях

Магниты для лечения дома являются отличным способом поддержания организма в тонусе.
Основные точки применения магнита:

Для точек прикосновения можно купить магниты, которые продаются в различных видах: бусы, стельки, браслеты, серьги, пояса. Или магнитные маски молодости, как вариант. Регулярная носка таких предметов позволит создавать постоянное биополе организма. Оно будет благотворно влиять на общее состояние человека, омолаживая и придавая сил.

Как частность рассмотрим популярные инструменты лечения, как накладки и коврики.

Накладки применяются для лечения коленных суставов, варикоза, поясницы, дыхательных путей и прочих недугов. Коврики способны улучшить работоспособность опорно-двигательного аппарата, путем укладывания человека на такой предмет. Коврики позволяют благотворно действовать на внутренние органы человеческого организма.

Электромагниты и электромагнитные приборы

Лечение электромагнитными волнами и полями происходит за счет медицинского специального оборудования.

Оправданно задаться вопросом: «для чего назначают физиопроцедуры с использованием магнитного одеяла, если возможно лечение в домашних условиях?» Объясним: магнитное одеяло является одним из приборов медицинского назначения, для лучшего создания биомагнитных полей в физиокабинете. Одеяло – отличный способ создать такой поток. Неодимовые лечебные магниты– самые мощные предметы в магнитотерапии. Их конструкция позволяет пробудить биополе человеческого организма, для достижения эффективного лечения. Лечебные свойства неодимовых магнитов позволяют справиться с затяжными недугами, например, перелом костей.

Общие рекомендации и правила применения магнитотерапии

Выбирать магниты для магнитотерапии следует желательно по показаниям врачей. Различные магнитные приборы оказывают разные воздействия на организм, как-правило положительные. Также учитывается характер и тяжесть заболевания. Следует обращать внимание на показания и противопоказания магнитотерапии. Например, при сердечной недостаточности не рекомендуется использовать неодимовые лечебные магниты.

Вреден ли магнит для человека? В отдельных тяжелых заболеваний, причем на поздних формах магнитотерапия становится вредной. Человеческий организм сильно изношен болезнью, поэтому воздействие магнита может оказать пагубное влияние.

Пользу и вред магнитотерапии следует учитывать каждому человеку индивидуально, независимо от возраста и наличия определенных болезней. Для лучшего использования процедуры, следует проконсультироваться со специалистами об общих показаниях и противопоказаниях к процедуре магнитотерапии. Безусловно данный вид лечения отлично подходит для общего поддержания состояния здоровья и тонуса в целом.

На нашем сайте Вы найдете все тонкости и нюансы использования магнитной терапии!

Применение магнитов в медицине, далеко не новшество. Как только были определены его необыкновенные свойства и функциональные возможности, магнит стал вливаться во все сферы жизни человека. В медицине его использование решило вопросы с модернизацией существующего оборудования.

Томография

Известен один из самых больших магнитов во Флориде, который используют в качестве томографа. Этот объект весит 24 тонны, и с его помощью исследуют головной и спиной мозг. При этом возможности томографа достаточно широки, ведь он не просто выявляет разные заболевания, но и определяет, какие травмы были получены пациентом ранее. От силы магнитного поля зависит точность результатов.

Воздействие магнита на организм

Сегодня в медицине большое количество процедур против заболеваний, основанных на работе магнита. Однако магнитотерапия относится к проверенному альтернативному методу лечения. Даже учитывая положительное воздействие магнита на организм человека, его назначают строго лечащим врачом.

Магнит и его свойства были обнаружены еще давно, и в то время уже его использовали в качестве кровоостанавливающего, лечения воспалений и т.д.

В Китае был найден еще один метод использования магнита – восстановление энергетического баланса. Для этого его прикладывают к определенным точкам, которые активирует необходимые зоны организма, заставляя их правильно работать.

Интересно! В Австрии провели исследования воздействия магнита на организм человека, которое показало, что действительно он может исцелять различного рода заболевания. После такого доказательства, магниты стали использовать в кулонах, браслетах, кольцах и поясах, и постоянно носить на себе.

Полезные свойства

Магнитное поле воздействует на ткани и жидкости в организме человека, благодаря чему происходит лечение патологий.

Особо распространено использование магнита при болезнях суставов, спины, в гинекологии. Однако на сегодняшний момент магнитотерапией добиваются и многих других терапевтических эффектов. Главное условие – отсутствие самолечения, а назначение терапии лечащим врачом.

86.Первичные механизмы воздействия магнитных полей на организм. Терапевтическое использование магнитных полей. Аппарат терапии переменным магнитным полем

Для
проведения магнитотерапии применяют
аппарат “Полюс-1” , который предназначен
для локального воздействия низкочастотным
переменным магнитным полем в непрерывном
или прерывистом режиме. Магнитное поле
подводится с помощью одного или двух
одновременно работающих индукторов.
Индукторы питаются синусоидальным или
пульсирующим однополупериодным током
частотой 50 Гц. Один из индукторов имеет
П-образный сердечник, а другой — стержневой
прямой. Напряженность магнитного поля
регулируется четырьмя ступенями выходной
напряженности от 90до 350-400 Э. Аппарат
выполнен по второму классу защиты, то
есть обеспечивает безопасность работы
без заземления.

Физические
основы магнитокардиографии

Магнитокардиография
метод
регистрации изменений во времени
магнитной составляющей электродвижущей
силы сердца. В отличие от электрокардиографии,
магнитокардиография не требует контакта
датчика прибора с телом обследуемого,
то есть является бесконтактным методом.
В ряде случаев магнитокардиография
может дать новую по сравнению с ЭКГ
информацию. Метод манитокардиографии
интенсивно разрабатывается в разных
странах, однако ещё не нашёл широкого
применения в клинической практике.

Магнитное поле сердца в миллион раз
слабее земного. Разработаны два типа
магнитокардиографов, различающихся по
способу борьбы с внешними помехами.
Первый тип включает специальные
экранирующие камеры, куда помещают
пациента и детектор прибора. Второй тип
магнитокардиографов не требует
экранировки; приборы работают в режиме
градиентометрии, то есть обеспечивают
регистрацию полезного сигнала за счёт
измерения градиента магнитного поля
сердца по отношению к внешнему магнитному
полю.

В
качестве датчика используют тороидалную
катушку с большим количеством витков.
Для регистрации датчик магнитокардиографа
размещают по возможности ближе к грудной
клетке пациента, находящегося в положении
лёжа или сидя. Сигнал от датчика через
усилитель регистрируется на самописце.

В
современных магнитокардиографах
используются два типа измерительных
преобразователей (датчиков). Первый из
них основан на применении сверхпроводящего
контура и требует для своей работы
глубокого охлаждения жидким гелием,
что поддерживает его сверхпроводимость.
Второй тип детекторов — преобразователи
с оптической накачкой в парах щелочного
металла цезия — охлаждения во время
работы не требуют.

В
настоящее время создан сверхчувствительный
магнитометр, позволяющий уловить
магнитное поле человеческого мозга
(оно в сто миллионов раз слабее земного).

87.Электростимуляция тканей и органов. Параметры импульсного сигнала и их физиологическое значение.

Электростимуляция
тканей и органов
Медицинские
аппараты — генераторы непрерывных и
импульсных низкочастотных электромагнитных
колебаний — объединяют две большие
группы устройств, которые трудно четко
различить, — стимуляторы и аппараты
физиотерапии. Электростимуляция
— побуждение
деятельности органа или ткани с помощью
электрических импульсов.Достоинства
электростимуляции
:1)
отсутствие побочных воздействий, 2)
хорошая переносимость воздействия, 3)
минимальное количество противопоказаний
(поздние сроки беременности, онкологические
больные),4)
локальность воздействия,5) легкость
дозировки воздействия,6) повышение
технического уровня врачей (кругозор),7)
развитие техники.Примером стимулятора
широкого назначения является универсальный
электростимулятор УЭИ-1. Он представляет
собой генератор импульсного тока
прямоугольной и экспоненциальной формы.
Параметры импульсов и их частота могут
регулироваться в широких пределах,
длительность прямоугольных импульсов
способна изменяться дискретно от 0,01 до
300 мс.Импульсный
сигнал и его параметры.
Под
импульсом подразумевают быстрое
появление и исчезновение электрической
величины (напряжения, тока), то есть
действие напряжения (тока) на нагрузку
(электрическая схема, ткани организма)
в течение короткого промежутка времени
tn,
значительно меньшего паузы
t
п
между импульсами.

В
медицинской радиоэлектронной аппаратуре
под импульсами понимаются переменные
напряжения (токи), основным признаком
которых является их отличие от
синусоидальной формы (пилообразные,
прямоугольные и т.д.).

Раздражающее
действие одиночного импульса тока
зависит от его формы (преимущественное
значение имеет крутизна нарастания —
tg
), длительности tи
и амплитуды, которые являются его
основными характеристиками.

Видеоимпульсы
— это такие электрические импульсы тока
или напряжения, которые имеют постоянную
составляющую, отличную от нуля, то есть
имеют одну полярность.

Радиоимпульсы
— это
модулированные электромагнитные
колебания.

Если
импульсы повторяются, то используют
ещё одну характеристику — период
повторения Т
— среднее время между началами соседних
импульсов. Частота повторения равна
.

Скважностью
следования импульсов называется
отношение:

.

Величина
обратная скважности, есть коэффициент
заполнения:

.

Историческая справка по магнитотерапии

Магнитные свойства некоторых веществ известны человечеству с глубокой древности столь далекой, что даже забыто происхождение слова «магнит».

Первые письменные свидетельства о магните (Китай) имеют более чем двухтысячелетнюю давность, в них упоминается о применении естественных постоянных магнитов в качестве компасов.

В работах древнегреческих и римских ученых есть упоминание о притяжении и отталкивании магнитов и о намагничивании в присутствии магнитажелезных опилок (Фалес Милетский, Греция, VI век до н. э.; Лукреций, Рим, I век до н. э.).

С XII века в связи с развитием мореплавания и использования компаса в качестве навигационного прибора явление магнетизма начали рассматривать с научной точки зрения {Пьер де Марику, Франция, 1269). Но лишь в конце XVI века английский врач У. Гильберт описал и сформулировал важнейшие свойства магнита. В его тарктате «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600) говорится, что Земля является магнитным диполем, что невозможно разъединение двух разноименных полюсов магнита.

Изучению и определению величины действующей силы между двумя магнитами были посвящены работы российского ученого Ф. Эпинуса и французского физика Ш. Кулона. В сочинении «Опыт теории электричества и магнетизма» (1759)  Ф.Эпинус подчеркнул аналогию между электрическими и магнитными явлениями, предположил зависимость силы взаимодействия от квадрата расстояния между магнитами. Закон количественного взаимодействия магнитов был сформулирован Ш. Кулоном в 1785 г.

В 1819 г. датский ученый X. К. Эрстед открыл магнитное поле электрического тока (явление электромагнетизма) — отклонение магнитной стрелки при прохождении электрического тока через проводник. В 1820 г. французский физик А. Ампер установил законы магнитного взаимодействия токов, эквивалентность магнитных свойств кругового тока и тонкого плоского магнита. В 30-х годах XIX века немецкие ученые К. Гаусс и В. Вебер развили математическую теорию геомагнетизма и разработали методы магнитных измерений.

В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл явление электромагнитой индукции, а в 1865 г дал последовательную трактовку явлений магнетизма на основе реальности электромагнитного поля, создал теорию электромагнитного поля.

Явление электромагнитной индукции было описано также, независимо от М. Фарадея, американским физиком и инженером Дж. Генри (1832), который создал мощный электромагнит, телеграф на основе катушек с током и др.

Эти важнейшие открытия в области электромагнетизма, обобщение открытых электромагнитных явлений в трудах английского физика Дж. К. Максвелла (1872), систематическое изучение свойств ферромагнетиков и парамагнетиков А. Г. Столетовым (1872) и П. Кюри (1895) заложили основы современной макроскопической теории магнетизма. Н. Тесла в 1888 г. описал явление вращающегося магнитного поля, а в 1899—1891 гг. разработал и создал высокочастотные генераторы электрического тока и трансформеры.

Использование явлений магнетизма в медицинских целях имеет также продолжительную историю. Данных о лечебных свойствах постоянных магнитов сохранились в трудах Авиценны, Галена, Парацельса. Имеются сведения, что более 200 лет назад прародитель современного гипноза Ф. А. Месмер сочетал процедуры внушения с действием на головной мозг постоянных магнитов.

В 1780 г. на заседании Королевского медицинского общества Франции врачи Анри и Туре доложили результаты своей сравнительной оценки опытов аббата Ленобля по применению постоянных магнитов для лечения нервных расстройств и заболеваний.

Популяризацию методов магнитотерапии связывают с именами таких выдающихся врачей-ученых XIX века как Ж. М. Шарко, С. П. Боткин, В. И. Дроздов, которые систематизировали имеющиеся на тот период научные данные и разработали лечебные методики применения воздействия постоянного магнитного поля при соответствующей патологии.

Конец XIX и начало XX века было ознаменовано разработкой новой, более эффективной физиотерапевтической аппаратуры и методов ее применения (1891—92 гг. — дарсонвализация, 1906 г. — диатермия, 1926 г. — УВЧ — терапия) в результате чего был утрачен интерес к методам магнитотерапии.

В 1927 г. М. Коваршик создал устройство, генерирующее высокочатотное магнитное поле, а лечебный метод применения этого устройства получил название коротковолновой диатермии или индуктотермии (в настоящее время этот метод именуется как высокочастотная магнитотерапия).

Начало интенсивные исследования в области магнито-биологии было положено в конце 40-х годов прошлого века нашим отечественным ученым Ю. А. Холодовым. Наиболее широко в лечебной практике свойства магнитного поля стали применять с конца 60-х годов XX столетия. Это было связано с созданием физиотерапевтической аппаратуры, генерирующей переменное магнитное поле.

Существенный вклад в последующее обоснование механизма взаимодействия магнитных полей со структурами и системами живого организма, в доказательство клинической эффективности магнитотерапии внесли такие наши ученые-клиницисты, как М. А. Шишло, И. М. Митбрейт, А. М. Демецкий, А. Г. Алексеев, Г. Ф. Плеханов, Н. Ю. Гилинская и др.

Хотя целебные свойства при воздействии постоянного магнитного поля были замечены значительно раньше, их детальным изучением начали заниматься лишь параллельно с освоением переменного магнитного поля. В 1968 г. советским ученым Л. С. Фефером были созданы магнитофоры (магнитоэласты) — композиционные материалы на основе каучука и магнитных, в частности ферритовых накопителей или сплавов редкоземельных элементов типа самарий-кобальт.

Начало 70-х годов XX столетия — период интенсивной разработки методов лазерной терапии, методов лечебного воздействия низкоэнергетическим лазерным излучением красной и ближней инфракрасной части оптического спектра электромагнитного излучения. Вскоре А. К. Полонским (1979) был разработан и теоретически обоснован сочетанный метод магнитолазерной терапии.

Это сочетание воздействия на один и тот же участок тела пациента простоянного магнитного поля путем наложения кольцевого магнита и низкоэнергетического лазерного облучения поверхности тела внутри кольца магнита. Сочетанное магнитолазерное воздействие по терапевтической эффективности превышает изолированное лазерное воздействие. Позже было дано более полное теоретическое обоснование биомеханизма магнитолазерного воздействия и методологии магнитолазерной теарпии (В. Е. Илларионов, 1990).

В конце XX века арсенал магнитотерапевтической аппаратуры существенно увеличился за счет аппарататов с различными видами магнитных полей, а интерес к методам магнитотерапии повысился на основе новых концепций общей теории физиотерапии и утверждения принципа малых и сверхмалых доз физиотерапевтического воздействия и принципа биосинхронизации этого воздействия.

Илларионов В.Е.

Опубликовал Константин Моканов

Применение магнитов в промышленности и быту

Сталкиваясь с различными вещами (приспособлениями, техническими средствами, инструментом, фурнитурой), мало кто задумывается, что их преимущества, оригинальность — результат уникальных характеристик материалов. Изделия, в составе которых есть магниты, прочно вошли в нашу жизнь. Статья рассказывает о сфере применения минерала, лайфхаках с его использованием.

Магнит — что это

Так называют физическое тело кристаллической структуры с собственным магнитным полем. Материал (магнетит) назван по региону открытия залежей минерала в Малой Азии — Магнисии. В промышленности, быту в чистом виде используется редко. Все, с чем приходится иметь дело — неодимовые магниты, сплавы (железо как связующий элемент, неодим, бор). Отличаются компактностью, устойчивостью к размагничиванию, мощностью сцепления (в разы превосходят ферриты), термостойкостью, десятилетиями не теряют уникальных свойств.  

Использование в промышленности

Надежность, сила притяжения, хорошие эксплуатационные качества обусловили применение сплава в различных отраслях. Благодаря уникальным свойствам он более востребован, чем редкоземельный (природный) магнит. 

Строительство

  • Использование омагниченной воды для приготовления бетонного раствора уменьшает время кристаллизации, повышает прочность искусственного камня.
  • Сварные конструкции успешно замещаются магнитными фиксаторами. Процесс сборки гораздо удобнее, скорость выполнения технологической операции растет.

Нефтепереработка

Магнитные элементы вдоль трубопровода повышают экологичность производства, позволяют создать технологический цикл замкнутого типа, препятствуют образованию отложений на внутренних стенках.

Транспорт

  • Запорные устройства.
  • Датчики.
  • Преобразователи электромеханические.
  • За счет использования неодимовых магнитов уменьшаются габариты электродвигателей, снижается сила трения, растет КПД.
  • Турбины.

Железоотделители

С помощью неодимовых магнитов выполняется удаление примесей металлов из сыпучих веществ, жидких сред. Нивелируется риск поломок оборудования, загрязнения готовой продукции.

Медицина

  • Приборы для МРТ.
  • Медицинский магнитный инструмент.

Компьютерная техника

Неодимовые магниты нашли широкое применение в этой сфере: динамики гаджетов, записывающие головки, винчестеры, DVD-приводы.

И это далеко не весь перечень отраслей народного хозяйства, где применяется уникальный сплав, в состав которого входит неодим.

Использование магнитных элементов в быту

«Народные умельцы» нашли множество способов решения бытовых проблем с помощью этого замечательного сплава. Предела «полета мысли» русского человек нет —неодимовые магниты пригодятся в каждом доме.

Элементы крепления

  • Держатель проводов (кабелей). Закрепить в удобном месте неодимовый магнит, надеть на провод пружину подходящего диаметра, и готова рациональная конструкция.
  • Держатель метиза, инструмента, кухонных принадлежностей. Чтобы шурупы, гвозди всегда были под рукой, положить в карман куртки (рубашки) неодимовый магнит, и не придется таскать за собой баночку с нужным крепежом.

Неодимовый магнит поможет усовершенствовать бытовой инструмент. Закрепленный скотчем на шуруповерте, резко повышает производительность – не нужно тратить время на поиски шурупов.

Не всегда получается удерживать метиз пальцами. Ограниченное пространство, сложность доступа к основе – причин хватает. Неодимовый магнит выручит в подобных ситуациях. Им несложно зафиксировать крепежную деталь в нужном положении, забить гвоздь без риска попасть молотком по пальцам.

Проблема хранения отверток, пассатижей, гаечных ключей, ножей также решается просто. Порядок в гараже, на балконе, кухне обеспечен.

     

  • Магнитные держатели дверей. Закрепив на створке пластину («пятак»), не придется беспокоиться, что полотно резко закроет проем при сквозняке. Двери пластиковые, деревянные не выдерживают ударных нагрузок, деформируются, приходят в негодность. На основе неодимовых магнитиков изготавливаются антимоскитные сетки, востребованные для жилых строений, садовых участков.

    

  • Зажимы из магнитов выполняют функцию мини-тисков. Помещение между двумя образцами скрепляемых деталей за счет силы притяжения достигается быстрое, надежное склеивание фрагментов. Если они сложной конфигурации, реализация иного способа потребует больше времени и усилий.

Восстановление утраченных свойств инструмента

Отвертками приходится пользоваться регулярно. Если магнитное напыление наконечника изначально отсутствует или истерлось, возникают проблемы в работе. Удержать крепеж поможет неодимовая шайба, закрепленная на стержне. Без каких-либо затрат превращает обычную отвертку в  магнитный инструмент.

Поиск скрытых металлических конструкций

Неодимовый магнит помогает точно определить местоположение швеллера, трубы, арматуры под облицовкой. Кто занимался ремонтом, сверлением стен, потолка, знает, сколько сверл, буров, коронок приходится менять в процессе работы «вслепую».

Очистка моторного масла

Сливная пробка с неодимовым магнитом в поддоне картера «собирает» металлическую пыль, препятствует ее попаданию в двигатель.

Магнитный инструмент

Незаменимый помощник домашнему мастеру. Продается в большом сортаменте, но если нет под рукой, несложно изготовить самостоятельно.

  • Закрепив фрагмент сплава на кончике рейки, штапика, таким телескопическим магнитным инструментом несложно найти мелкий метиз, закатившийся между половиц, в угол комнаты, собрать металлическую стружку.
  • Сверление. Разновидность востребованного в быту магнитного инструмента – дрель на подставке из сплава. Повышается точность, уменьшается вибрация.
  • Телескопические ручки, захваты с деталями из сплава упрощают работу в стесненных условиях ограниченного пространства, избавляют от необходимости тратить время на поиски потерявшейся металлической фурнитуры, метиза.

Хороший хозяин придумает, как изготовить и использовать самодельный магнитный инструмент.

Результаты

Семантическое ядро





Фраза/слово

Количество

Частота, %

лампа

20

3.21

светодиодную лампу

14

2.24 / 4.49

светодиодный

14

2.24

22.5 Сила на движущийся заряд в магнитном поле: примеры и приложения — College Physics

22.5 Сила на движущийся заряд в магнитном поле: примеры и приложения — College Physics | OpenStaxSkip к ContentCollege Physics22.5 Сила на движущийся заряд в магнитном поле: примеры и приложения

  1. Предисловие
  2. 1 Введение: Природа науки и физики
    1. Введение в науку и область физики, физических величин и единиц измерения
    2. 1.1 Физика: Введение
    3. 1.2 Физические величины и единицы
    4. 1.3 Точность, прецизионность и значащие числа
    5. 1.4 Приближение
    6. Глоссарий
    7. Краткое содержание раздела
    8. Концептуальные вопросы
    9. Задачи и упражнения
  3. Введение Одномерная кинематика
  4. 2.1 Смещение
  5. 2.2 Векторы, скаляры и системы координат
  6. 2.3 Время, скорость и скорость
  7. 2.4 Ускорение
  8. 2.5 Уравнения движения для постоянного ускорения в одном измерении
  9. 2.6 Основы решения проблем для одномерной кинематики
  10. 2.7 Падающие объекты
  11. 2.8 Графический анализ одномерного движения
  12. Глоссарий
  13. Краткое изложение концепции
  14. Вопросы
  15. Задачи и упражнения
  • 3 Двумерная кинематика
    1. Введение в двумерную кинематику
    2. 3.1 Кинематика в двух измерениях: введение
    3. 3.2 Сложение и вычитание векторов: графические методы
    4. 3.3 Сложение и вычитание векторов: аналитические методы
    5. 3.4 Движение снаряда
    6. 3.5 Сложение скоростей
    7. Глоссарий
    8. Краткое содержание раздела
    9. Задачи и упражнения
  • 4 Динамика: сила и законы движения Ньютона
    1. Введение в динамику: законы движения Ньютона
    2. 4.1 Разработка концепции силы
    3. 4,2 Первый закон движения Ньютона: инерция
    4. 4,3 Второй закон движения Ньютона: концепция системы
    5. 4,4 Третий закон движения Ньютона: симметрия сил
    6. 4,5 Примеры нормалей, натяжения и другие of Forces
    7. 4.6 Стратегии решения проблем
    8. 4.7 Дальнейшие применения законов движения Ньютона
    9. 4.8 Расширенная тема: Четыре основных силы — Введение
    10. Глоссарий
    11. Краткое содержание раздела
    12. Концептуальные вопросы
    13. Задачи и упражнения
  • 5 Дальнейшие применения законов Ньютона: трение, сопротивление и упругость
    1. Введение: дополнительные применения законов Ньютона
    2. 5.1 Трение
    3. 5.2 Силы сопротивления
    4. 5.3 Упругость: напряжение и деформация
    5. Глоссарий
    6. Резюме раздела
    7. Концептуальные вопросы
    8. Задачи и упражнения
  • 6 Равномерное круговое движение и гравитация Введение в гравитацию
    1. 6.1 Угол поворота и угловая скорость
    2. 6.2 Центростремительное ускорение
    3. 6.3 Центростремительная сила
    4. 6.4 Фиктивные силы и неинерциальные системы координат: сила Кориолиса
    5. 6.5 Универсальный закон тяготения Ньютона
    6. 6.6 Спутники и законы Кеплера: аргумент в пользу простоты
    7. Глоссарий
    8. Резюме раздела
    9. Концептуальные вопросы
    10. Задачи и упражнения
  • 7 Работа, энергия и энергетические ресурсы
      — Введение в

        Работа, энергия и энергетические ресурсы
      1. 7.1 Работа: научное определение
      2. 7.2 Кинетическая энергия и теорема об энергии работы
      3. 7.3 Гравитационная потенциальная энергия
      4. 7.4 Консервативные силы и потенциальная энергия
      5. 7,5 Неконсервативные силы
      6. 7.6 Сохранение энергии
      7. 7,7 Энергия
      8. 7,8 Работа, энергия и мощность у людей
      9. 7.9 Мировое использование энергии
      10. Глоссарий
      11. Краткое содержание раздела
      12. Задачи и упражнения
    1. 8 Линейный импульс и столкновения
      1. Введение в линейный импульс и столкновения
      2. 8.1 Линейный импульс и сила
      3. 8.2 Impulse
      4. 8.3 Сохранение импульса
      5. 8.4 Упругие столкновения в одном измерении
      6. 8.5 Неупругие столкновения в одном измерении
      7. 8.6 Столкновения точечных масс в двух измерениях
      8. 8.7 Введение в ракетное движение
      9. Глоссарий
      10. 000 Краткое содержание раздела Концептуальные вопросы
      11. Задачи и упражнения
      1. Введение в статику и крутящий момент
      2. 9.1 Первое условие равновесия
      3. 9.2 Второе условие равновесия
      4. 9.3 Стабильность
      5. 9.4 Приложения статики, включая стратегии решения проблем
      6. 9.5 Простые механизмы
      7. 9.6 Силы и моменты в мышцах и суставах
      8. Глоссарий
      9. Резюме раздела
      10. Концептуальные вопросы Задачи и упражнения
    2. 10 Вращательное движение и угловой момент
      1. Введение в вращательное движение и угловой момент
      2. 10.1 Угловое ускорение
      3. 10.2 Кинематика вращательного движения
      4. 10.3 Динамика вращательного движения: вращательная инерция
      5. 10.4 Кинетическая энергия вращения: новый взгляд на работу и энергию
      6. 10,5 Угловой момент и его сохранение
      7. Два

      8. 10,6 Столкновения 9000 протяженных тел 4
      9. 10.7 Гироскопические эффекты: векторные аспекты углового момента
      10. Глоссарий
      11. Резюме раздела
      12. Концептуальные вопросы
      13. Задачи и упражнения
      1. Введение в статику жидкостей
      2. 11.1 Что такое жидкость?
      3. 11.2 Плотность
      4. 11.3 Давление
      5. 11.4 Изменение давления в зависимости от глубины в жидкости
      6. 11,5 Принцип Паскаля
      7. 11,6 Манометрическое давление, абсолютное давление и измерение давления
      8. 11,7 Принцип Архимеда
      9. 11,8 : Поверхностное натяжение и капиллярное действие
      10. 11.9 Давления в теле
      11. Глоссарий
      12. Резюме раздела
      13. Концептуальные вопросы
      14. Задачи и упражнения
    3. 12 Динамика жидкости и ее биологические и медицинские приложения
      1. Введение в динамику жидкости и ее использование Биологические и медицинские приложения
      2. 12.1 Расход и его связь со скоростью
      3. 12.2 Уравнение Бернулли
      4. 12.3 Наиболее общие приложения уравнения Бернулли
      5. 12.4 Вязкость и ламинарный поток; Закон Пуазейля
      6. 12.5 Начало турбулентности
      7. 12.6 Движение объекта в вязкой жидкости
      8. 12.7 Явления молекулярного переноса: диффузия, осмос и связанные процессы
      9. Глоссарий
      10. Краткое содержание раздела
      11. Концептуальные вопросы
      12. Концептуальные вопросы
    4. 13 Температура, кинетическая теория и законы газа
      1. Введение в температуру, кинетическую теорию и законы газа
      2. 13.1 Температура
      3. 13.2 Тепловое расширение твердых тел и жидкостей
      4. 13.3 Закон идеального газа
      5. 13.4 Кинетическая теория: атомное и молекулярное объяснение давления и температуры
      6. 13,5 Фазовые изменения
      7. 13,6 Влажность, испарение и кипение
      8. Краткое содержание раздела
      9. Концептуальные вопросы
      10. Задачи и упражнения
    5. 14 Методы теплопередачи
      1. Введение в методы теплопередачи
      2. 14.1 Тепло
      3. 14.2 Изменение температуры и теплоемкость
      4. 14.3 Фазовое изменение и скрытая теплота
      5. 14.4 Методы теплопередачи
      6. 14,5 Проводимость
      7. 14,6 Конвекция
      8. 14,7 Излучение
      9. Глоссарий
      10. Краткое содержание раздела
      11. Вопросы по концепции
      12. И упражнения

      1. Введение в термодинамику
      2. 15.1 Первый закон термодинамики
      3. 15.2 Первый закон термодинамики и некоторые простые процессы
      4. 15.3 Введение во второй закон термодинамики: тепловые двигатели и их эффективность
      5. 15.4 Идеальный тепловой двигатель Карно: пересмотр второго закона термодинамики
      6. 15.5 Приложения термодинамики: тепловые насосы и холодильники
      7. 15.6 Энтропия и второй закон термодинамики: Беспорядок и недоступность энергии
      8. 15.7 Статистическая интерпретация энтропии и второй закон термодинамики: основное объяснение
      9. Глоссарий
      10. Резюме раздела
      11. Концептуальные вопросы
      12. Задачи и упражнения
      1. 16 Колебания и движения Введение в колебательные движения и волны
      2. 16.1 Закон Гука: новый взгляд на напряжение и деформацию
      3. 16.2 Период и частота колебаний
      4. 16.3 Простое гармоническое движение: особое периодическое движение
      5. 16.4 Простой маятник
      6. 16.5 Энергия и простой гармонический осциллятор
      7. 16.6 Простое круговое движение и простое равномерное движение Гармоническое движение
      8. 16,7 Затухающее гармоническое движение
      9. 16,8 Принудительные колебания и резонанс
      10. 16,9 Волны
      11. 16,10 Суперпозиция и интерференция
      12. 16.11 Энергия в волнах: интенсивность
      13. Глоссарий
      14. Резюме раздела
      15. Концептуальные вопросы
      16. Задачи и упражнения
      1. Введение в физику слуха
      2. 17.1 Звук
      3. 17.2 Скорость звука, частота
      4. 17.3 Интенсивность звука и уровень звука
      5. 17.4 Эффект Доплера и звуковые удары
      6. 17.5 Звуковые помехи и резонанс: стоячие волны в столбе воздуха
      7. 17.6 Слух
      8. 17.7 Ультразвук
      9. Глоссарий
      10. Краткое содержание раздела
      11. Концептуальные вопросы
      12. Проблемы и упражнения
    6. 18 Электрический заряд и электрическое поле
      1. Введение в электрический заряд и электрическое поле
      2. 18.1 Электробезопасность. заряда
      3. 18.2 Проводники и изоляторы
      4. 18.3 Закон Кулона
      5. 18.4 Электрическое поле: новая концепция поля
      6. 18.5 линий электрического поля: множественные заряды
      7. 18.6 Электрические силы в биологии
      8. 18.7 Проводники и электрические поля в статическом равновесии
      9. 18.8 Применения электростатики
      10. Глоссарий
      11. Краткое содержание раздела
      12. Концептуальные вопросы
      13. Задачи и упражнения 19 Электрический потенциал и электрическое поле
        1. Введение в электрический потенциал и электрическую энергию
        2. 19.1 Электрическая потенциальная энергия: разница потенциалов
        3. 19.2 Электрический потенциал в однородном электрическом поле
        4. 19.3 Электрический потенциал из-за точечного заряда
        5. 19.4 Эквипотенциальные линии
        6. 19,5 Конденсаторы и диэлектрики
        7. 19,6 Последовательные и параллельные конденсаторы
        8. 19,7 Энергия, накопленная в конденсаторах
        9. Резюме
        10. Концептуальные вопросы
        11. Задачи и упражнения
      14. 20 Электрический ток, сопротивление и закон Ома
        1. Введение в электрический ток, сопротивление и закон Ома
        2. 20.1 Ток
        3. 20,2 Закон Ома: сопротивление и простые схемы
        4. 20,3 Сопротивление и удельное сопротивление
        5. 20,4 Электроэнергия и энергия
        6. 20,5 Переменный ток в сравнении с постоянным током
        7. 20,6 Опасности поражения электрическим током и человеческое тело
        8. 20,7 Нервная проводимость — 9000 кардиограмм
        9. Глоссарий
        10. Краткое содержание раздела
        11. Концептуальные вопросы
        12. Проблемы и упражнения
      15. 21 Цепи и приборы постоянного тока
        1. Введение в схемы и приборы постоянного тока
        2. 21.1 Последовательные и параллельные резисторы
        3. 21.2 Электродвижущая сила: напряжение на клеммах
        4. 21.3 Правила Кирхгофа
        5. 21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока
        6. 21,5 Измерение нуля
        7. 21,6 Цепи постоянного тока, содержащие резисторы и конденсаторы Раздел
        8. 0003

          000 Глоссарий Вопросы

        9. Задачи и упражнения
        1. Введение в магнетизм
        2. 22.1 Магниты
        3. 22.2 Ферромагнетики и электромагниты
        4. 22.3 Магнитные поля и линии магнитного поля
        5. 22.4 Напряженность магнитного поля: сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле
        6. 22,5 Сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле: примеры и приложения
        7. 22,6 Холла Влияние
        8. 22.7 Магнитная сила на токопроводящий проводник
        9. 22.8 Крутящий момент на токовой петле: двигатели и измерители
        10. 22.9 Магнитные поля, создаваемые токами: закон Ампера
        11. 22.10 Магнитная сила между двумя параллельными проводниками
        12. 22.11 Другие применения магнетизма
        13. Глоссарий
        14. Краткое содержание раздела
        15. Концептуальные вопросы
        16. Задачи и упражнения
      16. 23 Электромагнитная индукция, цепи переменного тока и электрические технологии
        1. Введение в электромагнитную индукцию , Цепи переменного тока и электрические технологии
        2. 23.1 Индуцированная ЭДС и магнитный поток
        3. 23.2 Закон индукции Фарадея: Закон Ленца
        4. 23.3 ЭДС в движении
        5. 23,4 Вихревые токи и магнитное демпфирование
        6. 23,5 Электрогенераторы
        7. 23,6 Противоэдс
        8. 23,7 Трансформаторы
        9. 23,8 Электробезопасность: системы и устройства
        10. 23,9 Индуктивность
        11. 23,104 Индуктивность
        12. и индуктивность
        13. 23,104
        14. Емкостный
        15. 23.12 Цепи переменного тока серии RLC
        16. Глоссарий
        17. Сводка раздела
        18. Концептуальные вопросы
        19. Проблемы и упражнения
        1. Введение в электромагнитные волны
        2. 24.1 Уравнения Максвелла: прогнозируемые и наблюдаемые электромагнитные волны
        3. 24.2 Производство электромагнитных волн
        4. 24.3 Электромагнитный спектр
        5. 24.4 Энергия электромагнитных волн
        6. Глоссарий
        7. Краткое содержание раздела
        8. Концептуальные вопросы
        9. Задачи и упражнения
        10. Введение в геометрическую оптику
        11. 25.1 Лучевой аспект света
        12. 25.2 Закон отражения
        13. 25.3 Закон преломления
        14. 25.4 Полное внутреннее отражение
        15. 25.5 Дисперсия: радуга и призмы
        16. 25.6 Формирование изображения линзами
        17. 25.7 Формирование изображения зеркалами
        18. Глоссарий
        19. Резюме раздела
        20. Концептуальные вопросы и упражнения
      17. 26 Видение и оптические инструменты
        1. Знакомство с визуальными и оптическими приборами
        2. 26.1 Физика глаза
        3. 26.2 Коррекция зрения
        4. 26.3 Цвет и цветное зрение
        5. 26.4 Микроскопы
        6. 26.5 Телескопы
        7. 26,6 Аберрации
        8. Глоссарий
        9. Краткое содержание раздела
        10. Концептуальные вопросы
        11. Проблемы и упражнения
        12. 00030003
        13. Оптика
        14. 0003 9000 — 9000 Введение в оптику

        9000 27.1 Волновой аспект света: интерференция

      18. 27.2 Принцип Гюйгенса: дифракция
      19. 27.3 Эксперимент Юнга с двойной щелью
      20. 27.4 Дифракция на множественной щели
      21. 27,5 Дифракция на одной щеле
      22. 27,6 Пределы разрешения: критерий Рэлея
      23. 27,7 Интерференция тонких пленок
      24. 27,8 Поляризация
      25. 27,9 * Расширенный раздел Краткое содержание раздела
      26. Концептуальные вопросы
      27. Задачи и упражнения
      1. Введение в специальную теорию относительности
      2. 28.1 Постулаты Эйнштейна
      3. 28.2 Одновременность и замедление времени
      4. 28.3 Сокращение длины
      5. 28.4 Релятивистское сложение скоростей
      6. 28.5 Релятивистский импульс
      7. 28.6 Релятивистская энергия
      8. Глоссарий
      9. Краткое содержание
        1. Введение в квантовую физику
        2. 29.1 Квантование энергии
        3. 29.2 Фотоэлектрический эффект
        4. 29.3 Энергии фотонов и электромагнитный спектр
        5. 29,4 Импульс фотона
        6. 29,5 Дуальность частица-волна
        7. 29,6 Волновая природа материи
        8. 29,7 Вероятность: принцип неопределенности Гейзенберга
        9. 29,8 Дуальность частица-волна
        10. Обзор
        11. Краткое содержание раздела
        12. Концептуальные вопросы
        13. Задачи и упражнения
        1. Введение в атомную физику
        2. 30.1 Открытие атома
        3. 30.2 Открытие частей атома: электроны и ядра
        4. 30.3 Теория Бора атома водорода
        5. 30,4 Рентгеновские лучи: происхождение и применение атома
        6. 30.5 Приложения атомных возбуждений и девозбуждений
        7. 30.6 Волновая природа материи вызывает квантование
        8. 30.7 Паттерны в спектрах обнаруживают большее квантование
        9. 30.8 Квантовые числа и правила
        10. 30.9 Принцип исключения Паули
        11. Глоссарий
        12. Краткое содержание раздела
        13. Концептуальные вопросы
        14. Концептуальные вопросы
        15. 31 Радиоактивность и ядерная физика
          1. Введение в радиоактивность и ядерную физику
          2. 31.1 Ядерная радиоактивность
          3. 31.2 Обнаружение и детекторы излучения
          4. 31.3 Субструктура ядра
          5. 31.4 Законы о ядерном распаде и сохранении
          6. 31.5 Период полураспада и активность
          7. 31.6 Энергия связи
          8. 31.7 Туннелирование
          9. Глоссарий

          10. Глоссарий
          11. Концептуальные вопросы
          12. Задачи и упражнения
        16. 32 Медицинские приложения ядерной физики
          1. Введение в приложения ядерной физики
          2. 32.1 Медицинская визуализация и диагностика
          3. 32.2 Биологические эффекты ионизирующего излучения
          4. 32.3 Терапевтическое применение ионизирующего излучения
          5. 32.4 Облучение пищевых продуктов
          6. 32,5 Синтез
          7. 32,6 Деление
          8. 32.7 Раздел «Ядерное оружие»
          9. Глоссарий
          10. Глоссарий
          11. Задачи и упражнения

        Границы | Биологически направленная магнитная гипертермия: возможности и ограничения

        Введение

        Гипертермия, лечение, направленное на повышение температуры злокачественных областей тела до 40–43 ° C, может вызвать гибель раковых клеток за счет усиления цитотоксических эффектов лучевой и химиотерапии (Wust et al., 2002). Были проведены обширные доклинические и клинические исследования применения гипертермии, при этом ряд рандомизированных испытаний продемонстрировал, что в сочетании с лучевой терапией она может улучшить исходы различных видов рака без значительного увеличения токсичности (De Haas-Kock et al. ., 2009; Lutgens et al., 2010). Несмотря на эти многообещающие результаты, гипертермия редко включается в современное онкологическое лечение из-за ее неэффективности при применении в качестве единственного метода лечения и отсутствия крупных клинических испытаний фазы 3, сочетающих гипертермию как со стандартной химиотерапией, так и с лучевой терапией (van der Zee, 2002).Кроме того, основным недостатком традиционной гипертермии является то, что в целом как злокачественные, так и незлокачественные клетки одинаково чувствительны к нагреванию (Dewey et al., 1977; Roizin-Towle and Pirro, 1991). Это контрастирует с химиотерапией или лучевой терапией, которые обычно более цитотоксичны по отношению к злокачественным клеткам. В результате возник значительный интерес к концепции «биологически направленной магнитной гипертермии», при которой нацеленные магнитные наночастицы оксида железа (MION) вводятся внутривенно для нагрева опухолей в переменном магнитном поле.В этом обзоре мы обсудим текущее понимание целевой магнитной гипертермии и ограничения, которые необходимо преодолеть для дальнейшего внедрения в клиническую практику.

        Гипертермия и смерть клетки

        Гипертермия может вызывать гибель клеток посредством ряда различных механизмов, и не существует стойких различий в термочувствительности злокачественных и незлокачественных клеток (Dewey et al., 1977; Roizin-Towle and Pirro, 1991). Было показано, in vitro , что на жизнеспособность клеток после лечения гипертермией сильно влияют как температура, так и продолжительность гипертермии (рис. 1).Повышение температуры даже на полградуса может оказать существенное влияние на жизнеспособность клеток, подчеркивая важность эффективной и однородной доставки гипертермии (Dewey et al., 1977). Одним из возможных механизмов снижения жизнеспособности клеток является денатурация белков с последующей активацией и дезактивацией нескольких нижестоящих путей (van der Zee, 2002; Wust et al., 2002). Отдельные белки имеют определенные температурные пороги денатурации, при этом высокоэкспрессированные белки обычно более устойчивы к нагреванию (Leuenberger et al., 2017). Денатурация белков происходит примерно от 40 ° C, и более высокие температуры денатурируют большую часть белков, что может объяснить, почему скорость гибели клеток увеличивается с увеличением температуры (Lepock, 2005b). При температурах 40–42 ° C денатурируется лишь небольшая часть белков, однако некоторые из них могут впоследствии коагрегировать с нативными белками, тем самым значительно повышая уровень агрегации (Borrelli et al., 1996). Считается, что именно эта комбинация вызванной нагреванием денатурации и последующей коагрегации влияет на несколько последующих путей, включая инактивацию синтеза белка, прогрессию клеточного цикла и репарацию ДНК (Dewey et al., 1977; Кампинга и др., 2004; Лепок, 2005а). Более того, возможно через механизм, не связанный с денатурацией белка, гипертермия может оказывать неблагоприятное влияние на цитоскелет, органеллы, внутриклеточный транспорт и процессинг РНК (Richter et al., 2010). Еще одним потенциальным фактором снижения жизнеспособности клеток являются вызванные нагревом изменения в плазме и мембранах субклеточных органелл, а также в мембранных белках (Richter et al., 2010; Mello et al., 2017).

        Рисунок 1 .Кривые выживаемости для клеток асинхронного яичника китайского хомячка (СНО), нагретых при разных температурах в течение разного времени. По материалам Dewey et al. (1977).

        Достаточное применение гипертермии может привести к гибели клеток (рис. 1), но если клетки выживают, несколько основных классов белков будут активированы, что приведет к термотолерантности. Эти классы белков включают: белки теплового шока, которые стабилизируют неправильно свернутые белки, протеолитические ферменты, которые очищают денатурированные / агрегированные белки, РНК- и ДНК-модифицирующие белки, которые восстанавливают повреждения, и другие (Richter et al., 2010).

        В дополнение к ответам на гипертермию на клеточном уровне, описанным выше, гипертермия может оказывать свое воздействие через несколько дополнительных, уникальных механизмов на клеточные сообщества, и они были исследованы in vivo . Опухоли обычно связаны с гипоксической и кислой средой из-за плохой сосудистой сети, условий, при которых клетки, как известно, более восприимчивы к гипертермии (Gerweck et al., 1979; Eales et al., 2016). Повышенные температуры могут привести к усилению перфузии внутри опухоли, что приведет к большей доставке химиотерапевтических препаратов и более высокой концентрации кислорода, что, в свою очередь, может повысить чувствительность опухолей к лучевой терапии (Song et al., 1996; Рау и др., 2000). Гипертермия может усиливать иммунный ответ с помощью нескольких механизмов, включая усиление миграции иммунных эффекторных клеток в опухоль, модуляцию молекул клеточной поверхности и различных провоспалительных цитокинов, пролиферацию эффекторных клеток и повышенную цитотоксичность иммунных клеток в отношении злокачественных клеток (Peer et al. ., 2010).

        Несмотря на множество механизмов, с помощью которых гипертермия может вызывать гибель клеток, она неэффективна в качестве лечения с помощью одного агента, в основном из-за его низкой специфичности и развития термотолерантности, что может сделать последующее лечение гипертермией менее эффективным.Однако в сочетании с лучевой терапией или химиотерапией гипертермия может привести к улучшению результатов лечения пациентов.

        Гипертермия в сочетании с лучевой терапией и химиотерапией

        В клинике гипертермию можно применять на определенном участке, определенном участке тела или на всем теле. В последние несколько десятилетий небольшое повышение температуры было достигнуто с помощью различных средств, включая тепловые камеры, одеяла с горячей водой, приложение электромагнитной энергии, перфузию конечности или полости тела нагретыми жидкостями, ультразвук и МИОНЫ (van der Zee, 2002; Wust и другие., 2002). Чтобы повысить эффективность, гипертермию часто оценивают как дополнительное лечение для усиления лучевой терапии и цитотоксической химиотерапии. Одним из способов выражения усиления лучевой терапии или химиотерапии является коэффициент теплового усиления (TER), где TER — это отношение дозы излучения или лекарственного средства, которое требуется только для достижения конечной точки, к дозе излучения или лекарственного средства в сочетании с тепла для достижения той же конечной точки (Overgaard, 1984). Например, 60 минут гипертермии при 42 ° C могут привести к TER около 2 для лучевой терапии, что делает гипертермию одним из самых сильных радиосенсибилизаторов (Overgaard, 1984).Считается, что гипертермия усиливает лучевую терапию за счет денатурации белков и последующей инактивации белков, участвующих в репарации ДНК. Инактивация белков репарации ДНК, особенно тех, которые участвуют в удалении кластерных повреждений оснований, может предотвратить репарацию повреждений ДНК, вызванных лучевой терапией, что приводит к повышенной гибели клеток (Kampinga and Dikomey, 2001). In vivo гипертермия может стимулировать опухоль к лучевой терапии за счет увеличения перфузии сосудов и оксигенации ранее радиорезистентных, гипоксических областей (Song et al., 2005). Как доклинические, так и клинические данные показывают, что TER является самым высоким, когда гипертермия проводится одновременно или в непосредственной близости от лучевой терапии, когда денатурация и агрегация белка, вероятно, будут максимальными (van Leeuwen et al., 2017). Кроме того, TER увеличивается с увеличением температуры и продолжительности гипертермии (Overgaard, 1984).

        Гипертермия может синергетически усиливать эффективность многих химиотерапевтических агентов, включая цисплатин, циклофосфамид и блеомицин, в то время как значительного повышения эффективности 5-фторурацила, доксорубицина и винкристина не наблюдалось.Например, применение 30-минутной гипертермии при 41,5 ° C in vivo может привести к TER 1,48 для цисплатина и 2,28 для циклофосфамида (Urano et al., 1999). Хотя точный механизм хемосенсибилизации плохо изучен для алкилирующих или подобных алкилированию платиновых агентов, таких как циклофосфамид и цисплатин, их способность взаимодействовать и стимулировать денатурацию белка может быть частично ответственной (Lepock, 2005b). In vivo гипертермия может привести к химиочувствительности из-за увеличения кровотока опухоли и увеличения проницаемости сосудов, что приводит к увеличению накопления химиотерапевтического агента (Song et al., 2005).

        Был проведен ряд рандомизированных клинических испытаний влияния гипертермии на различные виды рака в сочетании с лучевой терапией или химиотерапией, или и тем, и другим (Таблицы 1–3), и многие другие исследования в настоящее время продолжаются (Valdagni et al., 1988; Бердов и Menteshashvili, 1990; Datta et al., 1990; Sharma et al., 1991; Sugimachi et al., 1994; Kitamura et al., 1995; Overgaard et al., 1996; Vernon et al., 1996; Sneed et al. , 1998; Harima et al., 2001; van der Zee, 2002; Jones et al., 2005; Franckena et al., 2008; Verwaal et al., 2008; Huilgol et al., 2010; Issels et al., 2010; Коломбо и др., 2011; Cihoric et al., 2015; Арендс и др., 2016). Большинство исследований продемонстрировали более высокую частоту местного ответа при незначительной или умеренной токсичности. Стоит отметить некоторую неоднородность результатов, которая может быть связана с различиями в протоколах нагрева. Область дефицита и, возможно, одна из причин, по которой гипертермия редко используется в клинике, заключается в том, что трудно обеспечить достаточную гипертермию в опухоли при сохранении окружающей нормальной ткани.

        Таблица 1 . Список рандомизированных клинических исследований гипертермии в сочетании с лучевой терапией.

        Таблица 2 . Список рандомизированных клинических исследований гипертермии в сочетании с химиотерапией.

        Таблица 3 . Список рандомизированных клинических исследований гипертермии в сочетании с лучевой и химиотерапией.

        Магнитная гипертермия

        Несмотря на способность гипертермии усиливать радио- и химиотерапевтическое лечение, токсичность из-за сходной реакции злокачественных и здоровых тканей на гипертермию остается препятствием для клинического применения.Многообещающим подходом к преодолению этого препятствия является магнитная гипертермия, форма гипертермии, которая в настоящее время проходит клинические испытания. Впервые он был предложен Gilchrist et al. (1957), который представил концепцию инъекции МИОНов (20–100 нм) в лимфатические каналы для нагрева остаточных раковых клеток под действием переменного магнитного поля (AMF) (Gilchrist et al., 1957). В 1993 году Джордан и др. показали, что доставка магнитных наночастиц путем прямой инъекции в опухоль может привести к гораздо более эффективному и избирательному нагреву опухолей по сравнению с другими методами нагрева, такими как радиочастотный нагрев и ультразвук (Jordan et al., 1993). Кроме того, имеется in vitro доказательств того, что определенные типы рака, включая клетки глиобластомы, могут поглощать магнитные наночастицы более эффективно, чем незлокачественные клетки, хотя точный механизм не совсем понят (Jordan et al., 1999). С тех пор значительные усилия были вложены в разработку клинической системы AMF, в результате чего была создана публичная компания MagForce AG, базирующаяся в Германии. Компания разработала феррожидкость с аминосилановым покрытием NanoTherm ® , аппликатор переменного магнитного поля NanoActivator ® и программное обеспечение для моделирования температуры NanoPlan ® .

        За последние два десятилетия клинические исследования фазы 1 и 2 введения магнитных наночастиц внутри опухоли и последующего применения AMF через систему MagForce были успешно проведены для пациентов с глиобластомой и раком простаты (Johannsen et al., 2005, 2007a, б; Maier-Hauff et al., 2011). Клинические исследования фазы 1 на пациентах с раком простаты продемонстрировали осуществимость этого подхода без значительных поздних осложнений, связанных с лечением. Достигнутые средние температуры находились в гипертермическом диапазоне (40–43 ° C), в отличие от термоабляционного диапазона (> 50 ° C).Несмотря на то, что после магнитной гипертермии наблюдалось снижение уровня ПСА, ответы в исследовании монотерапии были ограниченными по степени и продолжительности, поэтому в настоящее время в испытание фазы 2 набирают пациентов с раком простаты промежуточного риска и оценивают магнитную гипертермию в сочетании с брахитерапией с низкой мощностью дозы (Johannsen и др., 2010). Кроме того, MagForce недавно получила исключение для исследовательских устройств (IDE) для использования у пациентов с промежуточным раком простаты, находящихся под активным наблюдением.Набор пациентов с раком простаты промежуточного риска начнется после одобрения комитетов по этике (Magforce, 2013, 2018). Есть надежда, что лечение гипертермией у таких пациентов может контролировать более агрессивный компонент опухоли и предотвратить или отсрочить необходимость лучевой терапии или хирургического вмешательства. Клиническое исследование фазы 2 с участием 66 пациентов с рецидивирующей глиобластомой продемонстрировало среднюю общую выживаемость 13,4 месяца с момента рецидива опухоли (Maier-Hauff et al., 2011). Острая токсичность, наблюдаемая в этом исследовании, включала тахикардию (18.2%), головные боли (13,6%), двигательные нарушения (21,2%) и судороги (22,7%), которые можно предотвратить с помощью противоэпилептических препаратов. Однако в исследовании магнитной гипертермии не наблюдалось никаких продолжительных побочных эффектов, кроме ухудшения двигательных нарушений, которые могут быть связаны с прогрессированием заболевания, а не с магнитной гипертермией (Maier-Hauff et al., 2011). После фазы 2 клинического исследования MagForce провела рандомизированное контролируемое исследование (DRKS00005476) для определения эффективности и безопасности монотерапии NanoTherm ® и NanoTherm ® в сочетании с лучевой терапией по сравнению столько лучевая терапия при рецидивирующей / прогрессирующей глиобластоме. В настоящее время исследование закрыто, и окончательный отчет с данными будет представлен в официальные органы в этом году (Magforce, 2013, 2018).

        Магнитные наночастицы оксида железа для магнитной гипертермии

        Наиболее часто используемыми материалами для магнитной гипертермии являются наночастицы феррита нанометрового размера (10–100 нм), в частности магнетит (Fe 3 O 4 ) или маггемит (γ-Fe 2 O 3 ).Fe 3 O 4 и γ-Fe 2 O 3 обычно и вместе именуются MION. Магнитные свойства МИОНов возникают из-за присутствия в их кристаллической структуре ионов с различной валентностью. Например, Fe 3 O 4 состоит из двух ионов трехвалентного железа (III) и одного иона двухвалентного железа (II). Непарные ионы образуют параллельные, но противоположно ориентированные магнитные моменты, которые не компенсируются и, таким образом, подвержены сильному спонтанному намагничиванию.

        При воздействии переменного магнитного поля МИОНЫ выделяют тепло посредством двух основных механизмов: (1) гистерезисные потери и (2) релаксационные потери. Гистерезисные потери возникают в больших МИОНах, которые имеют несколько магнитных доменов. Когда такие частицы подвергаются воздействию переменного магнитного поля, ориентация магнитных моментов будет непрерывно совпадать с направлением магнитного поля, как показано на рисунке 2. Это приводит к разнице в энергии, которая выделяется в виде тепла (Киршнинг и другие., 2012). По мере уменьшения размера MION количество магнитных доменов также будет уменьшаться до тех пор, пока один магнитный домен не останется на пороговом размере примерно 128 нм (Houlding and Rebrov, 2012). Ниже этого размера MION считаются суперпарамагнитными, а в присутствии AMF тепло в основном производится за счет релаксации Нееля и броуновской релаксации. Релаксация Нееля относится к быстрым изменениям магнитного момента частицы при воздействии AMF (рис. 2). Быстрой перестройке препятствует кристаллическая структура частицы, что приводит к выделению тепла.Броуновская релаксация относится к теплу трения, генерируемому физическим вращением частиц в поддерживающей среде, когда частицы пытаются перестроиться в соответствии с изменяющимся магнитным полем (рис.2; Suto et al., 2009; Suriyanto et al., 2017). Более подробное обсуждение механизма нагрева выходит за рамки этого обзора и рассматривается в другом месте (Ruta et al., 2015).

        Рисунок 2 . Различные механизмы тепловыделения магнитных наночастиц в ответ на переменное магнитное поле.Оранжевые кружки представляют МИОНЫ, короткие прямые стрелки представляют направление магнитного поля, изогнутые стрелки представляют движение (сплошная изогнутая стрелка) или изменение направления магнитного момента (пунктирная изогнутая стрелка), а пунктирные линии представляют границы доменов в многодоменных частицах. По материалам Suriyanto et al. (2017).

        MION

        обладают преимуществом долгосрочной химической стабильности и биосовместимости, а также простоты модификации поверхности и функционализации по сравнению с другими типами магниточувствительных материалов, таких как определенные металлы (например,g., железо, никель или кобальт) или металлические сплавы (например, FePt, FeCo) (Dunn et al., 2014). Кроме того, МИОНЫ могут действовать как контрастный агент для компьютерной томографии (КТ) при высоких концентрациях и магнитно-резонансной томографии (МРТ) при более низких концентрациях, с несколькими наночастицами оксида железа, ранее одобренными FDA для этих приложений (Anselmo and Mitragotri, 2015). Это особенно полезно, поскольку концентрацию МИОНов в опухоли можно оценить с помощью КТ, и это может помочь в оценке дозиметрии гипертермии (Johannsen et al., 2007b). Было также показано, что МИОНЫ усиливают эффекты лучевой терапии даже в отсутствие AMF, потенциально за счет увеличения генерации активных форм кислорода (АФК) посредством реакции Фентона (Huang et al., 2010; Klein et al., 2012; Khoei et al., 2014; Bouras et al., 2015). Наконец, железо является важным компонентом человеческого тела, и средний взрослый человек естественным образом несет в себе примерно 3,5–4 грамма железа. Следовательно, в отличие от других неорганических наночастиц, МИОНЫ безопасно системно доставлялись в больших количествах в клинических условиях (Hetzel et al., 2014). Кроме того, имеется in vitro доказательств того, что внутриклеточное локализованное нагревание декорированных лигандом MIONS может привести к лизосомному повреждению клеток-мишеней и вызвать гибель клеток даже в отсутствие общего нагрева (Creixell et al., 2011; Domenech et al. , 2013).

        Способ доставки

        MION потенциально могут быть доставлены в опухоль посредством внутриопухолевого, внутрибрюшинного, внутриартериального, внутриполостного и внутривенного введения. Пероральное введение МИОНов невозможно, поскольку большая часть наночастиц выводится фекально из-за их большого размера (Chamorro et al., 2015). Внутриопухолевое введение МИОНов эффективно локализует МИОНЫ в опухоли и может привести к эффективному нагреванию первичных опухолей, таких как рак простаты. Внутриопухолевое введение может привести к очень высоким концентрациям МИОНов внутри опухоли и может оставаться локализованным в опухоли. Когда MION вводили непосредственно в простату мужчинам с локализованным раком простаты, MION все еще были четко видны на КТ через 6 недель после инъекции, что позволяло проводить повторные сеансы магнитной гипертермии (Johannsen et al., 2005). В отдельном патологоанатомическом исследовании пациентов с глиобластомой, которым вводили MION, наночастицы были ограничены местом внутриопухолевой инъекции, что еще раз подтвердило хороший профиль удерживания (Van Landeghem et al., 2009). Однако внутриопухолевая доставка МИОНов нецелесообразна для больших опухолей с регионарными метастазами и является более инвазивной, чем другие методы (Рисунок 3). Кроме того, плохо определенные опухоли, такие как GBM, могут быть лучше нацелены на внутривенно введенные MION, которые в меньшей степени зависят от оператора для эффективной доставки, хотя проникновение через гематоэнцефалический барьер может быть проблемой.

        Рисунок 3. (A) Внутриопухолевая доставка может достигать высоких концентраций МИОНов, но подходит только для локализованного заболевания, такого как рак простаты. (B) Внутривенная доставка потенциально может быть нацелена на плохо локализованные злокачественные новообразования, часто с метастазами в лимфатические узлы, такие как рак легких. AMF — переменное магнитное поле; МИОНЫ, магнитные наночастицы оксида железа.

        Внутрибрюшинный способ доставки хорошо подходит для рака, который часто распространяется на брюшную полость, например рака яичников, поджелудочной железы и желудка.MION, нацеленные на рак, были успешно доставлены внутрибрюшинным путем и продемонстрировали значительное поглощение как первичными, так и метастатическими опухолями на моделях ортотопического рака поджелудочной железы у мышей (Gao et al., 2017). По сравнению с внутривенным способом доставки интраперитонеальный путь достиг внутриопухолевого уровня, который был в 3 раза выше. Та же самая система была способна переносить химиотерапевтические препараты и значительно подавлять опухоли поджелудочной железы без системной токсичности (Gao et al., 2017). Toraya-Brown et al. вводили нецелевые MION внутрибрюшинно на модели агрессивного метастатического рака яичников у мышей и продемонстрировали значительное накопление MION в опухоли (Toraya-Brown et al., 2013). Они определили, что нецелевые МИОНЫ были поглощены перитонеальными фагоцитами и доставлены в опухоли. Находясь под действием AMF, MION генерируют достаточно тепла, чтобы вызвать гибель клеток в опухолях. В отдельном исследовании на мышах было установлено, что до 5 мг / кг МИОНов можно безопасно вводить внутрибрюшинно, хотя при более высоких уровнях признаки окислительного повреждения были обнаружены в тканях печени и почек (Ma et al., 2012). Более того, моноцитные / макрофагоподобные клетки со склонностью к миграции в опухоли могут быть загружены MIONs извне и введены внутрибрюшинно, после чего клетки будут направлять MIONs на магнитную гипертермию (Basel et al., 2012).

        При раке мочевого пузыря магнитная гипертермия может быть достигнута путем прямой инъекции МИОНов в полость мочевого пузыря через мочевой катетер. Толстая оболочка мочевого пузыря ограничивает абсорбцию МИОНов, и после завершения лечения МИОНЫ могут быть удалены через катетер, тем самым сводя к минимуму системную токсичность.Осуществимость этого подхода была продемонстрирована Oliveira et al. в мочевом пузыре крыс, где в мочевом пузыре поддерживалась температура 42 ° C с минимальным нагревом окружающих тканей (Oliveira et al., 2013).

        Внутриартериальное введение химиотерапевтических препаратов успешно применяется при лечении рака печени в клинике. МИОНЫ могут хорошо подходить для этой задачи, поскольку они имеют тенденцию накапливаться в печени через ретикулоэндотелиальную систему. Имея это в виду, артериальная доставка наночастиц оксида железа изучалась на доклинических моделях несколькими исследователями (Lee et al., 2013, 2017; Ким и др., 2016). У кроликов, когда MION доставляли с йодированным маслом и доксорубицином, наблюдалось повышенное внутриопухолевое накопление лекарств и, как следствие, уменьшалось количество жизнеспособных опухолевых клеток (Lee et al., 2013). В отношении рака легких были проведены ранние исследования потенциального состава аэрозольных МИОНов и их доставки с помощью комбинации распылителя и магнита (Dames et al., 2007; Tewes et al., 2014; Graczyk et al., 2015) . Однако было бы довольно сложно доставить достаточное количество МИОНов для применения магнитной гипертермии с использованием этого подхода.

        Хотя способы введения, упомянутые до сих пор, хорошо подходят для конкретных сценариев, внутривенное введение является наиболее универсальным методом доставки для самого широкого спектра раковых заболеваний. Неудивительно, что внутривенная доставка является одним из наиболее распространенных способов введения химиотерапевтических препаратов, и в прошлом контрастные вещества MION MRI, одобренные FDA, вводились внутривенно. (Рисунок 3). Когда МИОНЫ доставляются таким образом, накопление наночастиц в опухоли частично зависит от эффекта повышенной проницаемости и удерживания (EPR) (Iyer et al., 2006). Эффект ЭПР относится к тенденции наночастиц преимущественно накапливаться в опухолях из-за их протекающих сосудов и плохого лимфатического дренажа. Как только наночастицы достигают опухоли, нацеливание на лиганды, такие как небольшие молекулы, пептиды или антитела, связанные с MION, может привести к усилению ассоциации и поглощения наночастиц злокачественными клетками (DeNardo et al., 2007; Balivada et al., 2010). Их преимущественное накопление в злокачественных клетках может привести к целенаправленному нагреванию опухолей и сохранению прилегающих нормальных тканей в условиях AMF (DeNardo et al., 2007; Баливада и др., 2010). Такие подходы потенциально могут привести к более однородной доставке МИОНов в опухоль и будут гораздо менее зависимы от оператора по сравнению с другими формами нацеливания. Кроме того, может быть привлекательным предотвращение хирургических осложнений, связанных с внутриопухолевой инъекцией МИОНов в опухоль.

        К настоящему времени были проведены доклиниальные исследования in vivo (таблица 4), чтобы продемонстрировать концепцию биологически направленной магнитной гипертермии (таблица 4).Хуанг и др. внутривенно вводили мышам чрезвычайно большие количества (1700 мг Fe / кг) нецелевых МИОНов и достигали подкожной концентрации в опухоли 1,9 мг Fe / кг опухоли. Несмотря на отсутствие нацеливающего фрагмента, они смогли достичь соотношения концентраций опухоли и окружающей неопухолевой опухоли более чем 16: 1 за счет только эффекта повышенной проницаемости и удерживания. Применение AMF позволило достичь значительного контроля над опухолью по сравнению с наночастицами или одним AMF. В том же исследовании мыши, которым вводили еще более высокие дозы наночастиц (3400 мг Fe / кг), выжили более 12 месяцев без каких-либо клинических признаков токсичности (Huang and Hainfeld, 2013).Другое исследование in vivo по внутривенному введению покрытых порфирином МИОНов продемонстрировало улучшенный контроль опухоли меланомы при AMF (Balivada et al., 2010). Третье исследование на мышах, оценивающее эффективность MION, конъюгированных с ChL6, антителом, нацеленным на ассоциированный с опухолью антиген L6, продемонстрировало значительное накопление опухоли и задержку роста опухоли рака груди (DeNardo et al., 2007).

        Таблица 4 . In vivo исследований биологически направленной магнитной гипертермии.

        Несмотря на многообещающие результаты, изложенные выше, в доклинических исследованиях часто используются значения напряженности поля, частоты или количества МИОНов, превышающих клинически осуществимые, и, таким образом, необходимы дальнейшие исследования в области дизайна, доставки и нагрева наночастиц для достижения клинический перевод в будущем. В следующих разделах будут выделены области, требующие дальнейших исследований.

        Факторы, влияющие на эффективность биологически направленной магнитной гипертермии

        Напряженность и частота поля

        Достижение и поддержание гипертермии в опухоли — непростая задача.Из-за естественных процессов терморегуляции необходимо передавать значительную мощность, чтобы повысить температуру определенной области тела. Нагрев МИОНов зависит от множества факторов, включая концентрацию МИОНов, частоту и напряженность поля. В настоящее время единственная клинически доступная система AMF в мире, NanoActivator ® (MagForce AG, Германия), может работать на частоте 100 кГц и может воздействовать на поля до 18 кА / м (Jordan et al., 2001 ). Хотя более высокие частоты технически возможны, 100 кГц было выбрано, чтобы минимизировать вихревые токи и максимизировать разницу температур между нормальными тканями и опухолями, содержащими магнитные наночастицы (Jordan et al., 1993). Вихревые токи — это электрические токи, которые индуцируются внутри проводника, в данном случае человеческого тела, из-за изменения магнитного поля, как описано в законе индукции Фарадея. Чрезмерный неспецифический нагрев нормальных тканей вихревыми токами является основным фактором, определяющим максимально допустимую напряженность поля и частоту.

        В настоящее время имеются ограниченные клинические данные о максимально допустимой напряженности поля и частоте. В 1984 году Аткинсон и др. разработал одновитковую индукционную катушку для интерстициальной терапии магнитными семенами и провел эксперименты на грудных клетках многочисленных добровольцев.Они обнаружили, что напряженность поля до 35,8 А / м на частоте 13,56 МГц допустима в течение продолжительных периодов времени. На основании этого исследования было сделано предположение, что произведение напряженности поля и частоты не должно превышать 4,85 × 10 8 А / м · с (Аткинсон и др., 1984). Однако это не абсолютный предел, и в некоторых сценариях этот предел может быть превышен (Dutz and Hergt, 2013; Obaidat et al., 2015). В фазах 1 и 2 испытаний системы MagForce с использованием более низких частот 100 кГц пациенты с глиобластомой могли переносить до 13.5 кА / м (1,35 × 10 9 А / м · с или среднее значение 8,5 × 10 8 А / м · с), в то время как пациенты с раком простаты переносили только до 5 кА / м ( 5 × 10 8 А / м · с) из-за дискомфорта в паховой и / или промежностной областях (Johannsen et al., 2007a; Maier-Hauff et al., 2007; Nieskoski and Trembly, 2014). Это могло быть связано с граничными эффектами между тканями с разной диэлектрической проницаемостью и проводимостью, а также сужением пути тока в складках кожи, таких как пах, что приводило к появлению горячих точек (Johannsen et al., 2007а). Более высокая допустимая напряженность поля у пациентов с глиобластомой, вероятно, связана с меньшим радиусом головы по сравнению с тазом или грудной клеткой в ​​других исследованиях. Принимая во внимание, что более высокие значения напряженности поля и частоты приведут к лучшему нагреванию опухолей, необходимы дальнейшие исследования для улучшения допустимых пределов напряженности и частоты магнитного поля за счет улучшенного поверхностного охлаждения горячих точек, которые развиваются в теле, таких как пах (Johannsen et al. ., 2007б).Более того, при более короткой продолжительности лечения возможно достижение более высокой напряженности или частоты магнитного поля. Другое возможное ограничение максимальной напряженности поля, которое может быть применено в клинической практике, связано с техническими проблемами проектирования и производства намного большей системы, чем меньшие системы, использованные в доклинических исследованиях (таблица 4; Jordan et al., 2001). Желательно, чтобы будущие доклинические исследования биологически направленной магнитной гипертермии были сосредоточены на применении клинически значимой напряженности и частоты магнитного поля 18 кА / м и 100 кГц, доступных в настоящее время в системе MagForce.

        Если предположить, что МИОНы были доставлены к цели, температуру можно регулировать путем изменения напряженности или частоты магнитного поля. Например, система гипертермии от Magforce регулирует температуру, регулируя напряженность магнитного поля. Поскольку эффект гипертермии в значительной степени зависит от достигнутой температуры и того, как долго она поддерживается, чрезвычайно важно точно контролировать температуру во время терапии, и это ранее достигалось с помощью инвазивного катетера или специального программного обеспечения на основе изображений (Mahmoudi et al. al., 2018). Будущие исследования должны гарантировать, что гипертермия будет обеспечиваться в достаточной степени за счет тщательного мониторинга температуры опухоли.

        Дозирование и токсичность магнитных наночастиц оксида железа

        Скорость нагрева, вызванного AMF, сильно зависит от концентрации MION в опухоли. В клинических испытаниях пациентам с глиобластомой внутри опухоли вводили до 31,36 мг Fe / см 3 опухоли в форме MION (Maier-Hauff et al., 2011). Feraheme ® (AMAG Pharmaceuticals, США), одобренная FDA наночастица оксида железа, предназначенная для замены железа, была безопасно введена внутривенно в большем количестве, чем, вероятно, любая другая одобренная FDA неорганическая наночастица до сих пор, и рекомендуемая доза составляет 510 мг Fe в форма Feraheme ® с последующей второй инъекцией через 3-8 дней.В прошлом несколько пациентов получили две дополнительные инъекции до общей дозы 2,02 г Fe в форме Feraheme ® в течение короткого периода времени (Lu et al., 2010). В гипотетическом сценарии, если 2,02 г Fe в форме MION вводится внутривенно пациенту с опухолью предстательной железы объемом 35 мл, и если предположить, что 1% дозы достигнет опухоли, это приведет лишь к примерно 0,6 мг. Fe / cm 3 опухоли, что намного ниже, чем было достигнуто при внутриопухолевом введении.Кроме того, Feraheme содержит ядра оксида железа размером примерно 3 нм, которые меньше, чем MION, которые обычно связаны с эффективным нагревом (Bullivant et al., 2013). Например, наночастицы, используемые MagForce, содержат ядро ​​из оксида железа размером 12 нм, окруженное аминосиланами, а ядра кристаллов большего размера, вероятно, связаны с различными профилями токсичности. У мышей Huang et al. смог доставить гораздо более высокие концентрации МИОНов (5,1 г Fe / кг) и определил значение MTD 50 , равное 4.7 г Fe / кг, что более чем в 100 раз больше, чем на кг в исследовании Feraheme (Huang and Hainfeld, 2013).

        Поскольку взаимодействие МИОНов с их биологической средой и, следовательно, их токсичность, варьируется в зависимости от морфологии, размера и модификаций поверхности, таких как добавление биосовместимых покрытий и нацеливающих групп, а также от пути введения, каждый состав должен быть протестирован полностью in vitro и in vivo . МИОНЫ могут опосредовать токсичность с помощью нескольких механизмов, которые необходимо принимать во внимание при оценке их безопасности.Большая часть внутриклеточной токсичности вызвана генерацией активных форм кислорода, тогда как in vivo, нарушения свертывания крови, гомеостаза железа и функции макрофагов, а также токсичность органов являются дополнительными соображениями (Ильинская, Добровольская, 2013; Wu et al., 2014; Wei et al., 2016; Шах, Добровольская, 2018). Более подробное обсуждение токсичности MION можно найти в специализированных обзорных статьях (Reddy et al., 2012; Liu et al., 2013; Arami et al., 2015).

        Для достижения достаточного нагрева за счет внутривенной доставки МИОНов необходимы дальнейшие исследования для оценки переносимости больших количеств МИОНов с более крупными ядрами, которые больше подходят для магнитной гипертермии, и это должно быть точно сбалансировано с требованиями к размеру для эффективного внутри- опухолевое накопление наночастиц.

        Эффективность нагрева магнитных наночастиц оксида железа

        Чтобы свести к минимуму количество наночастиц оксида железа, необходимое для адекватной магнитной гипертермии, желательна разработка наночастиц с более высокой эффективностью нагрева. Наиболее распространенным параметром для количественной оценки тепла, генерируемого магнитной индукцией МИОНов, является удельный коэффициент поглощения (SAR). Экспериментальное измерение SAR относительно просто. Обычно это включает суспендирование известного количества МИОНов в жидкости с известной теплоемкостью.Испытуемый образец подвергается воздействию AMF определенной силы и частоты, и изменение температуры непрерывно измеряется в течение определенного периода времени. Измерение температуры выполняется с помощью оптоволоконных датчиков температуры, чтобы избежать электромагнитных помех при измерении. Затем SAR рассчитывается по следующему уравнению (Kallumadil et al., 2009; Huang et al., 2012):

        , где C — теплоемкость жидкости на единицу массы жидкости, м np — масса магнитной фазы, взвешенной в жидкости, а dT / dt относится к начальной крутизне повышения температуры T , как функция времени, t .

        Важно отметить, что SAR является системно-зависимым параметром, то есть его значение зависит от силы (H) и частоты (f) приложенного магнитного поля. Поэтому прямое сравнение измерений, выполненных с использованием различной напряженности поля и частоты, невозможно. Лучшим параметром для этой цели является мощность внутренних потерь (ILP), которая математически описывается уравнением ниже (Kallumadil et al., 2009):

        ILP = SARh3f = Ch3f mnp (dTdt) | t = 0

        Параметр ILP вводится при нескольких ключевых предположениях: (1) Тестовые образцы представляют собой однодоменные наночастицы, которые нагреваются в основном за счет вращательной релаксации; (2) Системы магнитной индукции имеют низкие частоты примерно 10 5 –10 6 Гц; (3) Приложенная напряженность поля находится под полем насыщения МИОНов; (4) В случае полидисперсных МИОНов в растворе индекс полидисперсности кристаллитов (PDI) должен быть больше 0.1 (Rosensweig, 2002; Kallumadil et al., 2009). Если эти предположения не выполняются, полученные значения ILP могут быть недействительными. Важно отметить, что опубликованные ILP являются только руководством, и абсолютные значения не всегда могут быть надежными из-за различий в методах, используемых для их измерения, и учитывая, что скорости нагрева очень чувствительны к таким факторам, как полидисперсность (Gonzales- Weimuller et al., 2009; Wildeboer et al., 2014). Различные типы МИОНов обладают очень разными нагревательными свойствами.Kallumadil et al. обнаружили значительные различия в ILP между различными коммерчески доступными МИОНами, в диапазоне от 0,15 до 3,12 нГм 2 / кг. На скорость нагрева могут влиять несколько факторов, таких как содержание двухвалентного железа, размер, гидродинамический диаметр, форма, количество ядер, метод синтеза и введение других металлов, таких как Mn и Zn (Kallumadil et al., 2009; Blanco- Andujar et al., 2015; Hauser et al., 2015; Phong et al., 2017).

        Из-за большого количества переменных трудно точно определить, как отдельные факторы могут повлиять на эффективность нагрева.Кроме того, вязкость растворителя и концентрация МИОНов могут дополнительно определять свойства нагрева (Salas et al., 2014). Несмотря на это, есть исследования, которые дают общее представление о взаимосвязи между различными характеристиками и нагревательными свойствами. Несколько исследователей показали, что в целом более крупные МИОНЫ более эффективны в производстве тепла, чем более мелкие МИОНЫ. (Gonzales-Weimuller et al., 2009; Lartigue et al., 2011; de La Presa et al., 2012; Jeun et al., 2012).Например, Lartigue et al. произвел МИОНЫ размером от 4 до 35 нм и покрыл их рамнозой, одним из видов сахара. При нагревании до 168 кГц и 21 кА / м SAR составлял 0 Вт / г Fe для MION 4 нм, 32 Вт / г Fe для MION 10 нм, 61 Вт / г Fe для MION 16 нм и 76 Вт. / г Fe для МИОНов 35 нм (Lartigue et al., 2011).

        Форма наночастицы может иметь значительное влияние на эффективность нагрева. Song et al. изготовили и сравнили характеристики нагрева квазикубических и сферических наночастиц Fe 3 O 4 при частотах ниже 100 кГц и 30 кА / м.При одинаковой концентрации Fe SAR для квазикубических наночастиц был намного выше (Song et al., 2012). Другое исследование Nemati et al. сравнили деформированные МИОНЫ в форме куба (осьминогов) со сферическими наночастицами аналогичного объема и продемонстрировали превосходные тепловые характеристики осьминогов (Nemati et al., 2016). Лю и др. изготовили кольцевые МИОНЫ (нанокольца) и сравнили характеристики нагрева с коммерческим МИОН под названием Resovist в диапазоне напряженности магнитного поля. Хотя разницу нельзя полностью объяснить только формой из-за различий в размерах, нанокольца продемонстрировали превосходные характеристики нагрева, особенно в более высоких диапазонах напряженности магнитного поля (Liu et al., 2015). Следовательно, магнитная гипертермия через нанокольца привела к превосходному контролю над опухолью in vivo (Liu et al., 2015). Несмотря на превосходную скорость нагрева некоторых МИОНов странной формы, важно знать, что форма также может влиять на скорость поглощения и токсичность (Hinde et al., 2017). Эти факторы необходимо учитывать при разработке наночастиц для клинического применения.

        Покрытие поверхности может существенно повлиять на нагревательные характеристики МИОНов.Полное покрытие МИОНов с низкой теплопроводностью, такой как оболочка из SiO 2 , может предотвратить отток тепла и снизить эффективность нагрева (Gonzalez-Fernandez et al., 2009; Rivas et al., 2012). Кроме того, толщина покрытия также может влиять на эффективность нагрева. Лю и др. . МИОНЫ с покрытием из полимера полиэтиленгликоля (ПЭГ) различной длины в диапазоне от 2000 до 20000 Да и обнаружили, что МИОНЫ, покрытые более короткими полимерами, обычно лучше нагреваются, возможно, из-за увеличения броуновских потерь, улучшенной теплопроводности и диспергируемости (Liu et al., 2012). Одним из исключений был MION 31 нм, который лучше нагревается при покрытии более длинными полимерами PEG. Это было приписано потенциальной агломерации МИОНов 31 нм с более коротким ПЭГ, что подчеркивает тонкий баланс между стабильностью и характеристиками нагрева. Покрытие также может влиять на фармакокинетику МИОНов в организме, что является важным фактором при разработке МИОНов для лечения гипертермии (Arami et al., 2015). Допирование МИОНов Mg или Zn — еще одна стратегия, которая привела к получению наночастиц с превосходными профилями нагрева, что привело к лучшему контролю опухоли in vivo (Jang et al., 2009).

        Интересно, что один из самых высоких значений ILP (23,41 нГм 2 / кг), о которых сообщалось в прошлом, был для MION, полученных из бактерий, которые имеют средний диаметр ядра примерно 30 нм (Hergt et al., 2005). Бактериальные магнитосомоподобные кубические наночастицы были позже получены Martinez-Boubeta et al. и продемонстрировали превосходную эффективность нагрева по сравнению со сфероидальными МИОНами аналогичного размера (Martinez-Boubeta et al., 2013). Le Fevre et al. оценили эффективность магнитной гипертермии с помощью магнитосом, доставляемых внутрь опухоли, и достигли превосходного контроля над опухолью по сравнению с химически синтезированными МИОНами (Le Fèvre et al., 2017). Недавно Sangnier et al. продемонстрировали, что магнитосомы могут быть помечены нацеливающим на опухоль пептидом, аргинин-глицин-аспарагиновой кислотой (RGD), который затем вводится внутривенно на моделях мышей для направленной доставки в опухоли (Plan Sangnier et al., 2018). Они применяли фототермическую терапию, а не магнитную гипертермию, поскольку она считалась более эффективной. Однако такие подходы, вероятно, будут ограничены для глубоко расположенных опухолей у людей, и поэтому необходимы дальнейшие исследования для оценки его применения для магнитной гипертермии.В прошлом для магнитной гипертермии производились многие другие типы наночастиц, и более подробную информацию можно найти в других специализированных обзорных статьях (Blanco-Andujar et al., 2017; Hedayatnasab et al., 2017). Было бы очень желательно повысить эффективность нагрева, так как это уменьшило бы количество наночастиц, напряженность поля и частоту, необходимые для индукции значительного нагрева.

        Нацеливание на MION

        Наночастицы, вводимые внутривенно, преимущественно накапливаются в опухолях из-за их протекающей сосудистой сети и плохого дренажа.Этот эффект EPR хорошо документирован и недавно был продемонстрирован на опухолях человека (Clark et al., 2016). Кроме того, структурная и поверхностная модификация MION может еще больше увеличивать накопление опухолей, и в прошлом сообщалось о ~ 15,5% ID / г (Xu et al., 2016).

        Нацеливание на раковые клетки антител или других лигандов может еще больше улучшить накопление наночастиц в опухоли. MION, конъюгированные с антителами, ранее доставлялись к нескольким опухолеспецифическим антигенам, включая L6, HER-2 и PSMA, для медицинской визуализации и магнитной гипертермии (DeNardo et al., 2007; Zhang et al., 2011; Це и др., 2015). Как упоминалось ранее, одним из лучших примеров является исследование DeNardo et al. в котором MION, конъюгированные с ChL6, антителом, нацеленным на ассоциированный с опухолью антиген L6, продемонстрировали значительное накопление опухоли и задержку роста опухоли рака молочной железы под действием AMF (DeNardo et al., 2007). Несмотря на возможность улучшенной доставки, нацеливание может быть связано со значительными проблемами с точки зрения химии конъюгации и стабильности лиганда или антитела, связанного с наночастицами.Например, MLN2704, иммуноконъюгат, направленный на специфический антиген простаты, для доставки химиотерапевтических средств при раке простаты, был связан со значительной токсичностью и ограниченной активностью из-за деконъюгации целевого антитела, попавшего в кровоток (Milowsky et al., 2016). В клиническом испытании CALAA-01, системы доставки siRNA наночастиц, связанных с лигандом, 21% пациентов прекратили исследование из-за нежелательного явления, и было высказано предположение, что нестабильность лиганда является причиной нежелательной токсичности (Zuckerman and Davis, 2015).Некоторые из этих ограничений могут быть преодолены путем применения биспецифических антител, которые могут спонтанно связываться как с наночастицами, покрытыми полиэтиленгликолем (PEG), так и с специфическими для рака антигенами, такими как специфический мембранный антиген простаты (PSMA) или рецептор эпидермального фактора роста (EGFR). Биспецифические антитела состоят из 2 отдельных одноцепочечных фрагментов (scFv) и меньше целых антител. Его можно хранить в морозильной камере отдельно от наночастиц, тем самым преодолевая проблему стабильности.При введении с любыми ПЭГилированными наночастицами до или во время доставки биспецифические антитела будут спонтанно связываться с ПЭГилированными наночастицами. Внутри опухоли биспецифические антитела связываются со специфическими для рака антигенами и удерживают наночастицу в непосредственной близости от раковых клеток-мишеней, тем самым увеличивая накопление опухоли (Howard et al., 2016).

        Чтобы преодолеть ограничения антител, MION можно альтернативно конъюгировать со специфическими для рака пептидами, гликозаминогликанами или аптаперами.Чтобы бороться с раком яичников, Taratula et al. синтезированные MION, конъюгированные с пептидом высвобождающего лютеинизирующий гормон (LHRH) гормона рака яичника. In vitro пептидное покрытие LHRH улучшило способность MION связываться с клетками рака яичников и привело к значительному снижению жизнеспособности клеток в переменном магнитном поле (Taratula et al., 2013). Для снижения иммуногенности МИОНЫ могут быть покрыты гиалуроновой кислотой, биосовместимым материалом, который естественным образом присутствует в нашем организме.Гиалуроновая кислота может нацеливаться на раковые клетки через рецептор CD44, обычно обнаруживаемый маркер клеточной поверхности в эпителиальных опухолях, и ее потенциальная роль в магнитной гипертермии была продемонстрирована in vitro (Thomas et al., 2015). Наир и др. продуцировали нацеленные на глиому аптамеры, состоящие из олигонуклеотидов, для конъюгации с наночастицами оксида железа, покрытыми декстраном. Используя нацеленные МИОНЫ, они смогли вызвать преимущественное повреждение клеток глиомы за счет механических колебаний, вызванных вращающимся магнитным полем (Nair et al., 2010). Не исключено, что в будущем такие наночастицы могут быть применены для магнитной гипертермии.

        Для дальнейшего усиления гипертермии, MION могут быть направлены во внутриклеточные органеллы раковых клеток посредством конъюгации пептидов, нацеленных на органеллы. Peng et al. вводили мышам MION, конъюгированные с трансферрином и ТАТ-пептидом, и применяли фототермическую гипертермию (Peng et al., 2017). По сравнению с MION, конъюгированными с трансферрином, MION, нацеленная на ядро, продемонстрировали значительное улучшение контроля над опухолью (Peng et al., 2017). Требуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить, что такие стратегии внутриклеточного нацеливания могут быть применимы для магнитной гипертермии. Несмотря на эти захватывающие подходы к таргетингу, существует множество факторов, которые могут повлиять на его эффективность, и подробную оценку можно найти в специализированных обзорах (Rosenblum et al., 2018).

        Другой новый подход к улучшенному нацеливанию на опухоль состоит в подавлении ретикулоэндотелиальной системы с помощью лекарств до доставки МИОНов. Например, Абдолла и др.продемонстрировали, что подавление клеток Купфера в печени с помощью сульфата декстрана может значительно увеличить время полужизни в кровотоке нецелевых МИОНов путем ингибирования поглощения печенью (Abdollah et al., 2014). Неясно, может ли подавление декстрансульфатом также применяться в сочетании с MION, конъюгированным с лигандом или антителом, для предотвращения поглощения печенью, и необходимы дальнейшие исследования в этой области.

        В целом, оценивается несколько стратегий, направленных на эффективное нацеливание наночастиц на опухоль при сохранении нормальных тканей.Улучшенное нацеливание в конечном итоге будет ключом к доставке достаточных количеств МИОНов для избирательного нагрева опухолей.

        MIONs с магнитным нацеливанием

        Благодаря своим магнитным свойствам МИОНЫ могут быть направлены на опухоль с помощью магнитного поля. Это может применяться в сочетании с целевыми МИОНами для эффективной магнитной гипертермии. Есть несколько ярких примеров такого подхода. Для генной терапии MION использовались для направления внутривенно вводимых сайленсирующих РНК на опухоли желудка на моделях мышей под действием магнитного поля (Namiki et al., 2009). В отдельном исследовании Garcia-Jimeno et al. были способны направлять магнитолипосомы с помощью магнитного поля к цели и от печени и селезенки мышей (García-Jimeno et al., 2012).

        Для максимального поглощения и удержания в опухоли важно, чтобы МИОНЫ или другие наночастицы экстравазировались и достигли раковых клеток. Этого можно достичь, разрушив эндотелиальный барьер внешним магнитным полем. Qui et al. вводили МИОНЫ в хвостовую вену мыши и использовали внешнее магнитное поле для направления частиц в боковую хвостовую вену.Гистологическое исследование выявило накопление МИОНов в эндотелиальной ткани. Когда флуорофор вводили системно, сигнал флуоресценции был выше в хвосте мышей, подвергнутых воздействию магнитного поля и МИОНов, из-за нарушения эндотелиальной выстилки (Qiu et al., 2017). Комбинирование этих подходов может потенциально улучшить терапевтическую эффективность магнитной гипертермии в будущем.

        Другие методы улучшения воздействия направленного магнитного нагрева

        Были исследованы другие новые методы повышения эффективности магнитной гипертермии.Espinosa et al. применил ближнее инфракрасное лазерное излучение (808 нм) во время магнитной гипертермии in vivo и продемонстрировал 2-5-кратное улучшение нагрева по сравнению с одной только магнитной гипертермией, хотя такие подходы будут ограничены поверхностными опухолями из-за плохого проникновения лазерного излучения в ткани (Espinosa et al., 2016).

        В прошлом предпринимались попытки биологически повысить эффективность магнитной гипертермии с помощью препаратов, усиливающих гипертермию, таких как ингибитор белка теплового шока (HSP) 90 гелданомицин.Когда клетки нагреваются, HSP 90 играет ключевую роль в стабилизации белков, тем самым ограничивая последующие эффекты денатурации белка. Следовательно, ингибирование HSP 90 может привести к повышению эффективности гипертермии и снижению термотолерантности. Например, Ито и др. доставили гелданомицин и применили магнитную гипертермию на модели меланомы у мышей, что привело к значительному улучшению контроля над опухолью по сравнению с одной только магнитной гипертермией (Ito et al., 2009). Этот подход является особенно многообещающим, поскольку ингибиторы HSP 90 могут независимо повышать эффективность лучевой терапии даже при отсутствии гипертермии (Schilling et al., 2015).

        Есть много других усилителей гипертермии, о которых сообщалось в прошлом, но большинство из этих агентов не оценивались в сочетании с магнитной гипертермией (Marchal et al., 1986). Ингибиторы протеаз — это еще один класс сильнодействующих усилителей гипертермии, которые были оценены in vitro . Считается, что это усиление достигается за счет ингибирования клиренса денатурированных белков внутри клеток (Zhu et al., 1995).

        Еще одна новая стратегия — сочетание магнитной гипертермии с термочувствительными липосомами.Это может быть достигнуто путем создания липосом со встроенными в них магнитными ядрами из оксида железа. Когда применяется AMF, магнитные наночастицы запускают высвобождение липососомального содержимого. Поскольку AMF можно наносить на определенную область тела, это может привести к целевому высвобождению лекарства и повышению терапевтической эффективности. Например, Yang et al. продуцировали нацеленные на CD90 магнитолипосомы, инкапсулирующие 17-AAG, ингибитор HSP 90. Магнитолипосома была способна одновременно нагревать стволовые клетки рака печени и запускать высвобождение 17-AAG, тем самым повышая эффективность магнитной гипертермии (Yang et al., 2015).

        Заключение

        Гипертермия может привести к гибели клеток за счет модуляции различных клеточных процессов и является эффективным методом лечения, который может улучшить результаты лучевой и химиотерапии. Один из недостатков — отсутствие специфичности к злокачественным клеткам по сравнению со здоровой тканью. Системное введение целевых МИОНов может улучшить специфичность гипертермии и повысить ее эффективность. Однако перед внедрением этой технологии в клинику необходимо устранить несколько ограничений.Будущие доклинические исследования должны быть сосредоточены на разработке МИОНов, которые могут более эффективно воздействовать на опухоли и нагревать их. Кроме того, необходимо оценивать различные усилители гипертермии в сочетании с магнитной гипертермией с конечной целью достижения клинической осуществимости.

        Авторские взносы

        DC разработал рукопись, нарисовал рисунки и построил таблицы. DC, ML, JG, RQ, YN, FM, MJ, TD и MK обсудили план и критически рассмотрели документ, содержание и использованные цифры.

        Заявление о конфликте интересов

        Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

        Благодарности

        Особая благодарность Хелен Форгем за разработку рисунка 3. Авторы также благодарны за поддержку Детскому институту рака, который является филиалом Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) и Сиднейской сети детских больниц.DC получает стипендию в рамках программы исследовательской подготовки правительства Австралии и стипендию RANZCR по генито-мочевой терапии (при поддержке Tolmar Australia Pty Ltd). MK поддерживается основной исследовательской стипендией NHMRC (APP1119152) и финансируется грантом программы Совета по борьбе с раком Нового Южного Уэльса (PG16-01). MK и TD финансируются Центром передового опыта в области конвергентной био-нано-науки и технологий Австралийского исследовательского совета (CE140100036) и грантом программы NHMRC (APP10

        ). TD поддерживается Австралийской стипендией лауреатов Австралийского исследовательского совета.

        Список литературы

        Абдолла, М. Р., Кальбер, Т., Толнер, Б., Саузерн, П., Беар, Дж. К., Робсон, М. и др. (2014). Продление удержания SPION в кровообращении с использованием сульфата декстрана: in vivo отслеживание достигается за счет функционализации красителями ближнего инфракрасного диапазона. Фарадей Обсудить 175, 41–58. DOI: 10.1039 / C4FD00114A

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Арами, Х., Кхандхар, А., Лиггитт, Д., и Кришнан, К. М.(2015). In vivo Доставка, фармакокинетика, биораспределение и токсичность наночастиц оксида железа. Chem. Soc. Ред. 44, 8576–8607. DOI: 10.1039 / C5CS00541H

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Арендс, Т. Дж., Натив, О., Маффеццини, М., Де Кобелли, О., Канепа, Г., Вервей, Ф. и др. (2016). Результаты рандомизированного контролируемого исследования, сравнивающего внутрипузырную химиогипертермию с использованием митомицина С и бациллы кальметта-герена для адъювантного лечения пациентов с неинвазивным раком мочевого пузыря средней и высокой степени риска. Eur. Урол. 69, 1046–1052. DOI: 10.1016 / j.eururo.2016.01.006

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Аткинсон, В. Дж., Брезович, И. А., и Чакраборти, Д. П. (1984). Полезные частоты при гипертермии с термическими семенами. IEEE Trans. Биомед. Англ. 31, 70–75. DOI: 10.1109 / TBME.1984.325372

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Баливада, С., Рачакатла, Р.С., Ван, Х., Самаракун, Т.Н., Дэни, Р. К., Пайл, М. и др. (2010). A / C магнитная гипертермия меланомы, опосредованная железом (0) / ядром оксида железа / магнитными наночастицами оболочки: исследование на мышах. BMC Cancer 10: 119. DOI: 10.1186 / 1471-2407-10-119

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Basel, M. T., Balivada, S., Wang, H., Shrestha, T. B., Seo, G. M., Pyle, M., et al. (2012). Магнитные наночастицы, доставленные клетками, вызвали опосредованное гипертермией увеличение выживаемости на модели рака поджелудочной железы у мышей. Внутр. J. Nanomedicine 7, 297–306. DOI: 10.2147 / IJN.S28344

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Бердов Б.А., Ментешашвили Г.З. (1990). Терморадиотерапия больных местнораспространенным раком прямой кишки. Внутр. J. Hyperthermia 6, 881–890. DOI: 10.3109 / 0265673

      10. 40970

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Blanco-Andujar, C., Ortega, D., Southern, P., Pankhurst, Q.А., Тхань Н. Т. К. (2015). Высокоэффективные многоядерные наночастицы оксида железа для магнитной гипертермии: микроволновый синтез и роль межядерных взаимодействий. Наномасштаб 7, 1768–1775. DOI: 10.1039 / C4NR06239F

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Бланко-Андухар, К., Теран, Ф. Дж., И Ортега, Д. (2017). «Текущие перспективы и перспективы магнитной гипертермии, опосредованной наночастицами», в Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications, 1st Edn., ред. Л. Софи и Л. Махмуди (Амстердам: Elsevier), 197–245.

        Боррелли, М. Дж., Лепок, Дж. Р., Фрей, Х. Э., Ли, Й. Дж. И Корри, П. М. (1996). Избыток белка в ядрах, выделенных из клеток, подвергшихся тепловому шоку, является результатом пониженной экстрагируемости ядерных белков. J. Cell Physiol. 167, 369–379. DOI: 10.1002 / (SICI) 1097-4652 (199606) 167: 3 <369 :: AID-JCP1> 3.0.CO; 2-N

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Бурас А., Калузова М., и Хаджипанайис, К. Г. (2015). Повышение радиочувствительности радиорезистентной глиобластомы с помощью наночастиц оксида железа, конъюгированных с антителом к ​​рецептору эпидермального фактора роста. J. Neuro-Oncol. 124, 13–22. DOI: 10.1007 / s11060-015-1807-0

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Булливант, Дж. П., Чжао, С., Вилленберг, Б. Дж., Козиссник, Б., Батич, К. Д., Добсон, Дж. (2013). Характеристика материалов Feraheme / ferumoxytol и предварительная оценка его потенциала для гипертермии магнитной жидкости. Внутр. J. Mol. Sci. 14, 17501–17510. DOI: 10.3390 / ijms140917501

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Чаморро, С., Гутьеррес, Л., Вакеро, М. П., Вердой, Д., Салас, Г., Луенго, Ю., и др. (2015). Оценка безопасности хронического перорального воздействия наночастиц оксида железа. Нанотехнологии 26: 205101. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 26/20/205101

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Цихорич, Н., Циккинис, А., Ван Рун, Г., Крези, Х., Эберсолд, Д. М., Бодис, С. и др. (2015). Связанные с гипертермией клинические испытания лечения рака в реестре ClinicalTrials.gov. Внутр. J. Hyperthermia 31, 609–614. DOI: 10.3109 / 02656736.2015.1040471

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Кларк, А. Дж., Уайли, Д. Т., Цукерман, Дж. Э., Вебстер, П., Чао, Дж., Лин, Дж. И др. (2016). Наночастицы CRLX101 после внутривенного введения локализуются в опухолях человека, а не в прилегающей, неопухолевой ткани. Proc. Natl. Акад. Sci. США 113, 3850–3854. DOI: 10.1073 / pnas.1603018113

        CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Коломбо Р., Салония А., Лейб З., Павоне-Макалузо М. и Энгельштейн Д. (2011). Долгосрочные результаты рандомизированного контролируемого исследования, сравнивающего термохимиотерапию с одним митомицином-С в качестве адъювантного лечения немышечно-инвазивного рака мочевого пузыря (NMIBC). BJU Int. 107, 912–918. DOI: 10.1111 / j.1464-410X.2010.09654.x

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Creixell, M., Бохоркес, А.С., Торрес-Луго, М., и Ринальди, К. (2011). Нагреватели с магнитными наночастицами, нацеленные на EGFR, убивают раковые клетки без заметного повышения температуры. ACS Nano 5, 7124–7129. DOI: 10.1021 / nn201822b

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Dames, P., Gleich, B., Flemmer, A., Hajek, K., Seidl, N., Wiekhorst, F., et al. (2007). Адресная доставка капель магнитного аэрозоля в легкие. Nat. Nanotechnol. 2, 495–499. DOI: 10.1038 / nnano.2007.217

        PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

        Датта, Н. Р., Бозе, А. К., Капур, Х. К., и Гупта, С. (1990). Рак головы и шеи: результаты термолучевой терапии в сравнении с лучевой терапией. Внутр. J. Гипертермия 6, 479ȁ

        Магнитные поля | определение магнитных полей по медицинскому словарю

        поле

        [поле]

        1. область или открытое пространство, как операционное поле или поле зрения.

        2. диапазон специализации в знаниях, учебе или профессии.

        3. в эмбриологии, развивающаяся область в пределах ряда модифицирующих факторов.

        слуховое поле пространство или диапазон, в котором стимулы будут восприниматься как звуки.

        нарушенное энергетическое поле медицинский диагноз, определяемый как нарушение потока энергии, окружающего человеческое существо, что приводит к дисгармонии тела, разума и / или духа.

        энергетическое поле поток энергии, окружающий человека.

        поле высокого увеличения область предметного стекла, видимая под системой большого увеличения микроскопа.

        поле индивидуации область, в которой организатор влияет на соседнюю ткань, чтобы стать частью целого эмбриона.

        инвертированное поле Y в лучевой терапии, например, при злокачественной лимфоме, ограниченная область облучения ниже диафрагмы, охватывающая селезенку, простирающаяся вниз по средней линии и ветвящаяся вниз, образуя хвосты через паховые области.

        поле с малым увеличением область предметного стекла, видимая под системой с малым увеличением микроскопа.

        магнитное поле та часть пространства вокруг магнита, в которой его действие заметно.

        морфогенетическое поле эмбриональная область, из которой обычно развиваются определенные структуры.

        операционное поле ( операционное поле ) изолированное место, где проводится операция; он должен быть стерильным с помощью асептических методов (см. хирургическая асептика).Называется также хирургическим полем. стерильное поле операционное поле, которое должным образом стерильно в соответствии с хирургической асептикой. Это включает в себя накрытие всей мебели и оборудования стерильными простынями и надлежащую одежду всего персонала.

        поле зрения (F) (vf) область, в которой стимулы будут вызывать ощущение зрения, когда глаз находится прямо.

        Энциклопедия и словарь Миллера-Кина по медицине, сестринскому делу и смежному здоровью, седьмое издание.© 2003 Saunders, принадлежность Elsevier, Inc. Все права защищены.

        магнетизм | Определение, примеры, физика и факты

        Магнетизм , явление, связанное с магнитными полями, возникающими в результате движения электрических зарядов. Это движение может принимать разные формы. Это может быть электрический ток в проводнике или заряженные частицы, движущиеся в пространстве, или это может быть движение электрона по атомной орбитали. Магнетизм также связан с элементарными частицами, такими как электрон, которые обладают свойством, называемым спином.

        Основы

        В основе магнетизма лежат магнитные поля и их влияние на материю, как, например, отклонение движущихся зарядов и крутящих моментов на другие магнитные объекты. Свидетельством наличия магнитного поля является магнитная сила, действующая на заряды, движущиеся в этом поле; сила направлена ​​под прямым углом как к полю, так и к скорости заряда. Эта сила отклоняет частицы, не меняя их скорости. Отклонение можно наблюдать в крутящем моменте стрелки компаса, который выравнивает стрелку с магнитным полем Земли.Игла представляет собой тонкий кусок железа, намагниченный, то есть небольшой стержневой магнит. Один конец магнита называется северным полюсом, а другой — южным. Сила между северным и южным полюсами притягательна, тогда как сила между такими же полюсами отталкивающая. Магнитное поле иногда называют магнитной индукцией или плотностью магнитного потока; он всегда обозначается B . Магнитные поля измеряются в единицах тесла (Тл). (Еще одна единица измерения, обычно используемая для B , — это гаусс, хотя она больше не считается стандартной единицей.Один гаусс равен 10 −4 тесла.)

        Основным свойством магнитного поля является то, что его поток через любую замкнутую поверхность исчезает. (Замкнутая поверхность — это поверхность, которая полностью окружает объем.) Это выражается математически как div B = 0 и может быть понято физически в терминах линий поля, представляющих B . Эти линии всегда замыкаются сами по себе, поэтому, если они входят в определенный объем в какой-то момент, они также должны покинуть этот объем.В этом отношении магнитное поле сильно отличается от электрического поля. Силовые линии электрического поля могут начинаться и заканчиваться на заряде, но не было найдено эквивалентного магнитного заряда, несмотря на многочисленные поиски так называемых магнитных монополей.

        Наиболее распространенным источником магнитных полей является электрическая петля. Это может быть электрический ток в круглом проводнике или движение вращающегося электрона в атоме. С обоими этими типами токовых петель связан магнитный дипольный момент, значение которого составляет i A , произведение тока i и площади контура A .Кроме того, электроны, протоны и нейтроны в атомах имеют магнитный дипольный момент, связанный с их собственным спином; такие магнитные дипольные моменты представляют собой еще один важный источник магнитных полей. Частицу с магнитным дипольным моментом часто называют магнитным диполем. (Магнитный диполь можно представить как крошечный стержневой магнит. Он имеет такое же магнитное поле, что и такой магнит, и ведет себя таким же образом во внешних магнитных полях.) При помещении во внешнее магнитное поле магнитный диполь может подвергаться воздействию крутящий момент, который стремится выровнять его с полем; если внешнее поле неоднородно, на диполь также может действовать сила.

        Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.
        Подпишитесь сегодня

        Все вещества в той или иной степени проявляют магнитные свойства. При помещении в неоднородное поле материя либо притягивается, либо отталкивается в направлении градиента поля. Это свойство описывается магнитной восприимчивостью вещества и зависит от степени намагниченности вещества в поле. Намагниченность зависит от размера дипольных моментов атомов в веществе и степени, в которой дипольные моменты выровнены друг относительно друга.Некоторые материалы, такие как железо, демонстрируют очень сильные магнитные свойства из-за выравнивания магнитных моментов их атомов в определенных небольших областях, называемых доменами. В нормальных условиях различные домены имеют компенсирующие поля, но их можно выровнять друг с другом для создания чрезвычайно сильных магнитных полей. Различные сплавы, такие как NdFeB (сплав неодима, железа и бора), поддерживают выравнивание своих доменов и используются для изготовления постоянных магнитов. Сильное магнитное поле, создаваемое типичным магнитом из этого материала толщиной три миллиметра, сравнимо с электромагнитом, сделанным из медной петли, по которой течет ток в несколько тысяч ампер.Для сравнения, ток в обычной лампочке составляет 0,5 ампера. Поскольку выравнивание доменов материала создает магнит, нарушение упорядоченного выравнивания разрушает магнитные свойства материала. Тепловое перемешивание, возникающее в результате нагрева магнита до высокой температуры, разрушает его магнитные свойства.

        Магнитные поля сильно различаются по силе. Некоторые типичные значения приведены в таблице.

        Типичные магнитные поля
        внутри атомных ядер 10 11 т
        в сверхпроводящих соленоидах 20 т
        в циклотроне со сверхпроводящей катушкой 5 т
        возле небольшого керамического магнита 0.1 Т
        Поле Земли на экваторе 4 (10 −5 ) т
        в межзвездном пространстве 2 (10 −10 ) т

        Лечение боли магнитными полями

        Ученые разработали гидрогель, наполненный магнитными частицами и выращенными в лаборатории нейронами. Применяя магнитную силу, исследователи смогли уменьшить болевые сигналы нейронов.

        Поделиться на PinterestПри применении к нейронам магнитное поле может уменьшить болевые сигналы клеток, говорится в новом исследовании.

        В Соединенных Штатах хроническая боль является «наиболее частой причиной длительной нетрудоспособности».

        По данным Национального института здоровья (NIH), более 76 миллионов человек в США, то есть примерно каждый четвертый человек, страдали от приступа боли, который длился более 24 часов.

        Из них 40 миллионов страдали сильной болью. Такие цифры побудили NIH счесть хроническую боль «серьезной проблемой общественного здравоохранения».

        В этом контексте поиск новых, более эффективных методов обезболивания продолжается и имеет жизненно важное значение.Теперь биоинженеры из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали инновационный метод, который может быть успешным там, где ранее не помогали другие методы лечения боли.

        Исследователи под руководством старшего исследователя Дино Ди Карло, профессора биоинженерии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, начали исследовать, как можно использовать магнитную силу для облегчения боли.

        Первым автором статьи является Энди Ка Пинг Тай, научный сотрудник Стэнфордского университета в Калифорнии. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Advanced Materials.

        Тэй и его коллеги разработали гидрогель с использованием гиалуроновой кислоты, молекулы которой обладают уникальной способностью удерживать воду и которая играет ключевую роль в увлажнении и старении кожи. Кроме того, гиалуроновая кислота может находиться между клетками головного и спинного мозга.

        Создав этот гиалуроновый гидрогель, ученые заполнили его небольшими магнитными частицами. Затем они вырастили внутри геля тип клеток мозга — нейроны ганглиев дорзального корешка.

        Затем Тэй и его команда применили магнитную силу к частицам, что позволило передать магнитное поле через гидрогель к нервным клеткам.Измеряя ионы кальция в нейронах, ученые смогли определить, реагируют ли клетки на магнитное притяжение, и они это сделали.

        Наконец, исследователи неуклонно увеличивали магнитную силу и обнаружили, что это снижает передачу сигналов о боли нейронами. В попытке вернуться в стабильное состояние клетки мозга адаптировались к магнитной стимуляции, уменьшив свои болевые сигналы.

        «Наши результаты показывают, что, используя« гомеостаз нейронной сети », который представляет собой идею возврата биологической системы в стабильное состояние, можно уменьшить болевые сигналы, передаваемые через нервную систему […] В конечном счете, это может привести к новым способам терапевтического обезболивания.

        Энди Ках Пинг Тай

        Профессор Ди Карло также комментирует результаты, говоря: «Большая часть основной современной медицины сосредоточена на использовании фармацевтических препаратов для химических или молекулярных изменений в организме для лечения болезней».

        «Однако, — добавляет он, — недавние прорывы в управлении силами в малых масштабах открыли новую идею лечения — использование физической силы для запуска полезных изменений внутри клеток. Впереди долгий путь, но эта ранняя работа показывает, что путь к так называемым «механокевтикам» является многообещающим.”

        Анализ магнитного поля в приложениях для смартфонов с помощью датчиков MI на Android

        1 Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. Анализ характеристик магнитного поля в приложениях для смартфонов с использованием датчиков MI на Android. Проект, представленный Синь-Хао Чиангом для частичного удовлетворения требований к степени магистра электротехники, 213

        2 c Авторские права принадлежат Синь-Хао Чангу 213

        3 Резюме проекта. Анализ характеристик магнитного поля в приложениях для смартфонов с использованием датчиков MI для Android. Автор: Синь-Хао Цзян, магистр электротехнических наук, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, 213, профессор Мани Шривастава, председатель трех осей считываются магнитометром в смартфоне Android и записываются приложением, а затем обрабатываются через MATLAB.Реализованы различные методы шумоподавления и анализ частотной области, а также разработаны два набора экспериментов с изменением направления, активности телефона и расстояния. Первый эксперимент проводится для анализа функции магнитного поля, создаваемой другим смартфоном, тогда как второй эксперимент заключается в отслеживании изменения магнитного поля из-за различных действий, выполняемых на одном телефоне. Для теста выбираются действия по передаче Wi-Fi и воспроизведению музыки, и соответственно определяются различные характеристики характеристик магнитного поля.ii

        4 Утвержден проект Синь-Хао Чанга. Сопредседатель 1 имя Сопредседатель 2 имя Сопредседатель 3 имя Мани Шривастава, председатель комитета Калифорнийский университет, Лос-Анджелес 213 iii

        5 Содержание 1 Введение Метод обработки данных магнитометра Результат эксперимента и обсуждение Эксперимент I План эксперимента Обсуждение результатов эксперимента Эксперимент II План эксперимента Заключение результата эксперимента Сводка будущей работы Ссылки iv

        6 Список рисунков 1.1 Пример входных данных Обозначенная норма Выходные данные STFT Диаграмма рассеяния Ориентация телефона. [2] x, фут x, 0,5 фут x, 1 фут x, 1,5 фут y, фут y, 0,5 фут y, 1 фут y, 1,5 фут z, фут z, 0,5 фут z, 1. фут z, 1,5 фута Эксперимент II Эксперимент II, увеличение v

        7 Список таблиц vi

        8 ГЛАВА 1 Введение 1.1 Магнитометр Количество и точность датчиков в смартфоне Android значительно увеличились с момента его изобретения. Текущий Android API 17 показывает, что в настоящее время типичный смартфон обычно поставляется с датчиками, включая акселерометр, гироскоп, датчик приближения, датчик освещенности и магнитометр, а в некоторых даже есть датчики температуры и влажности [1]. Данные от одного или нескольких датчиков предоставляют такую ​​информацию, как местоположение, скорость, ориентацию или состояние телефона или пользователя, которая может быть дополнительно обработана для использования в приложениях, таких как службы на основе местоположения или игровой процесс.Среди всех датчиков магнитометр не получил широкого распространения и не исследовался в качестве основного датчика. В других отраслях промышленности магнитометр уже используется, например, для обнаружения транспортных средств [5]. В настоящее время на Google Market большинство приложений магнитометра — это компас, металлоискатель или просто регистратор магнитного поля. Однако есть приложения, которые используют магнитные данные для навигации внутри помещений, например IndoorAtlas ltd [6]. Команда в Microsoft также выполняет обнаружение приближения в помещении, анализируя характеристики магнитного поля, и они также утверждают, что магнитометр имеет более четкие границы, более согласованный во времени и более устойчивый к помехам, чем другие методы, такие как Bluetooth Low Energy или RFID в непосредственной близости. обнаружение [8].Apple Inc. недавно запатентовала новый метод запуска сетевого устройства 1

        9 открытие с помощью магнитометра [4]. Динамик смартфона подключен к генератору сигнатуры магнитного поля, который генерирует специальный узор, соответствующий индивидуальному идентификатору телефона. После того, как телефон обнаруживает конкретную магнитную функцию, он определяет тип объекта и инициирует соединение с помощью Bluetooth, WiFi или других протоколов подключения.Преимущество этой схемы — более низкое энергопотребление, поскольку один магнитометр потребляет меньше энергии, чем связь по Wi-Fi, и новое соединение можно искать в магнитной области, в то время как старое соединение остается активным. Поскольку ни в одном телефоне еще не было встроенного генератора магнитных характеристик, цель эксперимента состоит в том, чтобы определить, можно ли легко обнаружить телефон по его природе магнитного поля, и какие сигналы Wi-Fi или колебания динамиков при воспроизведении музыки будут влиять на магнитное поле. значение поля.В эксперименте использовался смартфон LG P999 / G2X [7], а его магнитометр — AMI34 производства Aichi Steel [3]. Он имеет три датчика магнитоимпеданса, выровненных по 3 осям, и чувствительность составляет 6 LSB / Gauss, или 167 ut. Используя Android API SensorManager, в каждом событии выбираются одна временная метка и три данных магнитного поля. Самая быстрая частота дискретизации может быть достигнута путем установки задержки на SENSOR DELAY FASTEST. Результирующая фактическая частота дискретизации, протестированная на устройстве, составляет 3 Гц. 1.2 Метод обработки данных Приложение Android написано для записи и расчета магнитных значений x, y, z, направления и нормы.Норма рассчитывается по формуле B n = 2 B 2 x + B 2 y + B 2 z (1.1) Данные записываются в файл a.csv. Дальнейший анализ выполняется MATLAB 2

        10 скриптов. Пример входного файла показан на рисунке, когда записываются секунды входных данных. Затем значение нормы передается в фильтр шумоподавления с помощью сценария MATLAB cmddenoise (). Фильтр выполняет зависящее от интервала шумоподавление сигнала с использованием вейвлет-разложения.В этом отчете выбрано вейвлет-преобразование Добеши с уровнем N = 8, и формула показана ниже. Пусть Тогда P (y) = N 1 k = () n y k, где k (n k) обозначает биномиальные коэффициенты. (1.2) m (ω) 2 = ((cos 2 (ω 2)) NP (sin 2 (ω 2)), где m (ω) = 1 2N 1 hke ikω (1.3) 2 Вход и выход фильтра показано на рисунке 1.2 k = xyzn Исходное обозначено магнитным полем в db (ut) 12 1 магнитное поле (ut) t (сек) t (сек) Рисунок 1.1: Пример исходных данных Рисунок 1.2: Норма без шума.Для анализа частотных характеристик на подавленном сигнале применяется кратковременное преобразование Фурье (STFT). При nfft = 32, noverlap = 3 матрица вывода показана на рисунке 1.3, и каждый столбец представляет мгновенное частотное распределение от 32 Гц до 32 Гц для короткого временного интервала. Последний шаг — это наблюдение за низкочастотными и высокочастотными характеристиками. Суммируем мощность в диапазоне от 5 до 8 Гц, чтобы представить низкую частоту (x), и 15 3

        11 15.15 f (Гц) t (сек) Рисунок 1.3: Выход STFT. Рисунок 1.4: График рассеяния. до 18 Гц для высокой частоты (y). Затем для каждого короткого временного интервала мы получаем пару значений мощности (X, Y). Построив график Y против X на двумерном графике рассеяния, можно наблюдать характер конкретного состояния (см. Рис. 1.4), а различные состояния можно разделить на категории. 4

        12 ГЛАВА 2 Результаты эксперимента и их обсуждение В этом отчете проводятся две серии экспериментов.Первый — это использование смартфона Android (телефон A) для отслеживания магнитного поля, создаваемого другим смартфоном Android (телефон B). Второй — на одном телефоне с одновременным запуском разных приложений и записью. 2.1 Эксперимент I. Схема эксперимента 1. Телефон A всегда находится в режиме полета, и работает только записывающее приложение. 2. Два телефона всегда имеют одинаковую ориентацию, меняют только взаимное расположение. Рисунок 2.1: Ориентация телефона. [2] 5

        13 3.Ориентация телефона показана на рисунке 2.1. Телефон B помещается в направлении + x, + y или + z телефона A для тестирования. 4. Пять различных сценариев телефона B: (a) отсутствует (b) режим полета: режим ожидания (c) активен WiFi: передача пакетов WiFi (d) активная музыка: воспроизведение музыки в режиме полета (e) Wi-Fi и музыка активны: передача пакетов и одновременное воспроизведение музыки 5. Тестируются четыре различных расстояния: фут, 0,5 фута, 1 фут, 1,5 фута. Экспериментальный результат Для режима a X имеет avg = 394e-4, std = 112e-4, а Y имеет среднее = 6.96e-4, std = 35e Рисунок 2.2: + x, фут. Рисунок 2.3: + x, 0,5 фута 6

        14 Рисунок 2.4: + x, 1. фут. Рисунок 2.5: + x, 1,5 фута. Таблица 2.1: направление x (в 1E-4) ft. 5 футов bcdebcde xavg xstd yavg ystd ft 1,5 ft bcdebcde xavg xstd yavg ystd Рисунок 2.6: + y, ft. Рисунок 2.7: + y, 0.5 ft 7

        15 Рисунок 2.8: + y, 1 фут. Рисунок 2.9: + y, 1,5 фута. Таблица 2.2: направление y (в 1E-4) фут. 5 футов bcdebcde xavg xstd yavg ystd ft 1,5 ft bcdebcde xavg xstd yavg ystd Рисунок 2.1: + z, фут. Рисунок 2.11: + z, 0,5 фут. 8

        16 Рисунок 2.12: + z, 1 фут. Рисунок 2.13: + z, 1,5 фута. Таблица 2.3: направление z (в 1E-4) фут. 5 футов b c d e b c d e xavg xstd yavg ystd ft 1,5 ft b c d e b c d e xavg xstd yavg ystd

        17 2.1.3 Обсуждение 1. В общем, когда телефон B помещается к телефону A, Y подавляется, т.е. высокочастотная мощность снижена. Мощность не уменьшается монотонно с увеличением расстояния. Интересно, что в каком-то направлении есть пики магнитного поля. 2. Что касается направления и расстояния: в направлении + x два телефона расположены рядом, поэтому все сценарии перекрывают друг друга и их нелегко разделить на категории. Тем не менее, все еще ясно, что режим (a) и режим (b) имеют одинаковый X, а в режиме (c) X остается на малой мощности (около.2). Увеличьте расстояние только в режиме ударов (d). В направлении + y мода (e) наиболее отличается от других. Y в режиме (d) остается низким, и все Y становятся равными нулю при увеличении расстояния. В направлении + z телефон B находится сверху телефона A, он оказывает наибольшее влияние на магнитное поле при передаче пакетов WiFi. Однако результат показывает, что влияние не является прямо обратным по отношению к расстоянию. мода (d) едва заметна при ft, но может наблюдаться на большем расстоянии, а ее X даже сходятся в 1.5 футов. Это означает, что магнитное поле смартфона имеет особый рисунок. Режим (c) (d) (e) все имеют больший X на высоте 5 футов, что подтверждает этот результат. 3. С точки зрения сценария: в режиме (a) (красный курсор) телефон A записывает только слабое магнитное поле, поэтому Y является случайным и имеет размер 4, но X стабилен в пределах 3 и 5 1

        18 В режиме (b) (зеленый курсор) Y ниже, чем (a), а X более сконцентрирован.Это связано с тем, что телефон B создает небольшое, но постоянное магнитное поле на телефоне A, поэтому результат STFT будет более статичным. В режиме (c) (синий курсор) модуль Wi-Fi телефона B постоянно передает пакеты, и магнитные поля в значительной степени меняются из-за изменения электромагнитной волны. Следовательно, X и Y оба случайны. В режиме (d) (желтый курсор) телефон B воспроизводит фрагмент музыки в режиме полета, поэтому на магнитное поле в основном влияет электромагнит в динамике. Результирующий Y относительно низкий (ниже.2), а X статичен около 5. В режиме (e) (голубой курсор) активны как передача по WiFi, так и воспроизведение музыки. В результате диаграмма разброса представляет собой суперпозицию режимов (c) и (d). 2.2 Эксперимент II Схема эксперимента Второй эксперимент проводится путем отслеживания изменения магнитного поля, когда сам телефон выполняет различные действия. Выбраны аналогичные действия: передача пакетов WiFi и воспроизведение музыки. Также добавляется активность телефонных звонков. Результат эксперимента Диаграмма разброса (рис. 2.14) показывает, что активность телефонных звонков имеет большое влияние на магнитное поле по сравнению с другими действиями.Для других действий увеличенный график (рисунок 2.15) показывает, что он может легко обнаружить свою активность WiFi из-за большей дисперсии X, чем в режиме ожидания, но воспроизведение музыки довольно сложно обнаружить. 11

        19 режим ariplane, режим ожидания Wi-Fi, режим ожидания Wi-Fi, режим передачи пакетов в самолете, воспроизведение музыки в режиме Wi-Fi, воспроизведение музыки, вызов телефона. 6.5 режим ariplane, режим ожидания Wi-Fi, режим ожидания Wi-Fi, режим полета пакетов, воспроизведение музыки в режиме Wi-Fi, воспроизведение музыки при звонке на телефон Рисунок 2.14: Эксперимент II. Рисунок 2.15: Увеличенный эксперимент II. Таблица 2.4: Эксперимент II (в 1E-4) a b c d e f xavg xstd yavg ystd

        20 ГЛАВА 3 Заключение 3.1 Резюме 1. Характеристики магнитного поля Android-смартфона существенно различаются в зависимости от состояния телефона, активных модулей и запущенных приложений. Посредством частотного анализа с использованием STFT можно статистически классифицировать различные состояния.Исследование предполагает, что магнитометр смартфона можно использовать не только как компас, но и как детектор или трекер окружающей среды или даже самой активности. 2. Телефонный звонок создает сильное магнитное поле и его легко обнаружить. Возможно, это связано с мобильной сетью и зависит от мощности сигнала. s 3. Показано, что магнитное поле будет сильно изменяться при активной передаче пакетов WiFi. Дальнейшее исследование может быть проведено для различения различных типов действий Wi-Fi, таких как потоковое видео, загрузка файлов или обновление социальных сетей.4. Доказано, что воспроизведение музыки действует на магнитное поле. Apple Inc. предложила способ испускания всплеска магнитного поля с помощью динамика, который должен быть осуществимым, но не должен одновременно генерировать нежелательный звук. 5. Различное расстояние и ориентация телефона приводят к разным магнитным характеристикам. Алгоритм всенаправленного обнаружения необходим, чтобы обеспечить 13

        21 более надежная категоризация.6. Это может быть проблемой конфиденциальности, поскольку данные магнитного поля могут быть легко получены третьей стороной. Интересно изучить, может ли какое-либо экранирование уменьшить такой эффект. 3.2 Дальнейшая работа 1. Период выборки данных, предоставляемых API датчиков Android, не статичен и зависит от приоритета процесса приложения и загрузки ОС. В этом отчете предполагается, что интервал выборки остается стабильным в течение короткого периода времени. Фоновые приложения записывающего смартфона сведены к минимуму, но иногда дрожание все же происходит.Это можно сделать путем прямого доступа к данным магнитометра, но обычное пользовательское приложение должно использовать только API, предоставляемый ОС. 2. Изменение значения постоянного тока или очень низкой частоты не обсуждается в этом отчете. Это связано с тем, что иногда значительное изменение магнитного поля приводит к тому, что магнитометр становится очень большим значением и теряет точное значение постоянного тока. Только после того, как пользователь переместит или встряхнет телефон, он выполнит повторную калибровку и вернется к предыдущему значению. Очевидно, большое изменение магнитного поля указывает на изменение состояния, поэтому, если принять это во внимание, процесс категоризации может быть более точным.3. Apple Inc. предложила генератор сигнатуры магнитного поля, соединенный с динамиком, чтобы генерировать магнитный импульс. Интересно изучить, какой звук может вызвать такой эффект, чтобы не потребовалось дополнительное оборудование. 4. Данные записываются и обрабатываются в автономном режиме с помощью MATALB. Это можно сделать, выполнив расчет в реальном времени в приложении на ОС Android. Однако вычислительная нагрузка может повлиять на период выборки, как описано в 1. 14

        22 Могут быть реализованы многоядерные процессоры или тщательно разработанное программное обеспечение 5.В эксперименте II показано, что активность WiFi сама по себе влияет на обнаружение магнитометра. Когда смартфон используется ежедневно, т.е. активны мобильная сеть и Wi-Fi, можно ожидать, что результат будет более шумным и трудным для различения. 15

        23 Источники [1] Anrdoid API-Sensor. [2] Android API-SensorEvent. [3] Лист данных Ami34. products / b9ami34e.pdf. [4] Apple Inc. [5] Юцяо Ши Цзиньхуэй Лан. Обнаружение и распознавание автомобилей на основе магнитного датчика mems.Международная конференция IEEE по нано / микротехнике и молекулярным системам, 29 января. [6] IndoorAtlas ltd. [7] Руководство по G2X. p999 p999dw t- руководство по обслуживанию мобильного g2x.rar. [8] Кайфэй Чен Бен Чжан Джефф Сю Цзе Лю Бинь Цао Сяофань Цзян, Чи-Ян Майк Лян и Фэн Чжао. Разработка и оценка беспроводной платформы обнаружения приближения на основе магнитных полей для использования внутри помещений.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.