Известно, что квант энергии КВЧ-излучения имеет очень малую величину по сравнению с тепловой энергией частиц той среды (в данном случае это вода), на которую это излучение воздействует:
где kT0 – тепловая энергия частиц среды (молекул воды), здесь k =1,38·10-23 Дж/К –
постоянная Больцмана, T0 – абсолютная температура среды;
hν есть энергия кванта электромагнитного излучения, здесь h =6,62·10-34 Дж·с –
постоянная Планка, а ν – частота излучения.
Длина волны КВЧ-излучения составляет миллиметры. Следовательно, теоретически, резонансное воздействие, должно происходить на надклеточном уровне. Глубина проникновения в биоткани, характеризующая степень поглощения КВЧ-излучения веществом составляет всего 300-500 мкм.
Таким образом, проблема КВЧ-воздействия на живые организмы является частью общей проблемы воздействия на них слабых внешних факторов разной физической природы, таких как электромагнитные волны, радиоволны и др. Метод КВЧ-излучения находит широкое применение в медицине.
Однако, что применяемое в КВЧ- терапии (или МРТ) излучение имеет крайне низкую интенсивность, и учитывая малое значение hν, можно заключить, что влияние КВЧ излучения в этом случае будет "невидимо" на фоне тепловых факторов. Данный аргумент долгое время являлся основным у противников КВЧ-терапии. Однако результаты медицинской практики и биологических исследований свидетельствуют об обратном: несмотря на чрезвычайно малые значения мощности, ЭМИ КВЧ оказывает как правило, положительное влияние на биологические объекты, в том числе и на человека. Значит, в них существуют какие-то специальные способы накопления энергии КВЧ. Что это за механизмы? Какова их роль? Ответы на эти вопросы пытались дать многие ученые как у нас, так и за рубежом.
Одним из первых в бывшем Советском Союзе это попытался сделать профессор института физики Украины М.В. Курик, предсказавший, что сложные биологические системы придают мембранам клеток определенные свойства колебательных систем, которые могут возбуждаться именно в диапазоне волн КВЧ [21]. Это позволяет накапливать КВЧ-энергию и передавать ее внутри системы. Эта идея была развита московскими учеными под руководством академика Н.Д.Девяткова. Ими была выдвинута гипотеза электроакустических колебаний биологических мембран, которые "подпитываются" за счет метаболических процессов и определенным образом перераспределяются внутри организма. При этом время релаксации химических структур, возникающие при КВЧ-воздействии, составляет 10-11–10-12 с
В общих чертах, биологическое действие электромагнитных излучений оптического и микроволнового диапазонов не имеет принципиальных отличий. Считается, что в основе эффекта лежат структурно-функциональные изменения мембранных образований клеток и внутриклеточных органелл, которые являются мишенями резонансного колебания электромагнитного поля. В результате такого взаимодействия создается физико-химическая основа для изменения процессов метаболизма, связанного с переносов протонов и электронов в клеточных мембранах, а уже на этой основе возникают последовательные неспецифические реакции клетки и организма в целом. Различия существуют лишь в биофизических тонкостях взаимодействия электромагнитных полей и биотканей.
Была даже высказана интересная идея, что эти миллиметровые колебания возникли в процессе эволюции живой клетки и являются одним из главных механизмов поддержания процессов жизнедеятельности. Клетка с клеткой "разговаривает" на языке колебаний именно в миллиметровом диапазоне длин волн. Поэтому они так важны для всего живого.
Сейчас использование КВЧ-излучения в терапии и профилактике целого ряда заболеваний человека является одним из активно развивающихся направлений современной клинической медицины. Электромагнитные волны миллиметрового диапазона успешно применяются для лечения болезней органов кровообращения, дыхания, пищеварения, мочеполовой, нервной и других систем. Были получены первые обнадеживающие результаты по ослаблению с помощью предварительного воздействия миллиметровых волн последствий рентгеновского облучения на костный мозг, параметры эритроцитов крови, перекисное окисление липидов и др.
Во всех аппаратах, генерирующих КВЧ-излучение используется КВЧ-излучение низкой интенсивности (малой мощности), не вызывающие нагревание тканей, при воздействии.
Отсутствие тепловых эффектов, при проведении КВЧ-терапии снимает целый ряд ограничений, свойственных, например, большинство физиотерапевтических аппаратов: строгие противопоказания при наличии злокачественных новообразований, доброкачественных опухолей, некоторых воспалительных заболеваний, беременности и т.п.
-Стандартный вариант КВЧ-терапии использует стандартные частоты: 42,25 ГГц (7,1 мм); 53,57 ГГц (5,6 мм); 61,22 ГГц (4,9 мм), резонансно влияющие на общие для различных биологических объектов структуры (белки-ферменты, клеточные мембраны и т.д.). В результате активизируются имеющиеся резервы организма и ускоряются адаптационные и восстановительные процессы.
-КВЧ-воздействие стимулирует в организме неспецифическую адаптационную резистентность, при этом в организме мобилизуются защитные (иммунный статус) и регуляторные (нейрогуморальный фактор) функции.
-При КВЧ-воздействии меняются физико-химические свойства крови и липидный состав биологических мембран.
-Специфика КВЧ-воздействия проявляется на уровне кожного покрова. Примерно 80% испытуемых испытывают определённые ощущения (сенсорная индикация): давление, покалывание, прикосновение, жжение, редко – тепло, холод.
-КВЧ-воздействие вызывает частотно-зависимые эффекты: возникновение резонансных колебаний в бислойных липидных мембранах клетки и интерференцию на поверхности кожи первичной и вторичных волн и различные биофизические эффекты