Вилен Барабой - Солнечный луч
Однако не столь уж редки случаи, когда аномальное ветвление артериальных стволов, различия в тонусе веточек вегетативной нервной системы (так называемые вегетативные асимметрии) вносят те или иные искажения в эту картину. Такие именно случаи и являются наиболее распространенной причиной ошибок в диагностике с применением термографии, о чем далее говорится более подробно.
Излучение абсолютно черного тела пропорционально, как следует из закона Стефана-Больцмана, четвертой степени температуры. Кожа человека при температуре тела ведет себя как абсолютно черное тело, и при повышении температуры кожи на 1°С ее полное излучение возрастает на 1,4%. В интересующей нас области от б до 10 мкм прирост составляет 2,4%. Современные приборы позволяют улавливать колебания лучистого потока с точностью до долей процента и разность температур отдельных участков кожи в пределах 0,1—0,01° С. Принцип действия термографов основан на фокусировании (с помощью системы зеркал) излучения определенного участка кожи на чувствительный приемник, преобразующий лучистую энергию в электрический ток. Пройдя через усилитель, ток питает источник света, освещающий фотопленку и вызывающий ее почернение. Луч по пленке перемещается синхронно с перемещением системы зеркал таким образом, что точка на пленке соответствует точке на коже. Почернение пленки пропорционально силе тока и, следовательно, температуре участка кожи. Вместо фотопленки в современных термографах используют электронно-лучевые трубки, что позволяет получать изображение за доли секунды. Переход к цветной термографии с использованием электронно-оптических преобразователей увеличивает количество оттенков цвета (по сравнению с черно-белым изображением) и повышает чувствительность прибора.
Итак, при исследовании излучения симметричных участков кожи обнаружилась разница их температур. В каких случаях и какую диагностическую информацию это может дать? По-видимому, наиболее полезна термография при выявлении опухолей грудной железы. В науке накоплен уже довольно большой опыт, который показывает, что почти всегда над раковой опухолью температура выше на 1—3° С, чем в симметричном участке. Местное повышение температуры наблюдается и при маститах, абсцессах грудной железы, воспалившейся кисте, быстро растущей доброкачественной опухоли — фиброаденоме и т. п. В процессе беременности и кормления также нередко наблюдается повышение температуры отдельных участков железы. Определенную путаницу вносят случаи вегетативной дистонии и аномалий распределения сосудов. Таким образом, данные термографии, как правило, не позволяют однозначно поставить точный диагноз. Однако в довольно большом проценте случаев изучение топографии температур позволяет обнаружить рак грудной железы, не выявляемый рентгеновским исследованием. Это подтверждает целесообразность использования нового метода, несмотря на его сложность, дороговизну аппаратуры. Использование этого метода позволяет быстро и без вреда для организма выявить и выделить из массы здоровых людей лиц, подлежащих более подробному и всестороннему обследованию.
Кроме опухолей грудной железы, с помощью термографии довольно успешно выявляются также опухоли костей и столь тяжелые сосудистые заболевания, как облитерирующий эндартериит, тромбофлебит, в самых начальных стадиях. В акушерстве с помощью термографа удается точно определить местоположение плаценты, облегчается распознавание ранних стадий беременности (по повышению температуры грудных желез).
Успешно используется метод термографии и в других областях биологии, медицины, ветеринарии.
Тепловой луч в деятельности человека
Главное промышленное использование инфракрасных лучей — инфракрасная сушка. Подбирая соответствующий источник излучения, расстояние между ним и материалом, подвергаемым сушке, при сравнительно небольших затратах можно добиться очень быстрого и хорошего результата.
Метод инфракрасной сушки доказал уже свои преимущества перед конвекционной сушкой: более глубокий и равномерный прогрев, получение мощных, направленных в нужную сторону лучистых потоков (отсюда быстрота сушки), экономическая эффективность. Инфракрасным облучателям можно придать любую форму, удобную для создания равномерного поля прогрева.
Метод инфракрасной сушки изделий, покрываемых лаком, дает возможность быстро удалять растворитель. Лак наносится на изделие довольно тонким слоем, который в инфракрасных лучах прогревается на всю глубину. Благодаря применению этого вида сушки стало возможным использование искусственных смоляных лаков, пленка которых очень тверда и прочна. В зависимости от толщины слоя лака пользуются разными источниками, дающими либо ближние инфракрасные лучи (такие источники, главным образом лампы накаливания, называют «светлыми» из-за высокой температуры нити накала, дающей и видимые лучи), либо длинноволновый поток («темные» источники, представляющие собой металлические трубки, разогреваемые током).
Инфракрасные лучи применяются для сушки древесины, бумаги, а также в полиграфической, текстильной, кожевенной, обувной, пищевой промышленности, в производстве керамики, пластмасс, синтетических волокон и т. д.
Все шире применяются новые системы лучистого отопления жилищ, общественных и культурно-бытовых помещений. Змеевики, по которым течет горячая вода или циркулирует пар, монтируются в специальные панели, расположенные в стенах, полу, реже в потолке. Давая мощный поток тепла, такая система отопления позволяет сохранять в помещении свежий прохладный воздух. Для обогрева цехов, выставочных залов, пассажирских помещений, вокзалов, школ, столовых используют светильники, лампы накаливания, а также «темные» излучатели — металлические трубки. На инфракрасные лучи почти не влияют атмосферные помехи. В связи с этим инфракрасная фотография позволяет успешно производить съемку отдаленных предметов, в частности аэрофотосъемку земной поверхности с большой высоты (нескольких десятков и даже сотен километров), а также фотографирование небесных туманностей, дальних скоплений дозвезднои материи и т. п.
Чтобы защитить фотопленку от действия видимых лучей, на объектив надевают специальные красные светофильтры. Для повышения чувствительности фотопленки к инфракрасным лучам в ее состав добавляют фотосенсибилизаторы, главным образом из группы цианиновых красителей, избирательно поглощающие лучи с длиной волны 0,8—1,2 мк (из ближней инфракрасной области) и ускоряющие почернение фотопластинки.
Инфракрасная фотография нашла применение и в медицине. На снимках, сделанных в инфракрасных лучах, хорошо видны поверхностно расположенные вены кожи: на фотографиях они кажутся темными и обнаруживаются даже в тех случаях, когда не видны глазом. При нарушениях кровообращения в брюшной полости, особенно в системе воротной вены (например, при закупорках ее ветвей, циррозах, застое крови в печени сердечного происхождения и т. п.), усиливается отток крови по венам передней брюшной стенки. Количество и величина этих сосудов возрастают.
Инфракрасная фотография помогает врачу поставить правильный диагноз болезни. При заболеваниях сосудов нижних конечностей фотография в инфракрасных лучах позволяет контролировать полноту излечения тромбофлебитов, эффективность оперативного лечения варикозного расширения вен и т. п.
С помощью инфракрасных лучей можно обнаружить нагретые тела (ракеты, самолеты, корабли, танки и т.п.), а также определить направление и скорость их движения. Инфракрасный тепловой индикатор, соединенный с усилителем, позволяет обнаружить цель в темноте и на значительном расстоянии по тепловому излучению и осуществить точную наводку орудия или ракеты.
Приборы теплового самонаведения оказались незаменимыми при разработке противоракетных систем. Такие приборы, устанавливаемые в головке противоракеты, обнаруживают корпус ракеты, раскаленный трением о воздух до 2000—3000° С, на расстоянии нескольких километров и обеспечивают самонаведение на эту быстродвижущуюся мишень. Инфракрасные приборы успешно используются также в разведке, для сигнализации, предотвращения пожаров, охраны важных объектов, для навигации и т. п. Возможна организация связи на инфракрасных лучах. Создание инфракрасных телескопов имеет большое значение для астрономических наблюдений.
Спектры поглощения различных веществ в инфракрасных лучах настолько индивидуальны и характерны, что с их помощью можно установить химическое строение сложных органических соединений, заметить ничтожные изменения структуры белков, нуклеиновых кислот, не обнаруживаемые другими методами.
Источники инфракрасного излучения широко используются в медицине. Задолго до открытия этого вида лучей и создания специальных ламп при лечении различных заболеваний люди пользовались средствами, способствующими уменьшению потерь собственного тепла. Шерстяные повязки при болях в пояснице, заболеваниях почек, ревматизме, специальные укутывания ограничивают теплоотдачу, повышают температуру кожи, рефлекторно воздействуют на вегетативную нервную систему, ослабляют спазмы, усиливают кровообращение. Применение теплых компрессов, грелок, электрических нагревательных подушек — новый шаг в области лечения теплом. Увлажнение компресса усиливает эффект, так как теплопроводность влажного эпидермиса увеличивается во много раз.
