Информационно-измерительная техника в медицине
Возможности диагностики и лечения магнитным полем
жүктеу/скачать 0,92 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 8.2 Магнитные свойства тканей организма
| 8 Возможности диагностики и лечения магнитным полем
8.1 Основные понятия Магнитным полем называют вид материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на движущиеся электрические заряды, помещённые в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом. Магнитное поле есть одна из форм проявления электромагнитного поля. Для магнитного поля аналогично электростатическому полю вводят количественную характеристику. Как правило, в этом случае выбирают некоторый объект – «пробное тело», реагирующее на магнитное поле. Для этого, как правило, берут рамку с током и помещают в некоторую точку поля. Н рамку действует момент силы, называемый магнитным моментом (Pm) контура с током. Pm=I·S, где I- ток, протекаемый через рамку; S – площадь рамки Однако магнитный момент является характеристикой не только контура с током, но и многих других элементарных частиц (протоны, нейтроны, электроны, молекулы и др.) Единицей магнитного момента служит ампер-квадратный метр (А·м2). Магнитный момент элементарных частиц, ядер, атомов и молекул выражают в особых единицах, называемых или атомным (µб) или ядерным (µя) моментом Бора. µб=0,927·10-23 (Дж/Тл) µя=0,505·10-26 (Дж/Тл) Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция В. Магнитная индукция в некоторой точке поля равна отношению максимального вращающего момента Мmax, действующую на рамку с током в однородном магнитном поле, к магнитному моменту этой рамки: В=Мmax/Рm Единицей магнитной индукции является тесла (Тл) Таким образом, в поле с магнитной индукцией 1 Тл на контур, магнитный момент которой 1 А·м2, действует максимальный момент силы 1 Н·м 8.2 Магнитные свойства тканей организма Нет таких веществ, состояние которых не изменялось бы при помещении их в магнитное поле. Более того, находясь в магнитном поле, вещества сами становятся источниками такого поля. В этом смысле все вещества принято называть магнетиками. Так как макроскопические различия магентиков обусловлены их строением, то целесообразно рассматривать магнитные характеристики электронов, ядер, атомов и молекул, а также поведение их в магнитном поле. Подобно рамке с током, ядра, атомы и молекулы также имеют магнитный момент. Магнитный момент молекулы является некоторой суммой магнитных моментов атомов, из которых она состоит. Магнитное поле взаимодействует на отрицательную частицу вещества, имеющих магнитные моменты, в результате чего вещество намагничивается. Степень намагниченности вещества характеризуется намагниченностью. Среднее значение вектора намагниченности J равно отношению суммарного магнитного момента ΣРm всех частиц, расположенных в объёме магнетика, к этому объёму V. Известно, сто ткани организма в значительной степени диамагнитные, подобно воде. Однако в организме имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы. Парамагнетикам и диамагнетикам соответствует свой тип магнетизма. Рассмотрим их природу согласно классической теории парамагнетизма. Молекулы парамагнетиков имеют отличные от нуля магнитные моменты. При отсутствии магнитного поля эти молекулы расположены хаотично и намагниченность равна нулю (рисунок 8.1а). При внесении парамагнетного образца в магнитное поле магнитные моменты молекул ориентируются по направлению магнитной индукции В в результате чего намагниченность J уже не равна нулю (рисунок 8.1б). Степень упорядоченности магнитных моментов зависит от двух противоположных факторов – магнитного поля и молекулярно-хаотического движения, поэтому намагниченность также, в некоторой степени, будет зависеть от температуры. Магнитное поле, создаваемое парамагнетиком, усиливает внешнее магнитное поле, поэтому индукция В результирующего поля бедет больше магнитной индукции Во поля при отсутствии парамагнетика (В> Во). Это значит, что относительная магнитная проницаемость парамагнетиков будет больше 1 (µ>1). Природа диамагнетизма несколько сложнее. Для его понимания сложно привести пример вращения волчка, который описывает вращательное конусообразные движения, которые называют прецессией. Она возникает тогда, когда на вращающееся тело с моментом импульса действует опрокидывающийся момент силы. Если бы волчок не вращался, то он бы опрокинулся под действием момента силы тяжести, вращение же волчка приводит к прецессии. Аналогичное явление происходит с электронными орбитами в магнитном поле. Электрон, вращающийся по орбите, обладает моментом импульса, подобно волчку, а также характеризуется орбитальным магнитным моментом. Поэтому на него, как на контур с током, со стороны магнитного поля действует момент силы. Таким образом, создаются условия для возникновения прецессии электронной орбиты или вращающегося электрона. Именно она приводит к появлению добавочного магнитного момента электрона, направленного противоположно индукции Во внешнего магнитного пол, что ослабляет поле. Так возникает диамагнетизм. Диамагнетизм присущ всем веществам. В парамагнетиках диамагнетизм перекрывается более сильным парамагнетизмом. Если магнитный момент молекул равен нулю или настолько мал, то диамагнетизм преобладает над парамагнетизмом, то вещества, состоящие из таких молекул, относят к диамагнетикам. На рисунок 8.2а,б схематично показаны молекулы диамагнетика при отсутствии магнитного поля рисунок 8.2а и в магнитном поле рисунок 8.2б. Намагниченность диамагнетика направлена противоположно магнитной индукции. Её значение растёт с возрастанием индукции. В этом случае собственное магнитное поле, созданное диамагнетиком, направлено противоположно внешнему, то индукция В внутри диамагнетика меньше индукции Во при отсутствии поля (B< Во). Следовательно, относительная магнитная проницаемость диамагнетика меньше единицы (µ<1). Эти свойства диамагнетиков и парамагнетиков, которыми обладают ткани организма можно использовать при диагностике заболевания тканей организма и мозга, а также при лечении различных заболеваний. жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|