Инфракрасное, оптическое и СВЧ-излучения тела человека. Их природа. Методы регистрации

Тело человека как физическое тело является источником физических полей. Регистрация, а также измерение характеристик этих полей могут быть использованы для получения информации о состоянии организма, его органов и тканей, т. е. для целей диагностики.

Теплообмен происходит посредством теплопроводности, конвекции, испарения и излучения (поглощения). Так как теплопроводность воздуха мала, то этот вид теплоотдачи очень незначителен. Более существенна конвекция, она может быть не только обычной, естественной, но и вынужденной, при которой воздух обдувает нагретое тело. Большую роль для уменьшения конвекции играет одежда. В условиях умеренного климата 15—20% теплоотдачи человека осуществляется конвекцией. Испарение происходит с поверхности кожи и легких, при этом имеет место около 30% теплопотерь.

Максимум спектральной плотности энергетической светимости тела человека в соответствии с законом Вина попадает на длину волны приблизительно 9,5 мкм при температуре поверхности кожи 32 °С. Регистрация излучения разных участков поверхности тела человека и определение их температуры являются диагностическим методом. Такой метод, называемый термографией, находит все более широкое применение в клинической практике. Определение различия температуры поверхности тела при термографии в основном осуществляется двумя методами. В одном случае используются жидкокристаллические индикаторы, оптические свойства которых очень чувствительны к небольшим изменениям температуры. Помещая эти индикаторы на тело больного, можно визуально по изменению их цвета определить местное различие температуры. Другой метод, более распространенный, — технический, он основан на использовании тепловизоров. Тепловизор — это техническая система, подобная телевизору, которая способна воспринимать инфракрасное излучение, идущее от тела, преобразовывать это излучение в оптический диапазон и воспроизводить изображение тела на экране. Части тела, имеющие разные температуры, изображают на экране разным цветом.

Интенсивность излучения волн СВЧ-диапазона за счет теплового движении ничтожна. При перепаде температуры относительно окружающей среды на 1 К она составляет всего 2 - 10-13 Вт/м2. Эти волны в теле человека затухают слабее, чем инфракрасное излучение. Поэтому с помощью приборов для измерения слабых электромагнитных полей этого диапазона частот, так называемых СВЧ-радиометров, можно измерить температуру в глубине тела человека. Волны из тела человека принимают посредством контактной антенны - аппликатора.

Оптическое излучение тела человека надежно регистрируется с помощью современной техники счета фотонов. В этих устройствах используют высокочувствительные фотоэлектронные умножители (ФЭУ), способные регистрировать одиночные кванты света и выдавать на выходе кратковременные импульсы тока, которые затем считаются е помошью специальных электронных счетчиков,

Измерение, проверенные в ряде лабораторий, показали, что 1 см2 кожи человека за 1с спонтанно излучает во все стороны 60 квантов, главным образом, в сине-зеленой области спектра. Светимости различных участков кожи отличаются - наиболее сильное излучение исходит от кончиков пальцев, гораздо слабее, например, от живота пли предплечья.