При действии инфракрасных лучей на кожу человека глубина их проникновения зависит не только от длины волны лучей, но и от степени пигментации кожи, ее увлажнения, величины кровенаполнения кожных покровов (вода прекрасно поглощает инфракрасные лучи). Увлажнение кожи и легкий ее отек создают как бы жидкую подушку, своеобразный защитный экран, поглощающий инфракрасную радиацию. Усиливая ток крови в сосудах, расположенных в подсосочковых слоях кожи, инфракрасные лучи повышают обмен между кровью и тканями, облегчают вымывание из клеток продуктов обмена. Повышение температуры кожи оказывает легкое раздражающее действие на нервные окончания и, таким образом, на деятельность нервной системы в целом. Дозированный прогрев кожи оказывает болеутоляющее действие. Благодаря ускорению кровотока и оживлению деятельности потовых желез инфракрасное излучение способствует рассасыванию кожных поражений (абсцессов, фурункулов), ускоряет их созревание, облегчает удаление ядовитых веществ. Тепловые процедуры, ускоряя размножение клеток, способствуют заживлению кожных ран и накоплению пигмента в коже.

Наконец, достоверно установлено, что после воздействия инфракрасных лучей на кожу в крови человека появляются активные продукты распада белков, похожие на те, которые образуются в результате ультрафиолетового облучения. Можно предполагать, что повышение температуры кожи усиливает деятельность ферментов, расщепляющих белки.

Активные продукты распада белков наряду с нервными импульсами, возникающими в коже, распространяют местное действие инфракрасных лучей на весь организм. Эти нервные и гуморальные (жидкостные) влияния при умеренных дозах инфракрасной радиации нормализуют тонус вегетативной нервной системы, снимают чрезмерное напряжение, расслабляют тонус мышц, сосудов, оказывают болеутоляющее, противовоспалительное действие. Вот почему инфракрасные лучи широко используются в медицине для лечения самых разнообразных заболеваний.

Термография на службе здоровья

Термография — это метод регистрации собственного инфракрасного излучения тела человека. Сейчас твердо установлено, что излучение кожи в инфракрасной области не зависит от степени пигментации, расовой принадлежности и индивидуальных особенностей (толщины, характера рогового слоя) и определяется только температурой. Некоторые индивидуальные колебания излучения наблюдаются в лучах с длиной волны короче 5 мкм, но на эту область приходится всего 1% излучения кожи. Таким образом, термография — это метод регистрации распределения температур по поверхности тела человека.

Температура кожи, подкожной клетчатки и подлежащих тканей, служащих источником инфракрасного излучения, в свою очередь, зависит от трех факторов: кровоснабжения изучаемого участка, интенсивности обменных процессов в нем, а также различий в теплопроводности. У каждого человека распределение температур по поверхности тела стабильно и при одинаковых условиях измерения воспроизводится в повторных опытах. Но у разных людей топография температур может различаться довольно значительно. Абсолютные значения кожных температур могут колебаться у одного и того же человека, главным образом на коже конечностей, довольно широко в зависимости от времени суток, температуры и влажности помещения, сезона года и т. п. Поэтому при термографических исследованиях принимаются во внимание лишь отклонения от симметричности распределения температур относительно продольной оси тела человека. В большинстве случаев симметричные участки тела человека действительно имеют одинаковую температуру.

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).