Булгаков В І, Булгакова Н В, Сакало С Н Харківський національний університет радіоелектроніки (ХНУРЕ) просп Леніна, буд 14, м Харків, 61166, Україна тел +38 (057) 7021478, e-mail: rtf@kturel

Анотація – З використанням методу СВЧ радиотермометрии проведений динамічний контроль системи терморегуляції, шляхом контролю метаболізму в тканинах і мязах

I                                       Введення

Одним з методів діагностики є вимірювання температури тіла людини (інфрачервоної температури), яка вперше була виміряна в Німеччині в 1851 році за допомогою одного з перших зразків ртутних термометрів [1] Температура тіла людини і вищих тварин підтримується на відносно постійному рівні, незважаючи на коливання температури навколишнього середовища

Сталість температури тіла у людини може зберігатися лише за умови рівності теплоутворення і тепловтрати всього організму Це досягається за допомогою фізіологічних механізмів терморегуляції Терморегуляція виявляється у формі взаімосочетанія процесів теплоутворення і тепловіддачі, регульованих нервово-ендокринної-ним шляхом Терморегуляцію прийнято розділяти на хімічну і фізичну

Хімічна терморегуляція здійснюється шляхом зміни рівня теплоутворення, тобто посилення або послаблення інтенсивності обміну речовин в кпетках організму Хімічна терморегуляція має важливе значення для підтримання сталості температури тіла, як в нормальних умовах, так і при зміні температури навколишнього середовища Звільнення енергії в організмі відбувається за рахунок окислювально-відновної реакції Тому всі механізми, які регулюють окислювальні процеси, регулюють і теплоутворення

Фізична терморегуляція здійснюється шляхом зміни віддачі тепла організмом Важливе значення вона набуває в підтримці сталості температури тіла під час перебування організму в умовах підвищення температури навколишнього середовища

Тепловіддача здійснюється за допомогою трьох механізмів переносу тепла: теплопередача, конвекція, радіовипромінювання При підвищенні температури навколишнього середовища до 35 ° С тепловіддача за допомогою радіовипромінювання і конвекції стає неможливою і температура тіла підтримується на постійному рівні іскпючітельно допомогою випаровування води з поверхні шкіри і альвеол легенів

Наприклад, віддача тепла при температурі 21 ° С становить: випромінювання – 70% випаровування поту – 27% дихання – 2% сечовиділенні і дефекація – 1%

Для випаровування 1 мл води необхідно 2,4 кДж (0,58 ккал) Отже, якщо в умовах основного обміну тілом людини віддається за допомогою випаровування близько 1675-2093 кДж (400-500 ккал), то з поверхні тіла має випаровуватися приблизно 700 – 800 мл води З цієї кількості 300-350 мл випаровуються з легких і 400-500 мл – з поверхні шкіри

Тільки та частина поту, яка випаровується з поверхні шкіри, має значення для тепловіддачі [2,3] (ця частина поту складає ефективне потовиділення)

Обмінні процеси в клітині забезпечуються завдяки осмосу, який характеризується осмотичним тиском [4]:

де п – кількість частинок R – газова постійна Т

– абсолютна температура \ / – Обєм Очевидно, що при постійному значенні Т, осмотичний тиск пропорційно кількості частинок в розчині на одиницю обєму розчину

Регуляторні реакції, що забезпечують збереження сталості температури тіла, представляють собою складні рефлекторні акти, які виникають у відповідь на температурне подразнення терморецепторов, шкірних і підшкірних судин, а також самої центральної нервової системи Потенціал рівноваги, який характеризує обмінний процес в клітці, визначається рівнянням Нернста [4]:

де Е ^, – потенціал рівноваги для СГ Такий же потенціал рівноваги існує і для

II                               Основна частина

Справжня робота присвячена динамічному контролю функціонування системи терморегуляції Як відомо для дослідження системи автоматичного регулювання, необхідно змінювати вхідні параметри і аналізувати вихідні параметри Характеристикою кожної системи автоматичного регулювання служить коефіцієнт передачі і характер перехідного процесу

Для аналізу процесу терморегуляції були проведені дослідження двох груп пацієнтів: шести чоловіків і семи жінок за допомогою радіотермометрії РТ-01 «Наталка» Дослідження проводилися в сауні, при температурі близько 80 ° С, що відповідає довжині хвилі λ = 8 шм Різниця температур до і після сауни становила близько 50 ° С [4] Вимірювання яркостной температури проводилося в трьох симетричних точках кінцівок Вибір саме цих точок обгрунтовується наступним чином: перша точка – зовнішній квадрант сідниці – система внутрішньої клубової артерії, була прийнята базовою Друга точка – середина стегна, третій – область литкових мязів (як найвразливіший ділянку, де найбільш часто виникає нагрузочная ішемія) [2] Дослідження проводилися в положенні лежачи на животі Пацієнти відвідували сауну два дні поспіль У перший день вимірювалася внутрішня температура нижніх кінцівок до відвідування сауни, після відвідування сауни і через дві години після

відвідування сауни У другий день температура вимірювалася до, і після відвідин сауни Дані вимірювань представлені в табл 1 і 2

Табл 1 Температура нижніх кінцівок пацієнтів до і після відвідування сауни

Table 1 Patients’ lower limb temperature before and after sauna

Перший день відвідин сауни у чоловіків, t ° C

До сауни

Після сауни

Через 2 години після сауни

Ліва

Права

Ліва

Права

Ліва

Права

26,68

26,62

26,23

26,28

26,28

26,18

Af=+0,06“C

Af = -0,05 З

Af = +0,1 З

Другий день відвідування сауни у чоловіків, i ° C

До сауни

Після сауни

Ліва

Права

Ліва

Права

28,56

28,31

26,87

26,75

Af=+0,25“C

Af=+0,12“C

Перший день відвідин сауни у жінок, i ° C

До сауни

Після сауни

Через 2 години після сауни

Ліва

Права

Ліва

Права

Ліва

Права

27,84

27,71

26,73

26,72

26,98

27,02

Af=+0,13“C

Af = +0,01 З

Af = -0,04 З

Другий день відвідування сауни у жінок, i ° C

До сауни

Після сауни

Ліва

Права

Ліва

Права

25,96

25,94

25,29

25,14

Af=+0,02“C

Af=+0,15“C

III                                   Висновок

Умова оптимального метаболізму в клітці – це підтримка терморецепторами гіпоталамуса температурної константи на рівні 37 ° С Це завдання покладається на систему терморегуляції Оцінюючи роботу системи терморегуляції, можна судити про адаптаційних здібностях людини Але оскільки система терморегуляції багатоконтурна динамічна система автоматичного регулювання, з багатьма вхідними та вихідними параметрами і зворотними звязками, прямий її аналіз досить проблематичний Простіше аналізувати роботу системи терморегуляції, контролюючи внутрішню (радіояркостную) температуру, методами радиотермометрии Вимірюючи внутрішню температуру тканин і мязових структур пацієнта, ми тим самим контролюємо метаболізм в реальному масштабі часу

Відмінності в динамічних відгуках системи терморегуляції чоловіків і жінок можна пояснити гормональним статусом і, зокрема, концентрацією прогестерону, який, у свою чергу, впливає на теплорегулюючі центри Враховуючи концентрацію прогестерону в крові у чоловіків і жінок, процеси релаксації у чоловіків і жінок проходять по різному

IV                            Список літератури

[1] Радіотермографи як метод діагностики в медици-ні / Вайсблат А В – М: Изд НЦЗД РАМН, 2003 – 80 с

[2] Фізіологія людини / За редакцією чл кор АМН СРСР Г І Косицького – М: Медицина, 1985 – 544 с

[3] Ф / з / олог / я людіні/В1льям Ф Ганог-Льв1в Відавн

«БаК», 2002 – 767 с

[4] Радіотермометрії як спосіб динамічного контролю метаболізму в мязах і тканинах після ІК-впливу при консервативному лікуванні захворювань позвоночни-ка / Сакало С Н, Булгаков В І, Азархов А Ю – В кн: 15-я Міжнар Кримська конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2005) Матеріали конф – Севастополь: Вебер, 2005, С 874-875

А MICROWAVE RADIOMETRY TECHNIQUE FOR DYNAMIC MONITORING OF THERMOREGULATION SYSTEM USING RT-01 NATALKA RADIO THERMOMETER

Bulgakov V I, Bulgakova N V, Sakalo S N

Kharkiv National University of Radio Electronics

14               Lenin Ave, Kharkiv, 61166, Ukraine Ph: +380 (57) 7021478, e-mail: rtf@kturekharkovua

Abstract – A dynamic monitoring of thermoregulation system has been carried out, involving monitoring of metabolism in tissues and muscles, with the use of a microwave radio thermometry technique

I                                         Introduction

The stability of human body temperature may only be maintained if balance exists between heat generation and heat emission in the whole body, which is achieved through physiological mechanisms of thermoregulation Such thermoregulation is manifested as an interrelation between heat generation and heat emission processes controlled in a neuroendocrinous way Thermal emission is maintained through three heat transfer mechanisms: heat transfer, convection, and radio emission If ambient temperature rises to 35°C, heat emission through radio emission and convection becomes impossible, and body temperature is maintained at constant levels only through water evaporation from skin surfaces and air vesicles

II                                        Main Part

To investigate thermoregulation processes, two groups of patients (six males and seven females) have been examined using the RT-01 ‘Natalka’ radio thermometer in a sauna at an average temperature of 80 °C, which corresponds to the wavelength of λ = 8μm The temperature difference before and after sauna was approx 50°C [4] The radiance temperature was measured at three symmetric points of limbs The reason for selecting these points is as follows: the first point at the outward quadrant of a buttock (the internal iliac artery system) was taken as a basic one The second point was in the middle of a thigh, while the third one – in the gastrocnemius muscle area (the most vulnerable zone where exercise-induced ischemia occurs most frequently) [2] The research was carried out on the patients lying in a prone position The patients attended sauna two days running On the first day the internal temperature of lower limbs was taken before sauna, immediately after sauna, and two hours later On the second day the temperature was taken before and after sauna The measured data is presented in Tables 1 and 2

III                                       Conclusion

By estimating thermoregulation processes, human adaptation abilities may be assessed Since the thermoregulation system is a multistage dynamic automatic control system involving numerous input/output parameters and feedback, its direct analysis is rather problematic The operation ofthe thermoregulation system is more conveniently analyzed by monitoring internal (radiance) temperature using radio thermometry techniques By measuring internal temperature of tissues and muscular structures of patients, we monitor metabolism in real time

Differences in dynamic responses between male and female thermoregulation systems may be explained by hormonal status, in particular by luteal hormone concentration, which, in its turn, influences thermoregulation centers

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р