MAGNETISMUS

1. MAGNETISMUS Kolem vodiče, kterým protéká elektrický proud se vytváří magnetické pole, které působí silově na každý náboj pohybující se vůči tomuto poli (vodiči).

2. Každý elektron vytváří magnetické pole svým pohybem vůči jádru atomu. • Magnetický moment obalu: 1. spinový 2. dipólový ∑μe = ∑ (l . μB)e l orbitalové kvantové číslo elektronu μB Bohrův magneton

3. Látky • diamagnetické – kompenzovaný mag. moment obalu ∑μe = 0 Působením D. L. magnetické momenty působí proti směru siločar původního pole • paramagnetické - kompenzovaný mag. moment obalu ∑μe = 0 Působením P. L. magnetické momenty působí po směru siločar původního pole • feromagnetické – nekompenzovaný mag. momenent elektron. obalu. Trvalé magnety.

4. Magnetické pole je definováno: • Intenzita H [ A m-1 ] • Magnetická indukce B [ T ] • Magnetický indukční tok Φ[ Wb ] • Elektromagnetické vlnění představuje šíření proměnného elektromagnetického pole prostorem, které je provázeno transportem energie.

5. Působení elektromagnetických polí • polarizace • elektroforéza • elektromagnetická indukce • Živý org. obsahuje dipóly, ionty a elektricky vodivé dráhy – interakce zasahují všechny úrovně od atomů až po celý organizmus. • U velmi nízkých intenzit nemusí být zevně patrný biologický efekt.

6. Polarizace tkáně • Ve tkáních jsou náboje často vázány na makromolekuly, které mají omezenou pohyblivost. Makromolekuly se chovají jako různě orientovanéelektrické dipólyjejichž dipólové momenty se vzájemně ruší. • Působením zevního elektrického pole se dipóly orientují podle elektrického pole - dochází k jejich polarizaci.Vzniká vnitřní elektrické pole opačné polarity, a tím dochází ke snížení intenzity zevního elektromagnetického pole. Natáčením polárních molekul vzniká posuvný proud. Mírou schopnosti látky vytvářet posuvný proud je permitivita e.

7. ZÁKLADNÍ INTERAKCE • geomagnetické pole Země indukce 10-5 T • jeho změny 10-9 T • magnetické pole svalů indukce 10-11 T • mozku 10-12 – 10-13 T • na základní interakci je organizmus adaptován • vnímavost vůči porušení geomagnetického pole Země nebo vůči bouřím na Slunci • využití geomagnetického pole – tah ptáků

8. Biologické účinky magnetických polí • Zasáhne-li do základní interakce umělé magnetické pole značné intenzity, je registrována biologická odpověď. • Magnetická pole nad 2.10-7 T ve vzdálenostech menších než: - 1,2 m kompresor chladničky - 1,1 m klasická 14 palcová obrazovka - 1,4 m gril - 0,3 m elektrický radiátor

10. Biologické účinky magnetických polí • Permanentní magnetické pole • Silné - poruchy sedimentace - poruchy vegetativní inervace srdce - snížení kožního odporu • Slabé - snížení dráždivosti nervů

11. Biologické účinky magnetických polí 2. Nízkofrekvenční – zvyšuje dráždivost nervů • pulzní jedné polarity - působení na elektrické dvojvrstvy membrán - pulzy na ionty, změna permeability membrán - polarizace postranních řetězců proteinů - přerušování vodíkových můstků - změny orientace nukleových kyselin - změny aktivity enzymů

12. Biologické účinky magnetických polí • Střídavé polarity - elektrokapilární jevy (masáž buňky) - kmitání iontů na membránách vede k indukovaným dipólům a změnám permeability - působení souhlasné nebo proti pohybu iontů - rezonance mezi funkcí bioproudů a mechanickými kmity mikrofilament, což vysvětluje význam i nízkých intenzit

13. Biologické účinky magnetických polí • radary za II. světové války • onkologická onemocnění • domy pod vysokým napětím • mobilní telefony

14. Diagnostické využití magnetických polí • původ v iontových tocích, proti bioelektrické aktivitě 2 rozdíly: • snímání je bezdotykové (není nutná fixace, vyloučení přechodových odporů) • sledují se změny proudu (na rozdíl od změn potenciálů např. u EKG) • Detektor o 1 řád citlivější – supravodivý kvantový magnetometr (teplota 4 K) • odstínění pole Země a umělých zdrojů magnetokardiografie (MKG), magnetomyografie (MMG) magnetoencefalografie (MEG)

15. Terapeutické využití Amplituda, frekvence a tvar vlny musí být specifické pro typy buňek a tkání. • vasodilatace a neovaskularizace vede ke zvýšení tkáňového dýchání – urychlení hojení traumat • analgetické účinky • antiflogistické účinky

16. Indikace • fraktury – stimulace endoostálního svalku • distorze • arthrotické změny kloubů a páteře • tendinitidy a tendovaginitidy

17. Indikace • srdeční slabost • obrny • vertebrogenní i svalové syndromy • záněty a otevřené rány • záněty středního ucha

18. Nukleární magnetická rezonance • selektivní absorpce energie vysokofrekvenčního magnetického pole atomovými jádry prvků lichých protonových čísel umístěných v stálém homogenním magnetickém poli.

19. Nukleární magnetická rezonance • magnetický moment jádra μ μ = γ . S γ gyromagnetický moment S moment hybnosti • prvky lichých protonový čísel μ = ± 1/2 .

20. Nukleární magnetická rezonance • precesní pohyb • gyromagnetický moment • Larmorova frekvence precese • transverzální relaxace • longitudinální relaxace • relaxační doby jsou charakteristické pro jednotlivé protony atomů – chemické složení

21. Magnetická rezonanční tomografie • MRI, neinvazivní vrcholová zobrazovací technika • rozlišovací schopnost 0,2 – 0,4 mm • tomo – zobrazovat na řezu • stálé pole 2 – 4 T, otevřené 0,35 T • vysokofrekvenční cívky vytváří pulzní pole i přijímají rezonanční signály