Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Том 70. № 1

DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-1-60-66

И.Н. Сачков

О КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ 
НА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЯХ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ 

Уральский федеральный университет, Екатеринбург

Контактное лицо: Игорь Николаевич Сачков, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Реферат

Цель: Показать, что соединительная ткань, образующая внутренние поверхности кровеносных сосудов, может являться концентратором внешнего электрического поля. 

Материал и методы: Ранее при изучении воздействия электромагнитных полей и излучений на организм человека использовались, как правило, расчетный метод SAR и экспериментальный метод тканеэквивалентных фантомов-манекенов. Их реализация предполагала, как правило, что поглощающая среда является однофазной. При этом не учитывались эффекты, связанные с тем, что биологическая ткань является смесью компонент, диэлектрические проницаемости которых отличаются в десятки раз, а размеры частиц фазовых составляющих, как правило, не превышают одного миллиметра. В статье представлены результаты разработки компьютерной модели, позволяющей анализировать неравномерное распределение электрического поля в подобном объекте. Выполнены вычислительные эксперименты с использованием авторской программы на основе метода конечных элементов. 

Результаты: Структура ткани, содержащей кровеносные капилляры, имитировалась матричными системами, содержащими цилиндрические включения, сечения которых характеризовались круглой и прямоугольной формами. Проведены компьютерные эксперименты по расчетам картин пространственных распределений напряженности электрического поля. Варьировались значения диэлектрической проницаемости матрицы и включений, относительные размеры и взаимное положение включений. Процессы считались стационарными и осесимметричными. Обнаружено, что если внешнее электрическое поле направлено вдоль оси цилиндрического капилляра, напряженности поля внутри капилляра и в окружающей ткани оказываются близкими друг другу. Если же внешнее поле направлено перпендикулярно оси капилляра, возникает значительная (десятки раз) концентрация напряженности в соединительной ткани, окружающей капилляр. Полученные результаты могут использоваться при анализе воздействий на организм человека стационарных электромагнитных полей, а также электромагнитных волн, длина которых существенно превышает размер кровеносных капилляров. Обращается внимание, что в область концентрации напряженности электрического поля и мощности выделения тепла попадает эндотелий, выполняющий ряд важных физиологических функций. 

Заключение: Полученные данные свидетельствуют, что при анализе механизмов возникновения патологических изменений, создаваемых электрическим полем и электромагнитным излучением в живой ткани, необходимо учитывать, что повышенным риском характеризуются прежде всего внутренние поверхности кровеносных сосудов. Особое внимание должно уделяться областям, в которых происходит сближение сосудов друг с другом. 

Ключевые слова: неионизирующее излучение, многофазные ткани человека, кровеносные сосуды, электромагнитное поле, метод конечных элементов, концентрация электрических полей, эндотелий, компьютерное моделирование

Для цитирования: Сачков И.Н. О концентрации напряженности внешнего электрического поля на внутренних поверхностях кровеносных сосудов // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т. 70. № 1. С. 60–66. DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-1-60-66

Список литературы

1. Григорьев Ю.Г. От электромагнитного смога до электромагнитного хаоса. К оценке опасности мобильной связи для здоровья населения // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018. Т. 63. Вып.3. С. 28-33. doi: 10.12737/article_5b168a752d92b1.01176625.

2. Григорьев Ю. Г., Хорсева Н.И., Григорьев П.Е. Щитовидная железа – новый критический орган воздействия электромагнитных полей мобильной связи: оценка возможных последствий для детей и подростков // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2021. Т. 66. Вып. 2. С. 67-75.  doi: 10.12737/1024-6177-2021-66-2-67-75. 

3. Самойлов А.С., Ушаков И.Б., Попов В.И., Попова О.А. Анализ адаптационно-приспособительных возможностей отдельных систем организма в условиях воздействия электромагнитного фактора экологического риска // Экология человека. 2019. Вып. 5.  С. 37-42. doi: 10.33396/1728-0869-2019-5-31-42.

4. Довгуша В.В., Тихонов М.Н., Довгуша Л.В. Влияние естественных и техногенных электромагнитных полей на безопасность жизнедеятельности // Экология человека. 2009. Вып.12. С. 3-9. 

5. Текуцкая Е.Е., Василиади Р.В. Структурные повреждения ДНК лимфоцитов периферической крови человека при воздействии физических факторов // Экология человека. 2017. Вып.12 С. 9-14. doi: 10.33396/1728-0869-2017-12-9-14. 

6. Пинаев С.К. Роль гема в экологически обусловленном онкогенезе (обзор литературы) // Экология человека. 2023. Вып.1. С. 5-15. doi: 10.17816/humeco115234.  

7. Зюзина И.В., Христофорова Н.К. Воздействие электромагнитных полей сверхвысоких частот на здоровье работников судоремонтного завода // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. Вып.4.  С. 62-67. 

8. Перов С.Ю., Кудряшов Ю.Б., Рубцова Н.Б. Оценка информативности теоретических основ и ограничений расчетной дозиметрии радиочастотных электромагнитных излучений // Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52. Вып.2. С. 181-188.

9. Пальцев Ю.П., Походзей Л.В., Рубцова Н.Б., Богачева Е.В. Проблемы гармонизации гигиенических регламентов электромагнитных полей мобильных средств радиосвязи // Гигиена и санитария. 2013. Т. 92. Вып. 3. С. 39-42. 

10. Квашнин Г. М., Квашнина О.П., Сорокина Т.П. Модель поглощения СВЧ-энергии в биологических тканях// Вестник КрасГАУ. 2009. № 2(29). С. 199-203.

11. Курушин А.А. Вычисление температуры нагрева головы человека при пользовании сотовым телефоном // Журнал радиоэлектроники. 2011. № 4. С. 3-14.  

12. Яргин С.В. Мобильные телефоны: о биологическом действии электромагнитного излучения радиочастотного диапазона // Главный врач Юга России. 2020. № 1(71).
С. 47-51. 

13. Павленко В.И., Лаптева С.Н. Изучение воды, активированной сверхвысокочастотным электромагнитным полем // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 47-52. doi: 10.6060/tcct.2017608.5552. 

14. Бессонова А.П., Стась И.Е. Влияние высокочастотного электромагнитного поля на физико-химические свойства воды и ее спектральные характеристики // Ползуновский вестник. 2008. №3. С. 305–309. 

15. Сборник трудов Пятой Всероссийской конференции «Физика водных растворов». 21-23 ноября 2022 г., Москва. М.: Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 2022. 100 с.

16. Сачков И.Н., Чистяков М.А., Куанышев В.Т., Шнайдер А.В. Техносферная безопасность. 2019. № 2 (23). С 33-41. 

17. Дульнев Г.Н., Новиков В.В. Процессы переноса в неоднородных средах. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 258 с.

18. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с. 

19. Сачков И.Н. Влияние формы включений на проводимость двумерных регулярных матричных систем // Журнал технической физики. 1996. Т. 66 (12). С. 48–58.

20. Иванов А.Н., Попыхова Э.Б., Терешкина Н.Е. Вазомоторная функция эндотелия // Успехи физиологических наук. 2020. Т. 51 (4). С. 82-104. doi: 10.31857/S0301179820030066. 

  PDF (RUS) Полная версия статьи

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Работа поддержана Российским научным фондом, грант № 23-29-00411, «Разработка компьютерных программ и методики их применения для создания новых технологий, использующих эффекты концентрации термодинамических сил в многофазных и неоднородных материалах».

Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.

Поступила: 20.10.2024. Принята к публикации: 25.11.2024.