Вред и польза резонанса доклад: “Резонанс, его польза и вред”. Скачать бесплатно и без регистрации.

Содержание

Резонанс в природе и технике вред и польза. Примеры резонанса в жизни

Каждый из вас знаком с таким звуковым явлением, как эхо. Эхо образуется в результате отражения звука от различных преград – стен большого пустого помещения, леса, сводов высокой арки в здании (рис. 81).

Рис. 81. Отражение звуковых волн

Но почему мы не слышим эха в небольшой квартире? Ведь и в ней звук должен отражаться от стен, потолка, пола.

Оказывается, эхо слышно лишь в том случае, когда отражённый звук воспринимается отдельно от произнесённого. Для этого нужно, чтобы промежуток времени между воздействием этих двух звуков на барабанную перепонку уха составлял не менее 0,06 с.

Определим, через какое время после произнесённого вами короткого возгласа отражённый от стены звук достигнет вашего уха, если вы стоите на расстоянии 3 м от этой стены.

Звук должен пройти расстояние до стены и обратно, т. е. 6 м, распространяясь со скоростью 340 м/с.

На это потребуется время t = s/v, т.е.

В данном случае интервал между двумя воспринимаемыми вами звуками – произнесённым и отражённым – значительно меньше того, который необходим, чтобы услышать эхо. Кроме того, образованию эха в комнате препятствует находящаяся в ней мебель, шторы и другие предметы, частично поглощающие отражённый звук. Поэтому в таком помещении речь людей и другие звуки не искажаются эхом и звучат чётко и разборчиво.

Большие полупустые помещения с гладкими стенами, полом и потолком обладают свойством очень хорошо отражать звуковые волны. В таком помещении благодаря набеганию предшествующих звуковых волн на последующие получается наложение звуков, и образуется гул. Для улучшения звуковых свойств больших залов и аудиторий их стены часто облицовывают звукопоглощающими материалами.

На свойстве звука отражаться от гладких поверхностей основано действие рупора – расширяющейся трубы обычно круглого или прямоугольного сечения (рис. 82). При использовании рупора звуковые волны не рассеиваются во все стороны, а образуют узконаправленный пучок, за счёт чего мощность звука увеличивается и он распространяется на большее расстояние.

Рис. 82. Принцип действия рупора

Напомним, что при резонансе амплитуда установившихся вынужденных механических колебаний достигает наибольшего значения в том случае, если частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.

Например, довольно тяжёлый нитяной маятник (рис. 83) можно сильно раскачать, если периодически дуть на него (даже очень слабой струёй) в направлении его движения с частотой, равной его собственной частоте.

Рис. 83. Пример механического резонанса

Резонанс может быть вызван и действием звуковых волн. Чтобы пронаблюдать это, проделаем следующий опыт. Возьмём два камертона А и В с одинаковыми собственными частотами и поставим их рядом, обратив отверстия ящиков, на которых они укреплены, навстречу друг другу (рис. 84). Ударяя резиновым молоточком по камертону А, приведём его в колебание, а затем приглушим пальцами. Мы услышим звук, издаваемый камертоном В, который отзывается на колебания камертона А подобно тому, как в опытах с маятниками (см.

рис. 68, б) маятник 1 отзывался на колебания маятника 3.

Рис. 84. Оборудование для демонстрации звукового резонанса

Изменим период колебания камертона В, надев на его ножку небольшую муфточку С. Повторив опыт, обнаружим, что теперь камертон В уже не отзывается на колебания камертона А.

Звуковые волны, образованные камертоном А, дойдя до камертона В, возбуждают в нём вынужденные колебания. Поскольку собственные частоты колебаний камертонов одинаковы, то имеет место резонанс: камертон В колеблется с наибольшей возможной амплитудой и издаёт звук. Но при наличии на камертоне В муфты С его собственная частота колебаний меняется, и амплитуда колебаний уменьшается настолько, что звука мы не услышим.

Ящики, на которых установлены камертоны, способствуют усилению звука и наиболее полной передаче энергии от одного камертона к другому. Усиление звука происходит за счёт колебаний самого ящика и особенно столба воздуха в нём. Размеры ящика подбирают таким образом, чтобы собственная частота воздушного столба в нём совпадала с частотой колебаний камертона.

При этом столб воздуха колеблется в резонанс с камертоном, т. е. амплитуда его колебаний и соответственно громкость звука достигают наибольших значений.

Камертон, снабжённый таким ящиком (резонатором), издаёт более громкий, но менее длительный звук (по закону сохранения энергии).

В музыкальных инструментах роль резонаторов выполняют части их корпусов. Например, в гитаре, скрипке и других подобных им струнных инструментах резонаторами служат деки, которые усиливают издаваемые струнами звуки и придают звучанию инструмента характерную для него окраску – тембр. Тембр звука зависит не только от формы и размера резонатора, но и от того, из какого дерева он изготовлен, и даже от состава лака, покрывающего его. Тембр определяется также материалом, из которого сделана струна, и тем, гладкая она или витая.

Резонаторы имеются и в голосовом аппарате человека. Источники звука в голосовом аппарате – голосовые связки. Они приходят в колебание благодаря продуванию воздуха из лёгких и возбуждают звук, основной тон которого зависит от их натяжения. Этот звук богат обертонами. Гортань усиливает те из обертонов, частота колебаний которых близка к её собственной частоте. Дальше звуковые волны попадают в полость рта. Для произнесения каждой гласной необходимо особое положение губ, языка и определённая форма резонаторной полости во рту.

Вопросы

  1. Какова причина образования эха? Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате? Ответы обоснуйте.
  2. Как можно улучшить звуковые свойства большого зала?
  3. Почему при использовании рупора звук распространяется на большее расстояние?
  4. Приведите примеры проявления звукового резонанса, не упомянутые в тексте параграфа.
  5. Для чего камертоны устанавливают на резонаторных ящиках? Каково назначение резонаторов, применяемых в музыкальных инструментах?
  6. Что является источником голоса человека?

Задание

Придумайте, с помощью каких предметов (кроме камертонов на резонаторных ящиках) можно продемонстрировать явление звукового резонанса. Проделайте придуманный вами опыт, опишите ваши действия и наблюдаемые результаты.

Итоги главы. Самое главное

Ниже даны физические понятия и их определения. Последовательность изложения определений не соответствует последовательности понятий.

Перенесите в тетрадь названия понятий и в квадратные скобки впишите порядковый номер определения, соответствующего данному понятию.

  • Периодические механические колебания ;
  • свободные колебания ;
  • колебательные системы ;
  • собственные колебания ;
  • вынужденные колебания ;
  • резонанс ;
  • волны ;
  • звук.
  1. Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии.
  2. Повторяющиеся через равные промежутки времени движения, при которых тело многократно и в разных направлениях проходит положение равновесия.
  3. Системы тел, которые способны совершать свободные колебания.
  4. Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения.
  5. Упругие волны с диапазоном частот от 16 до 20 000 Гц.
  6. Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха.
  7. Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний системы при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте этой системы.
  8. Колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы.

Проверь себя

  1. Взаимосвязь между периодом и частотой колебаний представлена уравнением
  2. В процессе колебаний маятника ускорение его движения

      A. постоянно
      Б. меняется только по направлению
      B. достигает наибольшего значения в точке равновесия маятника
      Г. всегда направлено к положению равновесия

  3. Звук тем выше, чем больше

      A. частота колебаний
      Б. период колебаний
      B. амплитуда колебаний
      Г. громкость звука

Как на звук и световые волны влияет принцип резонанса? Что такое вибрации и резонансные частоты объектов? Какие повседневные примеры резонанса можно встретить в жизни? Как разбить бокал с помощью голоса? Если присмотреться, то можно увидеть примеры резонанса повсюду.

Вот только некоторые из них несут пользу, а другие – вред.

Что такое резонанс?

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как люди создают прекрасную музыку с помощью обыкновенных бокалов? По мере повышения воздействия на стекло звуковыми волнами оно может даже разбиться. Световые волны также взаимодействуют особыми способами с объектами вокруг себя. Поведение звуковых и световых волн объясняет, почему люди слышат звуки музыкальных инструментов и различают цвета. Изменения волновой амплитуды вызваны важным принципом, который называется резонансом. Примерами влияния на передачу звука и света являются вибрации.

Звуковые волны происходят от механических колебаний в твердых телах, жидкостях и газах. Световые волны исходят из вибрации заряженных частиц. Объекты, заряженные частицы и механические системы обычно имеют определенную частоту, на которой они склонны вибрировать. Это называется их резонансной частотой или их собственной частотой. Некоторые объекты имеют две или более резонансных частот. Пример резонанса: когда вы едете по ухабистой дороге, и ваш автомобиль начинает прыгать вверх и вниз – это пример колебания вашей машины на своей резонансной частоте, вернее резонансная частота амортизаторов. Вы можете заметить, что когда вы едете в автобусе, частота отскока немного медленнее. Это потому, что амортизаторы шины имеют более низкую резонансную частоту.

Когда звуковая или световая волна ударяет по объекту, она уже вибрирует на определенной частоте. Если эта частота будет соответствовать резонансной частоте объекта, то это приведет к тому, что вы получите резонанс. Он возникает, когда амплитуда колебаний объекта увеличивается за счет соответствующих колебаний другого объекта. Эту связь трудно представить без примера.

Резонанс и световые волны

Взять, к примеру, типичную световую волну (это поток белого света, который исходит от солнца) и направить ее на темный объект, пусть это будет черная змея. Молекулы в коже пресмыкающегося имеют набор резонансных частот. То есть электроны в атомах стремятся вибрировать на определенных частотах. Свет, спускающийся с солнца, – белый свет, который имеет многосоставную частоту.

Сюда входят красный и зеленый, синий и желтый, оранжевый и фиолетовый. Каждая из этих частот поражает кожу змеи. И каждая частота приводит к вибрации другого электрона. Желтая частота резонирует с электронами, резонансная частота которых желтая. Синяя частота резонирует с электронами, резонансная частота которых синяя. Таким образом, кожа змеи в целом резонирует с солнечным светом. Змея кажется черной, потому что ее кожа поглощает все частоты солнечного света.

Когда световые волны резонируют с объектом, они заставляют электроны вибрировать с большими амплитудами. Световая энергия поглощается объектом, и человеческому глазу не заметно, что свет возвращается обратно. Объект выглядит черным. Что делать, если объект не поглощает солнечный свет? Что если ни один из его электронов не резонирует со световыми частотами? Если резонанс не возникает, то вы получите передачу, пропускание световых волн через объект. Стекло кажется прозрачным, потому что оно не поглощает солнечный свет.

Свет все еще вызывает вибрации электронов. Но поскольку он не соответствует резонансным частотам электронов, колебания очень малы и проходят от атома к атому через весь объект. Объект без резонанса будет иметь нулевое поглощение и 100 % передачу, например стекло или вода.

Музыка и резонанс звуковых волн

Резонанс для звука работает так же, как и для света. Когда один объект вибрирует на частоте второго объекта, тогда первый заставляет второй вибрировать с высокой амплитудой. Так возникает акустический резонанс. Примером служит игра на любом музыкальном инструменте. Акустический резонанс отвечает за музыку, создаваемую трубой, флейтой, тромбоном и многими другими инструментами. Как работает это удивительное явление? Можно привести пример резонанса, который имеет положительный эффект.

Пройдя в собор, где играет органная музыка, можно заметить, что вся стена заполнена огромными трубами всех размеров. Некоторые из них очень короткие, а другие доходят до потолка. Для чего нужны все трубы? Когда начинает играть прекрасная музыка, можно понять, что звук исходит от труб, он очень громкий и, кажется, заполняет весь собор. Как такие трубы могут звучать так громко? Во всем виноват акустический резонанс, и он не является единственным инструментом, который использует это удивительное явление.

Создание звуковых волн

Чтобы понять, что происходит, вам сначала нужно немного узнать о том, как звук проходит по воздуху. Звуковые волны создаются, когда что-то вызывает вибрацию молекул воздуха. Затем эта вибрация перемещается, как волна, наружу во всех направлениях. Когда волна проходит по воздуху, есть области, где молекулы сжимаются ближе друг к другу, и области, где молекулы вытягиваются дальше друг от друга. Расстояние между последовательными сжатиями или расширениями известно как длина волны. Частота измеряется в единицах Герца (Гц), а один Герц соответствует одной скорости сжатия волны в секунду.

Люди могут обнаруживать звуковые волны с частотами от 20 до 20 000 Гц! Однако они не все звучат одинаково. Некоторые звуки высокие и скрипучие, в то время как другие низкие и глубокие. То, что вы на самом деле слышите, – это разница в частоте. Итак, как частота относится к длине волны? Скорость звука немного меняется в зависимости от температуры воздуха, но обычно она составляет около 343 м/с. Поскольку все звуковые волны движутся с одинаковой скоростью, частота будет уменьшаться по мере увеличения длины волны и возрастать при уменьшении длины волны.

Вредный резонанс: примеры

Часто люди принимают мостостроение и безопасность как должное. Однако иногда происходят катастрофы, заставляющие поменять свою точку зрения. 1 июля 1940 года в Вашингтоне был открыт мост Такома-Нэрроуз. Это был подвесной мост, третий по величине в мире для своего времени. Во время строительства мост получил прозвище «Галопирование Герти» из-за того, как он качался и сгибался на ветру. Это волнообразное колебание в конце концов привело к его крушению. Мост рухнул 7 ноября 1940 года во время бури, всего через четыре месяца его эксплуатации. Прежде чем узнавать о резонансной частоте и о том, что это связано с катастрофой моста Такома-Нэрроуз, сначала нужно понять что-то, называемое гармоническим движением.

Когда у вас есть объект, периодически колеблющийся назад и вперед, мы говорим, что он испытывает гармоническое движение. Один прекрасный пример проявления резонанса, испытывающего гармоническое движение, – свободная подвесная пружина с прикрепленной к ней массой. Масса заставляет пружину растягиваться вниз, пока в конце концов пружина не сжимается назад, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Этот процесс продолжает повторяться, и мы говорим, что пружина находится в гармоническом движении. Если вы посмотрите видео с моста Такома-Нэрроуз, то увидите, что он колебался, прежде чем рухнул. Он проходил гармоническое движение, как пружина с прикрепленной к ней массой.

Резонанс и качели

Если вы один раз толкнете своего друга на качелях, они несколько раз будут совершать колебательные движения и через некоторое время остановятся. Эта частота, когда колебание самопроизвольно колеблется, называется собственной частотой. Если вы даете толчок каждый раз, когда ваш друг возвращается к вам, он будет качаться все выше и выше. Вы нажимаете с частотой, аналогичной собственной частоте, и амплитуда колебаний возрастает. Такое поведение называется резонансом.

Несомненно, это один из примеров полезного резонанса. Среди прочих нагревание пищи в микроволновой печи, антенна на радиоприемнике, принимающем радиосигнал, игра на флейте.

На самом деле, есть также множество плохих примеров. Разрушение стекла высоким тональным звуком, разрушение моста легким ветерком, обрушение зданий при землетрясениях – все это примеры резонанса в жизни, которые не просто вредные, но и опасные, в зависимости от силы воздействия.

Разрушительная сила звука

Многие наверняка слышали о том, что винный бокал можно разбить голосом оперной певицы. Если вы слегка ударите бокал ложкой, он будет «звонить», как колокол, на своей резонансной частоте. Если на стекло оказывается звуковое давление на определенной частоте, оно начинает вибрировать. По мере того как стимул продолжается, вибрация в бокале накапливается до тех пор, пока он не разрушится, когда будут превышены механические пределы.

Примеры полезного и вредного резонанса повсюду. Микроволны окружают все вокруг, от микроволновой печки, которая разогревает пищу без применения внешнего тепла, до вибраций в земной коре, приводящих к разрушительным землетрясениям.

Прежде чем приступить к знакомству с явлениями резонанса, следует изучить физические термины, связанные с ним. Их не так много, поэтому запомнить и понять их смысл будет несложно. Итак, обо всем по порядку.

Что такое амплитуда и частота движения?

Представьте обычный двор, где на качелях сидит ребенок и машет ножками, чтобы раскачаться. В момент, когда ему удается раскачать качели и они достигают равномерного движения из одной стороны в другую, можно подсчитать амплитуду и частоту движения.

Амплитуда – это наибольшая длина отклонения от точки, где тело находилось в положении равновесия. Если брать наш пример качелей, то амплитудой можно считать наивысшую точку, до которой раскачался ребенок.

А частота – это количество колебаний или колебательных движений в единицу времени. Измеряется частота в Герцах (1 Гц = 1 колебание в секунду). Возвратимся к нашим качелям: если ребенок проходит за 1 секунду только половину всей длины качания, то его частота будет равна 0,5 Гц.

Как частота связана с явлением резонанса?

Мы уже выяснили, что частота характеризует число колебаний предмета в одну секунду. Представьте теперь, что слабо качающемуся ребенку взрослый человек помогает раскачаться, раз за разом подталкивая качели. При этом данные толчки также имеют свою частоту, которая будет усиливать либо уменьшать амплитуду качания системы «качели-ребенок».

Допустим, взрослый толкает качели в то время, когда они движутся навстречу к нему, в таком случае частота не будет увеличивать амлитуду движения подвесных качелей. То есть сторонняя сила (в данном случае толчки) не будет способствовать усиления колебания системы.

В случае если частота, с которой взрослый раскачивает ребенка, будет численно равна самой частоте колебания качелей, может возникнуть являение резонанса. Другими словами, пример резонанса – это совпадение частоты самой системы с частотой вынужденных колебаний. Логично представить, что частота вынужденных колебаний и резонанс взаимосвязаны.

Где можно наблюдать пример резонанса?

Важно понимать, что примеры проявления резонанса встречаются практически во всех сферах физики, начиная от звуковых волн и заканчивая электричеством. Смысл резонанса заключается в том, что когда частота вынуждающей силы равна собственной частоте системы, то в этот момент амплитуда колебаний достигает наивысшего значения.

Следующий пример резонанса даст понимание сути. Допустим, вы шагаете по тонкой доске, перекинутой через речку. Когда частота ваших шагов совпадет с частотой или периодом всей системы (доска-человек), то доска начинает сильно колебаться (гнуться вниз и вверх). Если вы продолжите двигаться такими же шагами, то резонанс вызовет сильную амплитуду колебания доски, которая выходит за пределы допустимого значения системы и это в конечном счете приведет к неминуемой поломке мостика.

Существуют также те сферы физики, где можно использовать такое явление, как полезный резонанс. Примеры могут удивить вас, ведь обычно мы используем его интуитивно, даже не догадываясь о научной стороне вопроса. Так, например, мы используем резонанс, когда пытаемся вытащить машину из ямы. Вспомните, ведь легче всего достичь результат только тогда, когда толкаешь машину в момент ее движения вперед. Этот пример резонанса усиливает амплитуду движения, тем самым помогая вытащить машину.

Примеры вредного резонанса

Сложно сказать, какой резонанс в нашей жизни встречается больше: хороший или же наносящий нам вред. Истории известно немалое количество ужасающих последствий явления резонанса. Вот самые известные события, на которых можно наблюдать пример резонанса.

  1. Во Франции, в городе Анжера, в 1750 году отряд солдат шел в ногу через цепной мост. Когда частота их шагов совпала с частотой свободных колебаний моста, размахи колебаний (амплитуда) резко увеличились. Наступил резонанс, и цепи оборвались, а мост обрушился в реку.
  2. Бывали случаи, когда в деревнях дом был разрушен из-за проезжающего по главной дороге грузового автомобиля.

Как видите, резонанс может иметь весьма опасные последствия, вот почему инженерам следует тщательно изучать свойства строительных объектов и правильно вычислять их частоты колебаний.

Полезный резонанс

Резонанс не ограничивается только плачевными последствиями. При внимательном изучении окружающего мира можно наблюдать множество хороших и выгодных для человека результатов резонанса. Вот один яркий пример резонанса, позвляющий получать людям эстетическое удовольствие.

Устройсто многих музыкальных инструментов работает по принципу резонанса. Возьмем скрипку: корпус и струна образуют единую колебательную систему, внутри которой имеется штифт. Именно через него передаются частоты колебаний из верхней деки в нижнюю. Когда лютьер водит смычком по струне, то последняя, подобно стреле, побеждает своей силой упругости трение канифольной поверхности и летит в обратную сторону (начинает движение в противоположную область). Возникает резонанс, который передается в корпус. А внутри его есть специальные отверстия – эфы, сквозь которые резонанс выводится наружу. Именно таким образом он контролируется во многих струнных инструментах (гитара, арфа, виолончель и др).

Что общего между звуками прекрасной музыки, катанием на качелях, грозой и молитвой? Как мы связаны со своей Землей? И что происходит, когда работают целители? Этому явлению дано очень простое определение – резонанс .

Резонанс, как основа всех явлений в природе С переходом к новому веку, как обычно, не было недостатка в предсказаниях относительно тенденций развития науки и техники. Значительно реже встречались высказывания о будущем самого человечества как вида. Если не брать в расчет глобальные катаклизмы типа затопления-оледенения или столкновения с астероидом, то пожалуй, наиболее важное, ярко выраженное масштабное явление, способное сильно повлиять на человека – это электромагнитные поля. Даже для тех, у кого невидимый мир населен ангелами, бесами и другими сущностями, он реально пронизан электромагнитными колебаниями, вибрациями самых разных частот, порожденными как человеком, так и самой природой. Однако видим мы менее одного процента всего этого великолепия.

Распространяются эти колебания в виде волн. Замечательно, что колебания и волны любой природы описываются одними и теми же уравнениями. И если разобраться с некоторыми понятиями, удобными для рассуждений о колебаниях и волнах, то мы довольно неожиданно сможем выйти на очень разные явления в жизни, о которых точно думали, но «не у кого было спросить». Начнем с того, что легче ощутить.

Вибрации и колебания, волны, резонанс в музыке Вот, например, восхитительное явление – резонанс. Не только музыканты знают, что если бы не резонанс, то музыки не существовало бы. Щипком струны, ударом молоточка по ней или потоком воздуха в трубке исполнитель создает только слабое первоначальное колебание. Оно осталось бы незамеченным, если бы не резонатор или, проще говоря, корпус инструмента, который способен откликаться на каждую частоту, усиливать ее, придавать тембр.

Такое возможно потому, что у этого резонатора есть свои резонансные частоты, то есть он способен усиливать, окрашивать и продлевать некоторые колебания струны. Но не любые, а только те, которые близки к так называемым собственным частотам. А эти последние зависят, прежде всего, от размеров и формы корпуса-резонатора. И еще от множества тонкостей, куда входят вид древесины, влажность её и т.п. Вот здесь-то и проявляется мастерство изготовителя инструмента, о котором мы так часто слышим. В случае удачи инструмент будет петь в руках исполнителя в полном соответствии с той музыкой, что звучит в его душе.

Интересно, что, по современным понятиям, органы и системы человеческого тела имеют собственные частоты колебаний, которые звуковая волна усиливает или подавляет, тем самым влияя на их функции.

Бывают резонансы и другого вида. Механический резонанс, например. Можно хорошо ощутить механический резонанс, предаваясь всеми любимому веселому занятию – раскачиванию на качелях. Развлекая себя или ребенка, мы прилагаем силу нужного направления в строго определенный момент. Точная формула для определения этого момента довольно сложна, как ни странно. Но каждый легко определяет его инстинктивно. Очень странно выглядел бы человек, который пытается раскачать качели, подталкивая их не вовремя, то есть не в резонансе с собственной частотой его колебаний. Здесь уместно сказать, наконец, что такое частота колебания. Она показывает, сколько раз в секунду качели придут в одно и то же место своей траектории. Ну, скажем для определенности, – в то место, где их толкают. И если частота колебаний качелей совпадает с частотой толчков, возникает явление резонанса – тогда размах колебаний качелей будет возрастать. Для наших дальнейших рассуждений важно, что при резонансе некие внешние воздействия синхронизованы во времени с внутренними свойствами системы, то есть максимально реализован принцип «в нужное время в нужном месте».

Явление механического резонанса способно причинить и жуткий вред. Известен случай разрушения моста, по которому маршировала рота солдат. Мост-то, наверное, рассчитывался на очень большие нагрузки. Но резонанс! Кто же мог предполагать, что собственная частота колебаний моста совпадет с ритмом продвижения роты. Солдаты шли в ногу, синхронно чеканили шаг, как один большой солдат. И именно с той частотой, которая была резонансной для этого моста! С той поры в уставе отмечено, что при передвижении по мосту необходимо сбивать шаг.

Мы познакомились со звуковыми и механическими резонансами. И теперь легче будет разобраться с самыми интересными резонансами – электромагнитными.

Резонанс другого уровня взаимодействия – электромагнитный

Резонанс Шумана Мы живем в слое между поверхностью Земли и ионосферой, нижняя граница которой находится на уровне примерно 80 км и называется слоем Хевисайда. Если представить Землю в виде апельсина размером 5 сантиметров, то этот слой будет на высоте 3 миллиметра, то есть этот слой очень близко к Земле. Длинноволновая радиосвязь возможна только благодаря слою Хевисайда, потому что именно от него происходит отражение радиоволн, огибающих Землю. Земля – хороший проводник электрического тока, в любом случае на ней для этого достаточно воды, причем две трети из нее – соленая вода океанов. В ионосфере тоже есть чему обеспечивать проводимость – солнечный свет отрывает электроны от молекул газов разреженной атмосферы, создается плазма. В пространстве между этими сферами – воздух, слабый проводник. Получается симметричный сферический конденсатор, образованный двумя помещенными друг в друга проводящими сферами. При этом Земля заряжена отрицательно, а ионосфера – положительно. Такая система называется волноводом, в ней хорошо распространяются электромагнитные волны.

Те волны, которые являются резонансными для этого гигантского природного волновода, могут несколько раз огибать Землю. Совершенно аналогично тому, как звук резонирует в объеме музыкального инструмента. Какие это частоты? Такую задачу в 1949 поставил перед своими студентами на занятиях по электрофизике профессор Мюнхенского технического университета Винфред Отто Шуман. Если подойти к вопросу приблизительно и просто, достаточно знать размеры Земли и ее ионосферы, чтобы рассчитать эти частоты. Получилось, что в полости Земля – ионосфера могут распространяться (резонировать) электромагнитные волны довольно низкой, даже сверхнизкой частоты – 10 герц. Вскоре Шуман и экспериментально обнаружил такие волны и опубликовал статью об этом в каком-то физическом журнале. Эти волны так и стали называть – резонансы Шумана. А откуда же они вообще взялись, эти волны, в полости Земля – ионосфера? Молнии! Их, оказывается, так много вблизи Земли – в среднем около сотни разрядов за минуту. Молнии производят целый спектр электромагнитных колебаний. Но только те из них, что совпадают с собственными частотами природного волновода, то есть с рассчитанной частотой около 10 герц, могут огибать Землю несколько раз за секунду.

Никто поначалу не придал особого значения этим открытиям, даже сам Шуман. Тем более что на самом-то деле по миру ранее уже бродили подобные идеи. Автор их – гениальный серб Никола Тесла – создавал искусственные молнии еще в конце девятнадцатого века. Он обнаружил, что при разряде появляются волны очень низкой частоты. И они могут глубоко проникать в Землю без ослабления, потому что резонируют с собственными колебаниями Земли. Более того, образуется стоячая волна, обегающая Землю. Эти исследования Теслы тогда не были поддержаны – время не пришло. Пришло оно через 50 лет – с работами Шумана.

Резонанс и новый взгляд на вибрации и частоту в науке, резонанс Шумана Здоровое любопытство иногда заставляет исследователей просматривать книги и журналы по далеким от специальности разделам науки. Быть бы резонансам Шумана похороненными в анналах истории науки, если бы не любопытство одного оставшегося неизвестным психолога, просматривавшего физико-техническую периодику. Прочтя публикацию Шумана, он оторопел. Основная частота резонанса – около 10 герц – совпадала с основным ритмом человеческого мозга – альфа-ритмом! Почему?! Конечно, он сразу же позвонил Шуману. Ведь в высшей степени удивительно, что совпадают ритмы Земли и мозга человека в состоянии спокойного бодрствования. Шуман подключил к работам студента-выпускника, будущего своего преемника Герберта Кёнига. Необычным делом увлекался этот студент. Он исследовал, как работают те, кто может находить в земле воду или минералы при помощи ивового прута, лозоходцы то есть. Далее мы увидим всю примечательность этого обстоятельства. В своей докторской диссертации Кёниг сообщил о более точных измерениях основной частоты резонанса Шумана – 7,83 гц.

Удалось измерить и более высокие гармоники первой частоты. Они составляют в среднем 14, 20, 26, 33, 39 и 45 герц. Оказалось, и этим частотам есть соответствие в спектре волн, излучаемых мозгом человека! Словом, частотная полоса изменения биотоков мозга лежит в пределах изменения резонансных частот полости Земля – ионосфера в спокойных условиях. Колебательная система «человек – среда обитания» находится в состоянии равновесия. Это не может быть случайным совпадением! Если бы мы сознательно всё устраивали для жизни на Земле, лучше бы не сделали.

Измерить резонанс Шумана – это значит для какого-нибудь места на Земле сделать запись интенсивности электрического и магнитного полей отдельно в зависимости от времени либо от частоты. Несмотря на глобальную важность, до недавнего времени работ по резонансам Шумана было мало. Может, потому, что этим диапазоном частот интересуются военные – для связи с подводными лодками, ведь такие волны проникают глубоко в воду и в землю. А может, потому, что измерять резонансы Шумана – трудная задача. Они слишком слабы на фоне собственных электрического и магнитного полей Земли, которые в 10 тысяч, а то и в 100 тысяч раз больше. Чтобы измерить резонансы Шумана, необходима стандартная электроника (усилители-предусилители) и очень необычные антенны. Для измерения электрического поля обычная антенна должна была бы быть длиной 20 тысяч километров. Поэтому используют специальную, шаровую антенну вместе с усилителем. Магнитные поля измерять – тоже нужны всяческие ухищрения. Перемещение людей, животных, раскачивание деревьев при ветре могут перечеркнуть кропотливые труды коллективов геофизиков и радиоэлектронщиков.

Где измеряют резонансы Шумана? Да по всей Земле. В Америке и в Австралии, в Финляндии, Германии и в России, в Англии и в Исландии.

Чтобы получше понять явление, хорошо бы узнать, отчего оно зависит. Частота и интенсивность естественных пульсаций Земли – не постоянные фиксированные величины. Как показали дальнейшие исследования, они слегка изменяются под влиянием следующих факторов:

Географическое место. Сильнее всего резонансы Шумана заметны вблизи мировых очагов гроз. Если рассмотреть данные со спутников NASA о местах возникновения молний за много лет, можно заметить, что молнии в основном случаются над землей, а не над поверхностью воды. Больше всего их в Африке. Так ведь по современным воззрениям там и появился человек.

Время суток. Ночью Солнце не ионизирует атмосферу на темной стороне Земли, и слой Хевисайда здесь исчезает, а с ним и шумановские волны. С рассветом восстанавливается верхняя граница околоземного волновода и вновь появляются волны Шумана. Земля отдыхает и пробуждается вместе с нами. Или это мы – с нею.

Чистота воздуха. Наблюдается повышение частоты, если в воздухе много водяных паров, газов.

Окружающая обстановка. Электромагнитный смог от всего электрооборудования перекрывает в сотни раз живительные природные всплески резонансов Шумана. Их гасят и некоторые строительные материалы. Может, поэтому собаки и дети хотят гулять, даже если только что вернулись с улицы.

Вспышки на Солнце. Исследователи утверждают, что при магнитных бурях или в условиях электромагнитных полей техногенного происхождения, когда изменяется частота природных резонансов Шумана, ухудшается состояние людей в возрасте и детей, чаще случаются гипертонические кризы, эпилептические припадки и суициды.

А каким образом все же осуществляется влияние магнитных бурь на человека? Возможно, дело обстоит так. При вспышках на Солнце изменяются свойства слоя Хевисайда – верхней границы нашего природного резонатора. Это приводит к изменениям частоты резонанса Шумана. Еще в 1665 году Христиан Гюйгенс заметил, что если неподалеку друг от друга начинают колебаться два маятника с близкой, но все же различной частотой, то по прошествии некоторого времени их частота колебаний станет одинаковой. И это всеобщий закон. Каждой колебательной системе «легче» колебаться в такт, чем вразнобой. Значит, резонансы Шумана для нас являются как бы ритмоводителем.

Изменилась по какой-то причине частота Шумана – это приводит к изменению частоты электромагнитных колебаний мозга и ухудшению состояния человека. Таким образом, именно через резонансы Шумана здоровье человека связано с геофизическим состоянием Земли. Более того, оказалось, что не только физическое здоровье, но и душевное, да и просто способность мыслить. Ведь мозг работает в режиме альфа-ритма (на частоте около 8 герц) в тех случаях, когда человек, находясь в состоянии мышечной релаксации, решает творческие задачи. У большинства людей, имеющих четко выраженный альфа-ритм, преобладает способность к абстрактному мышлению. Изредка встречаются люди, у которых обнаруживается полное отсутствие альфа-ритмов. Они свободно мыслят зрительными образами, однако испытывают трудности в решении проблем абстрактного характера.

Те, кто склонен к исследовательской деятельности, могут сами проследить связь собственного самочувствия (изменение артериального давления, например) с изменениями в спектре волн Шумана. Сделать это можно, посещая, например, сайт Томского государственного университета Данные обновляются каждые два часа. Кроме того, интересно самому убедиться, действительно ли растет частота шумановских волн, как сообщается иногда об этом. Ведь это означало бы, ни много ни мало, что идет эволюция мозга человека.

Оказалось: собственное магнитное поле Земли пульсирует в том же диапазоне частот, что и резонансы Шумана, и ритмы мозга. Это привело даже к некоторой путанице. Вы можете иногда услышать, что резонансы Шумана – это просто колебания магнитного поля Земли. А не волны, рожденные молниями и огибающие Землю в естественном волноводе.

Сейчас количество публикаций по резонансам Шумана сильно возросло – примерно до тысячи в год. Обсудим две главных причины этого.

Во-первых, обнаружилась возможность определения по резонансам Шумана температуры и грозовой активности в масштабах планеты. Сейчас уже точно известно, что чем выше температура воздуха нижних слоев атмосферы, тем больше гроз, молний и осадков. А значит, мощнее резонансы Шумана. По нехитрой логике, измеряя интенсивность резонансов в разных местах Земли, можно судить о ее средней температуре. То есть резонанс Шумана – это термометр для матушки-Земли. «Средняя по Земле» температура – сейчас больной вопрос для всех людей вообще, а не только для ученых. Не утихают споры, началось ли уже глобальное потепление или это проблема наших потомков.

С резонансами Шумана, точнее, с деятельностью человеческого мозга на частотах этих резонансов, некоторые исследователи связывают различные эффекты дальновидения, целительства, гипноза, поисков воды и полезных ископаемых с помощью лозы или рамки. Доктор Джон Циммерман, основатель и президент Института биоэлектромагнетизма в Рено, штат Невада, занимался изучением обширной литературы по деятельности целителей. Он обнаружил, что в начале сеанса у целителя устанавливается связь с волнами Шумана. Его правое и левое полушария мозга синхронизируются, в то время как обычно они слегка разбалансированы. Оба полушария начинают работать в альфа-ритме с частотой около 8 герц. Затем в альфа-ритм входят и мозговые волны пациента. Эти волны синхронизируются с волнами целителя. У пациентов во время сеанса также наблюдается частотное равновесие между полушариями мозга. Образно говоря, целитель присоединяет своего пациента к электромагнитному полю волн Шумана и к пульсациям магнитного поля Земли.

Резонанс ритмов человека при медитации и молитве Существуют исследования, свидетельствующие, что при медитации и во время молитвы человеческий мозг тоже работает с частотой около 8 герц, в ритме с волнами Шумана и магнитным полем Земли.

До сих пор мы размышляли главным образом о природной составляющей системы человек – среда его обитания. Но уже существует понятие «электромагнитный смог». Это хаотическое излучение от различных бытовых и промышленных электроприборов. Его мощность уже в сотни раз превышает природный фон. Конечно, волны с частотой альфа-ритма очень слабенькие, их размах, или амплитуда, составляет всего около 30 миллионных долей вольта. Казалось бы, это ничтожно мало по сравнению с собственным магнитным полем Земли и с техногенными полями. Но частоты-то совпадают с ритмами мозга! Вспомните о резонансных эффектах! С этой точки зрения для человека опасны устройства, работающие в том же диапазоне частот, что и слабые, но такие необходимые естественные поля. Вот, например, сотовые телефоны. Все исследования их «вредности» проводились с учетом только их теплового воздействия. Но очень важно и информационное воздействие, которое никто не учитывает. Ведь одна из частот излучения сотового телефона – все те же 8 Гц – связана с нашей индивидуальной умственной деятельностью. Следовательно, извне, причем из непосредственной близости, в головной мозг человека поступают сигналы, которые способны резонансным образом взаимодействовать с собственной биоэлектрической активностью головного мозга и тем самым нарушать его функции. Такие изменения заметны на электроэнцефалограмме и не исчезают длительное время после окончания разговора.

Сообщают, что в Америке каждый сотрудник NASA имеет при себе приборчик – индивидуальный источник «полезных» электромагнитных волн в диапазоне волн Шумана, для улучшения самочувствия при «подстройке» к естественным природным ритмам.

А вот пчелы… Пчелы вымирают. По заключению ученых немецкого университета Кобленц-Ландау, в США и в некоторых странах Европы погибло до 70% пчелиных семей. Их гибель связывают с потерей ориентации под воздействием техногенных электромагнитных полей, порождаемых мощными антеннами сотовой связи.

Человечество как вид обладает необычайным потенциалом, который едва только начали изучать. Дар творчества, интуиция, талант – без этих качеств человек не смог бы создать тот прекрасный мир, в котором он живет. А что, если, окутанные антропогенным электромагнитным смогом, разрушающим тонкие настройки взаимосвязей в этом изменчивом, колеблющемся мире, мы потеряем свои бесценные дары?

…Рассвет. На зыбкой границе между сном и бодрствованием Земля посылает нам свой утренний привет на частоте 7,8 герц – частоте альфа-ритма нашего мозга. Что бы ни происходило, мы в резонансе со своей Землей и со всем живым на ней.

Источник – выдающиеся из всех известных изобретений Теслы связаны с понятием резонанса. Тесла считал резонанс ключом к пониманию и управлению любой системой, природной или рукотворной. Каждая система, по его мнению, обладает некой «собственной частотой колебания». Таких частот может быть несколько, они являются своего рода «паспортом», «удостоверением личности» любой системы. Любые системы могут взаимодействовать, будучи настроенными друг на друга. Это очень легко объяснить на примере человеческих отношений: два человека, желающие понять друг друга (то есть «настроенные в резонанс» друг к другу), потратят гораздо меньше времени и сил на решение какой-то проблемы, чем те же два человека, не желающие понимать или просто безразличные. Таким образом, задача человека – не «брать силой» у Природы ее богатства, а уметь настраивать свою технику в резонанс с природными явлениями, чтобы взаимодействие было максимально естественным и эффективным. По этому пути и шел сам Тесла, поражая современников результатами.

Резонанс является одним из интереснейших физических явлений. И чем глубже становятся наши познания об окружающем нас мире, тем явственнее прослеживается роль этого явления, в различных сферах нашей жизни – в музыке, медицине, радиотехнике и даже на детской площадке.

Каков же смысл этого понятия, условия его возникновения и проявление?

Собственные и вынужденные колебания. Резонанс

Вспомним простое и приятное развлечение – раскачивание на подвесных качелях.

Прикладывая в нужный момент совсем незначительное усилие, ребёнок может раскачивать взрослого. Но для этого частота воздействия внешней силы должна совпасть с собственной частотой раскачивания качелей. Только в этом случае амплитуда их колебаний заметно вырастет.

Итак, резонанс это явление резкого возрастания амплитуды колебаний тела, когда частота его собственных колебаний совпадет с частотой действия внешней силы.

Прежде всего, разберемся в понятиях – собственные и вынужденные колебания. Собственные – присущи всем телам – звёздам, струнам, пружинам, ядрам, газам, жидкостям… Обычно они зависят от коэффициента упругости, массы тела и других его параметров. Такие колебания возникают под воздействием первичного толчка, осуществляемой внешней силой. Так, чтобы привести в колебания груз, подвешенный на пружине, достаточно оттянуть его на некоторое расстояние. Возникшие при этом собственные колебания будут затухающими, поскольку энергия колебаний затрачивается на преодоление сопротивления самой колебательной системы и окружающей среды.

Вынужденные колебания возникают при воздействии на тело сторонней (внешней) силы с определенной частотой. Эту стороннюю силу ещё называют вынуждающей силой. Очень важно, чтобы эта внешняя сила действовала на тело в нужный момент и в нужном месте. Именно она восполняет потери энергии и увеличивает её при собственных колебаниях тела.

Механический резонанс

Очень ярким примером проявления резонанса является несколько случаев обрушения мостов, когда по ним строевым шагом проходила рота солдат.

Чеканный шаг солдатских сапог совпал с собственной частотой колебаний моста. Он стал колебаться с такой амплитудой, на которую его прочность не была рассчитана и… развалился. Тогда и родилась новая воинская команда «…не в ногу». Она звучит, когда пешая или конная рота солдат проходит по мосту.

Если вам случалось путешествовать на поезде, то самые внимательные из вас обратили внимание на заметные покачивания вагонов, когда его колеса попадают на стыки рельс. Это так вагон откликается, т. е. резонирует с колебаниями, возникающими при преодолении этих зазоров.

Корабельные приборы снабжают массивными подставками или подвешивают на мягких пружинах, чтобы избежать резонанса этих корабельных деталей с колебаниями корабельного корпуса. При запуске корабельных двигателей судно так может войти в резонанс с их работой, что это грозит его прочности.

Приведенных примеров достаточно, чтобы убедиться в необходимости учитывать резонанс. Но мы иногда и используем механический резонанс, не замечая этого. Выталкивая машину, застрявшую в дорожной грязи, водитель и его добровольные помощники вначале раскачивают её, а затем дружно толкают вперёд по направлению движения.

Раскачивая тяжелый колокол, звонари тоже неосознанно используют это явление.

Они ритмично в такт с собственными колебаниями языка колокола, дергают за прикрепленный к нему шнур, всё увеличивая амплитуду колебаний.

Существуют приборы, измеряющие частоту электрического тока. Их действие основано на использовании резонанса.

Акустический резонанс

На страницах нашего сайта мы познакомили вас с важнейшими сведениями о звуке. Продолжим наш разговор, дополнив его примерами проявления акустического или звукового резонанса.

Для чего у музыкальных инструментов, особенно у гитары и скрипки такой красивый корпус? Неужели лишь для того, чтобы красиво выглядеть? Оказывается, нет. Он нужен для правильного звучания, всей издаваемой инструментом звуковой палитры. Звук, издаваемый самой гитарной струной достаточно тихий. Чтобы его усилить струны, располагают поверх корпуса, имеющего определенную форму и размеры. Звук, попадая внутрь гитары, резонирует с различными частями корпуса и усиливается.

Сила и чистота звука зависит от качества дерева, и даже от лака, которым покрыт инструмент.

Имеются резонаторы и в нашем голосовом аппарате. Их роль выполняют самые различные воздушные полости, окружающие голосовые связки. Они-то усиливают звук, формируют его тембр, усиливая именно те колебания, частота которых близка к их собственной. Умение использовать резонаторы своего голосового аппарата – это одна из сторон таланта певца. Им в совершенстве владел Ф.И. Шаляпин.

Рассказывают, что когда этот великий артист пел во всю мощь, гасли свечи, тряслись люстры и трескались гранёные стаканы.

Т.е. явление звукового резонанса играет громадную роль в восхитительном мире звуков.

Электрический резонанс

Не миновало это явление и электрические цепи. Если частота изменения внешнего напряжения совпадет с частой собственных колебаний цепи, то может возникнуть электрический резонанс. Как всегда он проявляется в резком возрастании и силы тока и напряжения в цепи. Это чревато коротким замыкание и выходом из строя приборов, включённых в цепь.

Однако именно резонанс позволяет нам настроиться на частоту определенной радиостанции. Обычно на антенну поступает множество частот от различных радиостанций. Вращая ручку настройки, мы меняем частоту приёмного контура радиоприёмника.

Когда одна из пришедших на антенну частот совпадет с этой частотой, тогда мы и услышим эту радиостанцию.

Волны Шумана

Между поверхностью Земли и ее ионосферой существует слой, в котором очень хорошо распространяются электромагнитные волны. Этот небесный коридор называют волноводом. Рождающиеся здесь волны могут несколько раз огибать Землю. Но откуда они берутся? Оказалось, что они возникают при разрядах молний.

Профессор Мюнхенского технического университета Шуман рассчитал их частоту. Выяснилось, что она равна 10 Гц. Но именно с таким ритмом происходят колебания человеческого мозга! Этот удивительный факт не мог быть простым совпадением. Мы живём внутри гигантского волновода, который своим ритмом управляет нашим организмом. Дальнейшие исследования подтвердили это предположение. Оказалось, что искажение волн Шумана, например, при магнитных бурях ухудшает состояние здоровья людей.

Т.е. для нормального самочувствия человека ритм важнейших колебаний человеческого организма должен резонировать с частотой волн Шумана.

Электромагнитный смог от работы бытовых и промышленных электроприборов искажают природные волны Земли, и разрушает наши тонкие взаимосвязи со своей планетой.

Законам резонанса подчинены все объекты Вселенной. Этим законам подчиняются даже взаимоотношения людей. Так, выбирая себе друзей, мы ищем себе подобных, с которыми нам интересно, с которыми находимся «на одной волне».

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

в группе ВКонтакте

А ещё – спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

Вы можете оставить комментарий к докладу.

Резонанс – это резкий рост амплитуды вынужденных колебаний, который наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами колебательной системы. Увеличение амплитуды происходит при совпадении внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи резонансных явлений можно выделить и/или усилить даже совсем слабые гармонические колебания. Резонанс – явление, заключающееся в том, что колебательная система оказывается особенно отзывчивой на воздействие определённой частоты вынуждающей силы.

В нашей жизни довольно много ситуаций, в которых проявляется резонанс. Например, если к струнному музыкальному инструменту поднести звенящий камертон, то акустическая волна, исходящая от камертона, вызовет вибрацию струны настроенной на частоту камертона, и она сама зазвучит.

Еще один пример, всем известный эксперимент с тонкостенным бокалом. Если измерить частоту звука, с которой звенит бокал, и, подать звук с такой же частотой от генератора частот, но с большей амплитудой, через усилитель и динамик обратно на бокал, его стенки входят в резонанс с частотой звука идущего от динамика и начинают вибрировать. Увеличение амплитуды этого звука до определенного уровня приводит к разрушению бокала.

Биорезонанс: с Древней Руси и до наших времен

Наши православные предки, ещё за десятки тысяч лет до прихода христианства на Русь хорошо знали о силе колокольного звона и старались в каждой деревне установить колокольню! Благодаря чему в средневековье Русь, богатая церковными колоколами, избегала опустошительных эпидемий чумы в отличии от Европы (Галлии), в которой святые инквизиторы на кострах сожгли не только всех учёных и ведающих, но и все древние «еретические» книги, написанные на глаголице, хранившие уникальные знания наших предков, в том числе и о силе резонанса!

Таким образом, все православные знания, накопленные веками, были запрещены, уничтожены и подменены новой христианской верой. При этом по сей день данные о биорезонансе находятся под запретом. Даже спустя века любая информация о методах лечения, не приносящих прибыль фармацевтической промышленности, умалчивается. В то время как ежегодный многомиллиардный оборот фармацевтики растет с каждым годом.

Яркий пример применения резонансных частот на Руси, и это факт, от которого нельзя отвертеться. Когда в Москве в 1771 году (1771 г.) вспыхнула эпидемия чумы, Екатерина II отправила из Петербурга графа Орлова с четырмя лейб-гвардиями и огромным штатом врачей. Вся жизнь в Москве была парализована. Дабы отогнать «моровые поветрия» миряне окуривали жилища, на улицах разводили огромные костры, и вся Москва была окутана черным дымом, так как тогда считалось, что чума распространяется по воздуху, но это мало помогало. А ещё изо всех сил били в набат (самый большой колокол) и во все колокола меньшего размера в течении 3-х дней подряд, так как свято верили, что колокольный звон отведёт от города страшную беду. Через несколько дней эпидемия стала отступать. «В чем секрет?» – спросите Вы. На самом деле ответ лежит на поверхности.

А теперь рассмотрим небезызвестный пример использования биорезонанса в наше время. С целью соблюдения чистоты эксперимента, медики в палату с онкологическими больными поставили металлические пластины, наподобие тех, что использовались в древних монастырях, чтобы колокола у пациентов не могли ассоциироваться с церковью, и, рождаемое поневоле самовнушение, не могло существенно повлиять на результаты исследований. При подборе индивидуальных частот для каждого больного использовалось множество титановых пластин различного размера. Итог превзошел все ожидания!

После воздействия акустических волн определённой частоты на биологически активные точки пациентов у 30% больных прекратился болевой синдром, и они смогли уснуть, а ещё у 30% больных прекратились боли, не снимавшиеся самыми сильными наркотическими анестетиками!

В настоящее время, для достижения эффекта резонанса нет необходимости использовать огромные колокола, а есть уникальная возможность, применять достижения науки и техники, созданные электронные приборы на основе частотного резонанса, иными словами приборы биорезонансной терапии Smart Life.

Эффект резонанса в биологических структурах можно вызвать при помощи:

Акустических волн

Механического воздействия

Электромагнитных волн видимого и радиочастотного диапазонов

Импульсов магнитного поля

Импульсов слабого электрического тока

Импульсного теплового воздействия

То есть, эффект резонанса в биологических структурах можно вызывать внешним воздействием и любыми физическими явлениями, возникающими в процессе биохимических реакций внутри живой клетки. Причём каждая биологическая структура имеет свой уникальный частотный спектр, сопровождающий биохимические процессы и откликается на внешнее воздействие, как основной резонансной частоты, так и высших или низших гармоник от основной частоты, с амплитудой во столько раз большей, на сколько эти гармоники отстоят от частоты основного резонанса.

Как в повседневной жизни можно использовать силу резонанса, и какой же метод воздействия выбрать?

Акустические волны

Угадайте, что происходит с зубным камнем во время его удаления, при помощи ультразвука в кабинете у стоматолога или при разрушении камней в почках? Ответ очевиден. И без сомнения, акустическое воздействие – это прекрасная возможность для исцеления организма, если бы не одно «но». Колокола много весят, дорого стоят, создают сильный шум, и могут использоваться исключительно стационарно.

Магнитное поле

Чтобы вызвать хотя бы сколь-нибудь ощутимый эффект от воздействия пульсирующего магнитного поля на всё тело, необходимо изготовить электромагнит огромных размеров и массой пару тонн, он будет занимать пол комнаты и потреблять очень много электроэнергии. Инертность системы не позволит использовать его на высоких частотах. Маленькие электромагниты можно использовать лишь локально из-за малого радиуса действия. Также нужно точно знать зоны на теле и частоту воздействия. Вывод неутешителен: использовать магнитное поле для терапии заболеваний экономически не целесообразно в домашних условиях.

Электрический ток

Электромагнитные волны

Для метода частотного резонанса можно использовать радиоволны с несущей частотой от 10 кГц до 300 МГц, так как в этом диапазоне самый низкий коэффициент поглощения ЭМВ нашим телом и оно для них прозрачно, а также электромагнитные волны в видимом и инфракрасном спектре. Видимый красный свет с длиной волны от 630 нм до 700 нм проникает в ткани на глубину до 10 мм, а инфракрасный свет от 800 нм до 1000 нм проникает на глубину до 40 мм и глубже, вызывая ещё и некоторое тепловое воздействие при торможении в тканях. Для воздействия на биологически активные зоны на поверхности кожи, можно использовать радиоволны с несущей частотой до ~ 50 ГГц

Как на звук и световые волны влияет принцип резонанса? Что такое вибрации и резонансные частоты объектов? Какие повседневные примеры резонанса можно встретить в жизни? Как разбить бокал с помощью голоса? Если присмотреться, то можно увидеть примеры резонанса повсюду. Вот только некоторые из них несут пользу, а другие – вред.

Что такое резонанс?

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как люди создают прекрасную музыку с помощью обыкновенных бокалов? По мере повышения воздействия на стекло звуковыми волнами оно может даже разбиться. Световые волны также взаимодействуют особыми способами с объектами вокруг себя. Поведение звуковых и световых волн объясняет, почему люди слышат звуки музыкальных инструментов и различают цвета. Изменения волновой амплитуды вызваны важным принципом, который называется резонансом. Примерами влияния на передачу звука и света являются вибрации.

Звуковые волны происходят от механических колебаний в твердых телах, жидкостях и газах. Световые волны исходят из вибрации заряженных частиц. Объекты, заряженные частицы и механические системы обычно имеют определенную частоту, на которой они склонны вибрировать. Это называется их резонансной частотой или их собственной частотой. Некоторые объекты имеют две или более резонансных частот. Пример резонанса: когда вы едете по ухабистой дороге, и ваш автомобиль начинает прыгать вверх и вниз – это пример колебания вашей машины на своей резонансной частоте, вернее резонансная частота амортизаторов. Вы можете заметить, что когда вы едете в автобусе, частота отскока немного медленнее. Это потому, что амортизаторы шины имеют более низкую резонансную частоту.

Когда звуковая или световая волна ударяет по объекту, она уже вибрирует на определенной частоте. Если эта частота будет соответствовать резонансной частоте объекта, то это приведет к тому, что вы получите резонанс. Он возникает, когда амплитуда колебаний объекта увеличивается за счет соответствующих колебаний другого объекта. Эту связь трудно представить без примера.

Резонанс и световые волны

Взять, к примеру, типичную световую волну (это поток белого света, который исходит от солнца) и направить ее на темный объект, пусть это будет черная змея. Молекулы в коже пресмыкающегося имеют набор резонансных частот. То есть электроны в атомах стремятся вибрировать на определенных частотах. Свет, спускающийся с солнца, – белый свет, который имеет многосоставную частоту.


Сюда входят красный и зеленый, синий и желтый, оранжевый и фиолетовый. Каждая из этих частот поражает кожу змеи. И каждая частота приводит к вибрации другого электрона. Желтая частота резонирует с электронами, резонансная частота которых желтая. Синяя частота резонирует с электронами, резонансная частота которых синяя. Таким образом, кожа змеи в целом резонирует с солнечным светом. Змея кажется черной, потому что ее кожа поглощает все частоты солнечного света.

Когда световые волны резонируют с объектом, они заставляют электроны вибрировать с большими амплитудами. Световая энергия поглощается объектом, и человеческому глазу не заметно, что свет возвращается обратно. Объект выглядит черным. Что делать, если объект не поглощает солнечный свет? Что если ни один из его электронов не резонирует со световыми частотами? Если резонанс не возникает, то вы получите передачу, пропускание световых волн через объект. Стекло кажется прозрачным, потому что оно не поглощает солнечный свет.

Свет все еще вызывает вибрации электронов. Но поскольку он не соответствует резонансным частотам электронов, колебания очень малы и проходят от атома к атому через весь объект. Объект без резонанса будет иметь нулевое поглощение и 100 % передачу, например стекло или вода.


Музыка и резонанс звуковых волн

Резонанс для звука работает так же, как и для света. Когда один объект вибрирует на частоте второго объекта, тогда первый заставляет второй вибрировать с высокой амплитудой. Так возникает акустический резонанс. Примером служит игра на любом музыкальном инструменте. Акустический резонанс отвечает за музыку, создаваемую трубой, флейтой, тромбоном и многими другими инструментами. Как работает это удивительное явление? Можно привести пример резонанса, который имеет положительный эффект.

Пройдя в собор, где играет органная музыка, можно заметить, что вся стена заполнена огромными трубами всех размеров. Некоторые из них очень короткие, а другие доходят до потолка. Для чего нужны все трубы? Когда начинает играть прекрасная музыка, можно понять, что звук исходит от труб, он очень громкий и, кажется, заполняет весь собор. Как такие трубы могут звучать так громко? Во всем виноват акустический резонанс, и он не является единственным инструментом, который использует это удивительное явление.


Создание звуковых волн

Чтобы понять, что происходит, вам сначала нужно немного узнать о том, как звук проходит по воздуху. Звуковые волны создаются, когда что-то вызывает вибрацию молекул воздуха. Затем эта вибрация перемещается, как волна, наружу во всех направлениях. Когда волна проходит по воздуху, есть области, где молекулы сжимаются ближе друг к другу, и области, где молекулы вытягиваются дальше друг от друга. Расстояние между последовательными сжатиями или расширениями известно как длина волны. Частота измеряется в единицах Герца (Гц), а один Герц соответствует одной скорости сжатия волны в секунду.

Люди могут обнаруживать звуковые волны с частотами от 20 до 20 000 Гц! Однако они не все звучат одинаково. Некоторые звуки высокие и скрипучие, в то время как другие низкие и глубокие. То, что вы на самом деле слышите, – это разница в частоте. Итак, как частота относится к длине волны? Скорость звука немного меняется в зависимости от температуры воздуха, но обычно она составляет около 343 м/с. Поскольку все звуковые волны движутся с одинаковой скоростью, частота будет уменьшаться по мере увеличения длины волны и возрастать при уменьшении длины волны.


Вредный резонанс: примеры

Часто люди принимают мостостроение и безопасность как должное. Однако иногда происходят катастрофы, заставляющие поменять свою точку зрения. 1 июля 1940 года в Вашингтоне был открыт мост Такома-Нэрроуз. Это был подвесной мост, третий по величине в мире для своего времени. Во время строительства мост получил прозвище «Галопирование Герти» из-за того, как он качался и сгибался на ветру. Это волнообразное колебание в конце концов привело к его крушению. Мост рухнул 7 ноября 1940 года во время бури, всего через четыре месяца его эксплуатации. Прежде чем узнавать о резонансной частоте и о том, что это связано с катастрофой моста Такома-Нэрроуз, сначала нужно понять что-то, называемое гармоническим движением.


Когда у вас есть объект, периодически колеблющийся назад и вперед, мы говорим, что он испытывает гармоническое движение. Один прекрасный пример проявления резонанса, испытывающего гармоническое движение, – свободная подвесная пружина с прикрепленной к ней массой. Масса заставляет пружину растягиваться вниз, пока в конце концов пружина не сжимается назад, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Этот процесс продолжает повторяться, и мы говорим, что пружина находится в гармоническом движении. Если вы посмотрите видео с моста Такома-Нэрроуз, то увидите, что он колебался, прежде чем рухнул. Он проходил гармоническое движение, как пружина с прикрепленной к ней массой.

Резонанс и качели

Если вы один раз толкнете своего друга на качелях, они несколько раз будут совершать колебательные движения и через некоторое время остановятся. Эта частота, когда колебание самопроизвольно колеблется, называется собственной частотой. Если вы даете толчок каждый раз, когда ваш друг возвращается к вам, он будет качаться все выше и выше. Вы нажимаете с частотой, аналогичной собственной частоте, и амплитуда колебаний возрастает. Такое поведение называется резонансом.


Несомненно, это один из примеров полезного резонанса. Среди прочих нагревание пищи в микроволновой печи, антенна на радиоприемнике, принимающем радиосигнал, игра на флейте.


На самом деле, есть также множество плохих примеров. Разрушение стекла высоким тональным звуком, разрушение моста легким ветерком, обрушение зданий при землетрясениях – все это примеры резонанса в жизни, которые не просто вредные, но и опасные, в зависимости от силы воздействия.


Разрушительная сила звука

Многие наверняка слышали о том, что винный бокал можно разбить голосом оперной певицы. Если вы слегка ударите бокал ложкой, он будет «звонить», как колокол, на своей резонансной частоте. Если на стекло оказывается звуковое давление на определенной частоте, оно начинает вибрировать. По мере того как стимул продолжается, вибрация в бокале накапливается до тех пор, пока он не разрушится, когда будут превышены механические пределы.


Примеры полезного и вредного резонанса повсюду. Микроволны окружают все вокруг, от микроволновой печки, которая разогревает пищу без применения внешнего тепла, до вибраций в земной коре, приводящих к разрушительным землетрясениям.

Идя по доске, перекинутой через ров, можно попасть шагами в резонанс с собственным периодом системы (доски с человеком на ней), и доска начинает тогда сильно колебаться (изгибаться вверх и вниз). То же самое может случиться и с мостом, по которому проходит войсковая часть или проезжает поезд (периодическая сила обусловливается ударами ног или ударами колес на стыках рельсов). Так, например, в 1906г. в Петербурге обрушился так называемый Египетский мост через реку Фонтанку. Это произошло при переходе через мост кавалерийского эскадрона , причем четкий шаг лошадей, отлично обученных церемониальному маршу, попал в резонанс с периодом моста. Для предотвращения таких случаев войсковым частям при переходе через мосты приказывают обычно идти не «в ногу», а вольным шагом. Поезда же большей частью переезжают мосты на медленном ходу, чтобы период ударов колес о стыки рельсов был значительно больше периода свободных колебаний моста. Иногда применяют обратный способ «расстройки» периодов: поезда проносятся через мосты на максимальной скорости. Случается, что период ударов колес на стыках рельсов совпадает с периодом колебаний вагона на рессорах, и вагон тогда очень сильно раскачивается. Корабль также имеет свой период качаний на воде. Если морские волны попадают в резонанс с периодом корабля, то качка становится особенно сильной. Капитан меняет тогда скорость корабля или его курс. В результате период волн, набегающих на корабль, изменяется (вследствие изменения относительной скорости корабля и воли) и уходит от резонанса. Неуравновешенность машин и двигателей (недостаточная центровка, прогиб вала) является причиной того, что при работе этих машин возникает периодическая сила, действующая на опору машины – фундамент, корпус корабля и т. п. Период силы может совпасть при этом с периодом свободных колебаний опоры или, например, с периодом колебаний изгиба самого вращающегося вала или с периодом крутильных колебаний этого вала. Получается резонанс, и вынужденные колебания могут быть настолько сильны, что разрушают фундамент, ломают валы и т. д. Во всех таких случаях принимаются специальные меры, чтобы избежать резонанса или ослабить его действие (расстройка периодов, увеличение затухания – демпфирование и др.). Очевидно, для того чтобы с помощью наименьшей периодической силы получить определенный размах вынужденных колебаний, нужно действовать в резонанс. Тяжелый язык большого колокола может раскачать даже ребенок, если он будет натягивать веревку с периодом свободных колебаний языка. Но самый сильный человек не раскачает язык, дергая веревку не в резонанс.

просто и понятно о его сути в физике

Определение
  • Добротность

  • Виды и примеры

  • Опасность и польза

  • Видео
  • Почему солдатам, обычно марширующим строевым шагом при пересечении моста дается команда идти «вольно»? Потому, что маршируя по мосту, они могут его обрушить. Происходит это вследствие интересного физического явления – резонанса. Впрочем, явление резонанса активно употребляется не только в физике. К примеру, термин «общественный резонанс» означает реакцию большого количества людей на какое-то событие, будь-то политическое, экономическое, социальное. Но в нашей статье мы поговорим именно о физическом резонансе, его значении в физике, причинах и наиболее ярких примерах из жизни.

    Определение

    Первым, кто дал определение того, что такое резонанс был великий итальянский ученый Галилео Галлией, активно занимающийся не только астрономическими наблюдениями, но и работой с маятником, теорией струн и многими другими вещами в физике.

    Итак, в переводе с латыни слово «резонанс» буквально означает «откликаюсь», и означает физическое явление, при котором собственные колебательные движения, становясь вынужденными, многократно увеличивают свою амплитуду, отвечая на воздействия внешней среды.

    Или если по-простому, то резонанс это отклик на некий раздражитель извне, это синхронизация частот колебаний (количества колебаний в секунду) определенного тела (или целой системы) с внешней силой, которая воздействует на него. Вследствие физического резонанса всегда происходит увеличение амплитуды колебаний тела или системы.

    Представьте себе детские качели, чтобы раскатать их сильнее, вам необходимо прикладывать силу таким образом, чтобы ее колебания совпадали с колебаниями самой качели. Как результат таких действий качели будут раскачиваться все сильнее и сильнее, или говоря по-научному – амплитуда их колебаний будет увеличиваться. Детские качели, пожалуй, самый простой и яркий пример резонанса из нашей жизни.

    Впрочем, есть у резонанса и свой антипод – диссонанс. Диссонанс (с латыни переводится как «разногласящий») – прямо противоположное явление, означающее несовпадение, несоответствие. Если к тем же раскаченным качелям начать прикладывать силу хаотически, то есть хаотически их дергать туда-сюда, то вскоре они остановятся, амплитуда их движения снизится до нуля. Или еще один наглядный пример: если вы жарким летним днем выйдете на улицу в шубе, это тоже будет диссонанс, так как ваша одежда будет совершенно не соответствовать погоде.

    Добротность

    Резонанс в физике часто связан с добротностью. Что это такое? Под добротностью понимается степень отзывчивости колебательной системы, уровень интенсивности ее отклика. На все том же примере с качелями можно представить, что есть две качели, одни из них старые и ржавые, а вторые новые, недавно построенные. Чтобы раскачать старые и ржавые качели нужно приложить намного больше усилий, нежели новые, то есть добротность у старых качелей (яко колебательной системы) будет в разы ниже, чем у качелей новых.

    Логично, что разные показатели добротности приводят к разным последствиям:

    • При низкой степени добротности колебательная система не будет сохранять долгое время вынужденные колебания, и очень скоро возвратится к естественным колебаниям.
    • В определенных ситуациях высокая добротность может быть опасной, так как сильный резонанс и многократное увеличение амплитуды колебаний приведет к разрушению физического тела.

    Виды и примеры

    Только в самой физике различают такие виды резонанса как:

    • Механический резонанс – это все те же вышеупомянутые качели, резонанс моста от проходящей роты солдат, резонанс колокольного звона и т. д. Одним словом, резонанс, вызванный механическими воздействиями.
    • Акустический резонанс – это резонанс, благодаря которому работают все струнные музыкальные инструменты: гитара, скрипка, лютня, балалайка, банджо и т. д. К слову корпус музыкальных инструментов неспроста имеет свою форму. Звук, издаваемый струной при щипке, попадает внутрь корпуса и там вступает в резонанс со стенками, что в результате приводит к его усилению. По этой причине качество звучания той же гитары сильно зависит от того материала, из которого она сделана и даже от лака которым она покрыта.
    • Электрический резонанс – представляет собой совпадение частоты колебаний внешнего напряжения с частотой колебаний электрической цепи, по которой идет ток.

    Помимо этих чисто физических резонансов есть еще уже упомянутый нами общественный резонанс – яркий отклик общества на какое-то событие (обычно политическое или экономическое), например брекзит Британии, ее выход из Европейского союза вызвал широкий общественный резонанс во многих странах Европы и особенно, разумеется, в самой Британии.

    Есть также и когнитивный резонанс – это полное совпадение во взглядах и мнениях. Например, вы познакомились с новым человеком, а он думает так же как вы, у вас абсолютно схожие взгляды, вкусы, предпочтения, тогда имеет место когнитивный резонанс. И противоположное явление – когнитивный диссонанс, когда вы абсолютно не согласны с кем-то или чем-то, абсолютно не принимаете происходящего. (Например, автор этой статьи, оказавшись в каком-нибудь украинском бюрократическом учреждении, будь-то Жеке, БТИ или налоговой испытывает настоящий когнитивный диссонанс)).

    Опасность и польза

    Резонанс, как и любое другое физическое явление, сам по себе не является ни плохим, ни хорошим, так как может приносить как пользу, так и вред. Например, именно резонанс помогает вытащить автомобиль, застрявший в грязи или снегу – планомерное раскачивание авто, то взад, то вперед с увеличением амплитуды колебаний помогает освободить его из плена.

    А вот хрестоматийный негативный пример действия резонанса описан в самом начале нашей статьи, и связан с мостами. Если рота солдат строевым шагом пройдет по мосту, то может если и не обрушить его, то значительно повредить, потому, что вызовет сильный резонанс собственных колебаний поверхности моста с колебаниями от марша «нога в ногу» сотен солдат.

    Впрочем, сильный резонанс моста может случиться и не только от марширующей роты солдат, конструкторам и архитекторам давно известно такое понятие как «Такомский мост» – это мост построенный с сильными нарушениями строительных норм. Дело в том, что в 40-х годах еще XIX века в США произошло обрушение висячего моста. Причиной обрушения был резонанс. Но рота солдат по мосту не маршировала, виновником на этот раз был ветер – колебания ветра вступили в резонанс с собственными колебаниями конструкции моста и в результате вызвали его обрушение.

    С тех пор технологии строительства мостов претерпели значительные изменения, а инженеры, конструкторы и архитекторы при проектировании своих объектов обязательно принимают в расчет явление резонанса. Этот феномен необходимо учитывать не только при строительстве мостов, но и при возведении высотных зданий, антенн, высоких опор, словом всего того, что теоретически может войти в резонанс с воздушными потоками.

    Видео

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.


    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.


    “Полезные пожиратели”. Что будет с нами, если все вирусы исчезнут?

    • Рейчел Нюэр
    • BBC Future

    Автор фото, Science Photo Library

    Подпись к фото,

    Вот так выглядел вирус испанского гриппа, в 1918 году унесшего жизни от 50 до 100 млн человек (по разным оценкам)

    Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим – и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит “убить победителя”?

    Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся, благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.

    За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стало, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.

    И нынешняя пандемия Covid-19 – лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.

    Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.

    Боюсь, это было бы смертельной ошибкой. Фактически, куда более смертельной, чем любой из самых свирепых вирусов.

    “Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен – примерно на день-полтора. А потом мы бы все умерли, вот и всё, – говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. – Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них”.

    В общем, как говорит Сусана Лопес Шаритон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики, “без вирусов нам конец”.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    Некоторые вирусы сберегают здоровье грибам и растениям

    Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.

    Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.

    Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких – подавляющее большинство.

    Но одно ученые точно знают уже сейчас: без вирусов наша планета, какой мы ее знаем, перестала бы существовать. Да и если бы мы даже задались целью истребить все вирусы на Земле, это практически невозможно.

    Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми всё непросто.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    Без вирусов наша планета перестала бы существовать

    Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их – миллионы.

    “Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, – говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. – Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены”.

    Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека. “Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, – говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. – Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас”.

    Полезные пожиратели

    По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) – невероятно важны. Их название происходит от греческого “пожираю”, и именно этим они и занимаются.

    “В мире бактерий они – самые главные хищники, – говорит Голдберг. – Без них нам пришлось бы туго”.

    Фаги – главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.

    Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) – микроорганизмы. И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете – процесс, который становится возможным, благодаря вирусам.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    В океане 90% всего живого – микроорганизмы

    Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.

    “Когда нет смерти, тогда нет и жизни, потому что жизнь полностью зависит от рециркуляции материалов, – подчеркивает Саттл. – Вирусы очень важны для такой утилизации”.

    Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.

    Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, “приходит вирус и уничтожает их”, говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.

    Процесс этот называется “убить победителя” и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего – пандемии тому доказательство.

    “Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального”, – подчеркивает Саттл.

    Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.

    “Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, – говорит Саттл. – Всё захватят несколько видов, остальные вымрут”.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    По словам экспертов, без вирусов наша планета утратила бы значительную часть биологического разнообразия

    Для некоторых организмов вирусы критически важны для выживания или для того, чтобы получить конкурентоспособное преимущество.

    Например, ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.

    Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.

    “Эти вещи пока еще не до конца исследованы, но мы находим все больше и больше примеров такого тесного взаимодействия с вирусами как важнейшего элемента экосистем”, – говорит Саттл.

    Руссинк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этому. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибов, которая сожительствует с определенным видом трав в Йеллоустонском национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим геотермальным ландшафтом и гейзерами – прим. Би-би-си), и обнаружили: вирус, заразивший гриб, позволяет траве более успешно выдерживать геотермальные температуры почвы.

    “Когда присутствуют все три элемента – вирус, гриб и трава, тогда травы могут расти на горячей почве, – рассказывает Руссинк. – Один гриб без вируса не способен сделать такое”.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    В Йеллоустонском национальном парке некоторые виды травы стали более устойчивы к высоким температурам – благодаря вирусу

    Руссинк и ее коллеги обнаружили, что грибы обычно передают вирусы “по наследству” – из поколения в поколение. И хотя ученым еще не удалось выяснить функцию большинства из этих вирусов, можно заключить, что они чем-то помогают грибам.

    “Иначе зачем растениям за них цепляться?” – рассуждает Руссинк.

    И если все эти полезные вирусы исчезнут, то травы и другие организмы, в которых они сейчас живут, ослабнут, а возможно и погибнут.

    Под защитой вирусов

    Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.

    Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.

    Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).

    Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.

    Автор фото, Science Photo Library

    Подпись к фото,

    Вирус герпеса делает мышей – и, очень возможно, людей – менее подверженными некоторым бактериальным инфекциям

    Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.

    Кроме того, вирусы – это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний. Фаготерапия (лечение инфекционных больных и бактерионосителей препаратами бактериофага), которую в Советском Союзе начали применять еще с 1920-х годов, использует вирусы для уничтожения бактериальных инфекций.

    Сегодня это – быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий – в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.

    “Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы”, – подчеркивает Саттл.

    Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.

    Нацеленные на уничтожение вредоносных бактерий или на раковые клетки, терапевтические вирусы действуют как “микроскопические крылатые ракеты, наводящиеся и попадающие точно в цель”, отмечает Голдберг.

    “Нам нужны такие вирусы, которые выведут нас на новую ступень терапии, терапию нового поколения”.

    Поскольку вирусы постоянно мутируют и реплицируются (размножаются), они представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут быть использованы другими организмами.

    Вирусы внедряются в клетки других существ и захватывают их инструменты размножения.

    Если такое случается в клетке зародышевой линии (яйцеклетки и спермы), код вируса может передаваться из поколения в поколение и стать ее постоянной частью.

    “Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, – отмечает Голдберг. – Включение нового ДНК в геном – это основной способ эволюции”.

    Другими словами, исчезновение всех вирусов отразится на эволюционном потенциале всей жизни на нашей планете. В том числе и homo sapiens.

    Вирусные элементы составляют около 8% человеческого генома, а геномы млекопитающих в целом приправлены примерно 100 000 остатками генов, когда-то принадлежавших вирусам.

    Код вирусов – это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.

    Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.

    Автор фото, Getty Images

    Подпись к фото,

    Именно древние ретровирусы ответственны за то, что люди способны к живорождению

    Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.

    Вот что писали авторы того открытия в 2018 году в журнале PLOS Biology: “Очень соблазнительно поспекулировать на тему того, что беременность у людей могла бы протекать совершенно иначе (а то и не существовала бы вообще), если бы наших предков в процессе эволюции не затронули бы многие эпохи ретровирусных пандемий”.

    Специалисты считают, что такие частички генетического кода можно встретить у всех форм многоклеточной жизни. “Вероятно, они несут множество функций, о которых нам ничего не известно”, – подчеркивает Саттл.

    Ученые только-только начали открывать способы, с помощью которых вирусы помогают поддерживать жизнь. В конечном счете, чем больше мы узнаем о всех вирусах (не только о патогенах, возбудителях болезней), тем лучше мы будем оснащены для того, чтобы использовать определенные вирусы в мирных целях и разработать эффективную защиту от других вирусов, которые могут привести к очередной пандемии.

    Более того: изучение богатого вирусного многообразия поможет нам более глубоко понять, как работает наша планета, ее экосистемы и организмы.

    По словам Саттла, “нам нужно приложить некоторые усилия, чтобы понять, что происходит и что нас ждет – для нашей же пользы”.

    Больше статей на подобные темы – на сайте BBC Future.

    Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера

    9-10 декабря 2021 г. в Конференц-зале Президентской библиотеки им. Б.Н. Ельцина (г. Санкт-Петербург, Сенатская площадь, д. 3) состоится II Международная научно-практическая конференция по вопросам противодействия новой коронавирусной инфекции и другим инфекционным заболеваниям.

    Организаторы конференции: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера Роспотребнадзора; ФКУЗ Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб» Роспотребнадзора.

    В конференции примут участие ведущие российские и зарубежные учёные, представители стран СНГ, ШОС, Европейского союза, международных организаций, в том числе Всемирной организации здравоохранения.

    В ходе Конференции планируется обсуждение следующих научных вопросов:

    • Эпидемиология новой коронавирусной инфекции. Прогнозы и модели. Противоэпидемические мероприятия. Реагирование. Лечение.
    • Опыт международного сотрудничества по борьбе с COVID-19
    • Молекулярно-генетические характеристики SARS-CoV-2: особенности, изменчивость, распространение.
    • Новая угроза — толчок к развитию диагностических технологий. Новые подходы к диагностике, разработка тест-систем. Национальные стратегии лабораторного тестирования.
    • Особенности формирования иммунного ответа при COVID-19.
    • Результаты серологического мониторинга.
    • Специфическая профилактика. Разработка и испытания вакцин, в том числе в контексте эволюции вируса
    • О реализации распоряжений Правительства Российской Федерации (программ помощи зарубежным партнерам) в сфере содействия
      международному развитию по вопросам борьбы с инфекциями, включая приграничное сотрудничество.  

    Проход в здание Президентской библиотеки им. Б.Н. Ельцина для участников конференции – через главный вход, для представителей СМИ – через служебный вход (подъезд № 2).

    Формат участия в работе Конференции: очно и заочно.

    Для очного участия в Конференции необходимо иметь код доступа, который будет направляться в официальных приглашениях, а также действительный QR-код о вакцинации, QR-код переболевшего или справку о медицинском отводе (необходимо приложить при регистрации).

    Для аккредитации и доступа в здание Президентской библиотеки всем представителям СМИ необходимо пройти регистрацию, указав паспортные и контактные данные, информацию об оборудовании.

    Перед началом работы Конференции 8 декабря 2021 г. Санкт-Петербургским НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера будет организовано обязательное ПЦР-тестирование для участников и представителей СМИ. ПЦР-тестирование будет проводиться в зале «Есенин» гостиницы «Англетер» (ул. Малая Морская, д. 24, 1 этаж).

    Время тестирования: для представителей СМИ – с 12:00 до 16:00; для участников – с 12:00 до 24:00.

    Внимание! ПЦР-тесты других организаций не принимаются!

    Регистрация на очное участие закроется 2 декабря 2021 года в 11:00.

    Сайт конференции: https://pasteur.rbtour.ru/

    Ссылка на регистрацию: https://pasteur.rbtour.ru/registraciya.html

     

    Физически это возможно. Том II – Огонек – Коммерсантъ

    Можно ли с помощью черных дыр перемещаться во времени? Как научиться управлять квантовым хаосом и построить мост между параллельными Вселенными? На эти фантастические вопросы уже ищут ответы физики-теоретики. О черных дырах, которые снова в поле интереса ученых из разных областей науки, «Огонек» поговорил с профессором Калифорнийского технологического института Алексеем Китаевым.

    — Алексей Юрьевич, в последнее время появилось много работ, связанных с черными дырами. Прежде чем перейти к разговору о том, с чем это связано, начнем с начала: что наука знает об этих загадочных объектах?

    — Мы знаем, что черная дыра — это очень массивный, но относительно небольшой объект. У нее настолько сильное гравитационное поле, что изнутри ничто не может вырваться, даже свет. Большинство черных дыр возникает из обычных звезд, которые в конце своей жизни сильно сжимаются, и в какой-то момент наступает коллапс — выглядит это как взрыв.

    — То есть масса остается, а объем исчезает?

    — Да, при этом происходит очень сложный процесс: внутренняя часть превращается в черную дыру или в нейтронную звезду, а оболочка звезды разлетается с большой скоростью. После этого взрыва остается черная дыра с массой в несколько раз больше массы Солнца. Черные дыры возникают и в центрах галактик. Например, в центре нашей галактики есть черная дыра, которая в три миллиона раз тяжелее Солнца.

    Наш человек в Калтехе / Визитная карточка

    Выпускник МФТИ (1986), Алексей Китаев в свои 56 — один из самых авторитетных физиков-теоретиков в мире

    Алексей Китаев начинал путь ученого в Институте теоретической физики им.  Ландау в Черноголовке. В 1999–2001 годах — исследователь в Microsoft Research в США. C 2002-го — профессор престижного Калифорнийского технологического института (Калтех). Сейчас работает там в качестве профессора теоретической физики и компьютерных наук на факультете физики, математики и астрономии, а также на факультете инженерии и прикладных наук. Член Международного консультативного совета Российского квантового центра.

    Всю жизнь исследует загадочное поведение квантовых систем и возможность их применения в квантовом компьютере. Внес важный теоретический вклад в области физики конденсированного состояния, включая квазикристаллы и квантовый хаос. За эти работы получил так называемый грант гениев — стипендию фонда Макартуров. В 2012-м — премию Юрия Мильнера по фундаментальной физике за теоретическую гипотезу внедрения квантовой памяти и устойчивых квантовых вычислений с помощью топологических фаз с непарными майорановскими модами. В 2015-м — медаль Дирака, одну из самых престижных наград, присуждаемых ученым-физикам, за работы в области квантовой теории информации. В своей исследовательской работе главным образом фокусируется на нерешенных концептуальных проблемах физики.

    Подробные комментарии прессе дает крайне редко. Нынешнее интервью «Огоньку» — первое в российской печати.

    А у черных дыр есть имена? Как эта, например, называется?

    — Стрелец A*. По меркам сверхмассивных черных дыр, Стрелец А* — спокойный объект. Но в мае прошлого года он вдруг «ожил»: на пару часов интенсивность излучения в инфракрасном диапазоне выросла в 75 раз — это, кстати, крупнейшее подобное событие за все время наблюдений. Затем активность вернулась на прежний уровень. А в другой галактике есть черная дыра, масса которой в несколько миллиардов раз больше массы Солнца. Именно ее в прошлом году удалось запечатлеть на фото.

    — Это первое в истории фото сверхмассивной черной дыры в галактике М87 журнал Science назвал главным научным прорывом года.

    — На самом деле это не обычное фото. Опубликованная фотография была синтезирована коллаборацией Event Horizon Telescope из изображений со многих радиотелескопов. На ней видно излучение от горячего газа вокруг черной дыры, а в середине изображения — как будто дырка. Это, по сути, тень черной дыры. Так как сама она поглощает свет, мы ее не видим. Более того, когда свет проходит мимо черной дыры, он искривляется. Поэтому размер этой «дырки» на фотографии больше, чем размер черной дыры на самом деле.

    — Когда черные дыры попали в поле интереса ученых?

    — Черные дыры — одни из самых загадочных объектов Вселенной. Они интересны тем, что являются источниками очень мощного гравитационного излучения. Например, когда две черные дыры сливаются в одну, возникает всплеск гравитационных волн, который, что замечательно, мы можем обнаружить на Земле.

    Вообще, идея о том, что свет не сможет вырваться из очень большой звезды, давняя. Об этом более 200 лет назад упоминал Пьер Лаплас. Но по-настоящему она обрела жизнь после того, как в 1915-м Эйнштейн получил уравнения для гравитационного поля, а Карл Шварцшильд нашел для них решение. Надо сказать, что понять и осмыслить это решение было сложно, поэтому понадобилась работа других физиков, чтобы его правильно интерпретировать.

    — Что из него следовало?

    — В частности, что предметы, попавшие в черную дыру, не возвращаются обратно. Они пересекают горизонт событий (точнее, так называемый горизонт будущего, из-за которого можно вернуться, только двигаясь назад во времени). В принципе, предметы могут вылетать из другой области пространства-времени внутри черной дыры, из-за «горизонта прошлого». Однако непонятно, откуда они там возьмутся.

    — Не так давно гравитационные волны, о которых тогда же писал Эйнштейн, были открыты физически.

    — Это произошло почти спустя сто лет после того, как он открыл их теоретически. В первый раз гравитационные волны от слияния двух черных дыр были открыты в 2015-м. По сути, такие волны — это колебания пространства-времени. Но так как пространство само очень жесткое, эти колебания очень слабые.

    — Большинство людей представляют себе пространство как пустоту, в которой что-то происходит, нечто типа пустого склада. А как представить жесткое пространство?

    — Это довольно сложно. Нам, например, тяжело представить, что сумма углов треугольника может отличаться от 180 градусов. Для этого нужно, чтобы пространство деформировалось, искривлялось, шло рябью и так далее. Едущий по улице автомобиль или колышущиеся занавески гонят гравитационную волну и искривляют пространство. Только очень слабо. Ни один детектор не сможет это зафиксировать, потому что, повторюсь, на самом деле пространство очень жесткое.

    Замести следы

    — Так как пощупать черные дыры в центре галактик невозможно и даже наблюдать за ними можно с большой долей условности — лишь по изменениям среды вокруг них, то основной инструмент их изучения, если я правильно поняла,— теория. И сегодня эта область, судя по числу публикаций, стала важной частью мировой науки. Почему именно сейчас?

    — Это связано с тем, что черные дыры порождают много необычных явлений, которые вполне можно изучить теоретически. В каком-то смысле создание подобных теорий — игра ума, но при этом такая игра существенно продвигает наше представление о глобальных законах мироздания, в частности, дает надежду решить одну из основных открытых проблем фундаментальной физики: как совместить квантовую механику и гравитацию (речь о создании так называемой теории всего, о чем ученые мечтают десятки лет.— «О»).

    — Можете назвать лидеров современной теоретической физики, о которых всем стоит знать?

    — Несомненный лидер сегодня — Эдвард Виттен. Он известен работами в теории струн, теории поля и ряде областей математики, в частности, теории узлов (признан физическим сообществом как один из самых талантливых живущих физиков, преемник Эйнштейна.— «О»). Другой безусловный лидер теоретической физики — Хуан Малдасена, профессор физики из Института передовых исследований в Принстоне. Он придумал соответствие между теориями в размерностях N и N+1, что связано с идеей квантовой голографии, о которой мы поговорим позже.

    — В чем смысл вашей нынешней работы?

    — Настоящие черные дыры существуют в космосе. Моя же работа теоретическая, и она в каком-то смысле про игрушечную черную дыру. То есть мы строим математическую модель и рассматриваем теоретические вопросы, игнорируя некоторые свойства настоящего мира.

    Один из интересных вопросов, волнующих сегодня ученых в той области науки, которой я занимаюсь, звучит так: что будет с информацией, которая исчезла в черной дыре? Дело в том, что, согласно классической теории, если информация (говоря упрощенно, речь о любом, в том числе материальном, объекте.— «О») попадет в черную дыру, то она бесследно исчезнет. Однако это противоречит принципам квантовой механики. Физики пытаются разобраться с этим парадоксом около 40 лет.

    — Так куда же девается информация?

    — Давайте для начала представим, что будет с информацией, если мы просто сожжем флешку. Сможем ли мы ее после этого каким-то образом извлечь? Теоретически сможем, так как микроскопические законы физики обратимы и информация останется закодирована в остатках от флешки и в излучении, которое получилось при сгорании. То есть практически восстановить ее нельзя, а теоретически можно — проследив за каждым атомом и заставив его двигаться в обратную сторону. В будущем, возможно, мы сможем это сделать (не для флешки, а для объекта поменьше) с помощью квантового компьютера, который может моделировать любой физический процесс. Если все операции будут точными, мы сможем прокрутить весь процесс назад внутри компьютера и восстановить информацию.

    А что будет, если флешку сбросить в черную дыру? Теоретически мы можем проследить за частицами, пока они не спрячутся за горизонт событий черной дыры. Напомню, это такая поверхность, из-за которой нельзя вернуться. Пересекая этот горизонт, мы движемся в будущее, а, чтобы вернуться, нам нужно будет двигаться в прошлое. После того как частица пересекла горизонт, она через какое-то время попадает в сингулярность — область, где известные нам законы физики не работают. В итоге информация оказывается запертой внутри черной дыры и недоступной для внешнего наблюдателя.

    — Заперта, но не исчезла же!

    — Это еще не все. Примерно 40 лет назад Стивен Хокинг сделал поразительное открытие, обозначив сразу два свойства черных дыр. Первое — он открыл энтропию (энтропия — разрушение, нарастание хаоса — «О») черных дыр, подтвердив догадку Якова Бекенштейна. Второе — доказал, что черные дыры не только поглощают, как считалось до сих пор, но и излучают. Теперь это тепловое излучение черных дыр называется хокинговским. Из-за него черные дыры теряют массу — «испаряются» и в конце концов погибают вместе со спрятанной внутри информацией. Информационный парадокс черных дыр впервые осознали еще в середине 1970-х. Помимо Хокинга им занимались такие известные ученые, как Кип Торн (ведущий мировой эксперт по общей теории относительности, один из главных разработчиков детектора гравитационных волн LIGO, также известен как научный консультант фильма «Интерстеллар».— «О») и Джон Прескилл (ведущий специалист в области квантовых вычислений, в 2004-м выиграл пари века у Хокинга: Пресскил утверждал, что излучение черной дыры несет информацию, просто мы не можем ее расшифровать, а Хокинг — что информация, попав в черную дыру, навсегда пропадает в параллельной Вселенной.— «О»).

    Первое объяснение того, как информация может выйти из черной дыры, придумал в конце 1980-х голландский ученый, нобелевский лауреат Герард Хоофт. Он заметил, что предметы, падающие в черную дыру, создают гравитационное возмущение вблизи горизонта прошлого, которое влияет на последующее излучение.

    — То есть на нем появляется отпечаток из информации? Незадолго до своей кончины Стивен Хокинг как раз говорил, что решил информационный парадокс черной дыры: информация не пропадает внутри, а остается снаружи. Это даже породило странные околорелигиозные разговоры о том, что после разрушения любого предмета его «суть» остается записанной во Вселенной в виде голограммы.

    — Про это я не знаю. Говоря об информации, тут ключевую идею высказал Хоофт. К сожалению, он претендовал на полное решение загадки черных дыр, что не способствовало пониманию. На самом деле его работа — это только одна дверь, которую нужно открыть на пути к решению. В последние годы было сделано еще несколько шагов, включая мою работу. Она имеет отношение к идеям Хоофта и еще к таким вещам, как эффект бабочки в квантовом хаосе. А буквально прошлой осенью стало понятно, где именно классическая теория (предсказывающая потерю информации) ошибается и как ее подправить, добавив совсем немножко квантовой механики.

    Бабочка и квант

    — Эффект бабочки в квантовом хаосе — звучит прекрасно. А что это такое?

    — Ну начать придется издалека. Что такое хаос? Хаос — это когда происходит что-то сложное и непредсказуемое. Одно из свойств хаоса в том, что небольшое изменение в текущих событиях порождает большие изменения в будущем. Ученые исследовали этот вопрос в 1950-е. В итоге сегодня у нас есть два описания так называемого эффекта бабочки. Один в научной литературе связан с аттрактором (так называют состояние динамической системы, к которому она стремится.— «О») Лоренца. Напомню, что Эдвард Лоренц, родоначальник популярной сегодня теории хаоса, стал, по сути, основателем современных прогнозов в метеорологии, исследовал конкретную хаотическую систему и написал статью «Предсказуемость: может ли взмах крыла бабочки в Бразилии вызвать торнадо в Техасе?». Так и появился термин «эффект бабочки», известный сегодня всему миру. Взмах крыла бабочки в данном контексте должен восприниматься как маленькое изменение начальных условий, способное как вызвать, так и, предположим, погасить торнадо. Второе описание эффекта бабочки мы все знаем по литературному произведению Брэдбери. Собственно, в чем состоит интерес ученых? Они задались вопросом, как описать хаос математически, как его измерить и просчитать.

    К сожалению, прямое наблюдение хаоса очень затруднительно, потому что существует всего два способа отличить истинный хаос от кажущейся сложности и непонимания закономерностей. Первый -– создать вторую копию мира и посмотреть, что там будет без какого-либо воздействия. Действительно, если мы возьмем два идентичных мира, в одном из которых бабочка взмахнет крылом, а в другом нет, то события в истории этих двух миров будут расходиться. Ученые делают подобные работы при помощи математических моделей. Другой способ — прокрутить, как мы говорили, все процессы назад. В принципе, это возможно, поскольку законы физики, как обсуждалось раньше, на микроскопическом уровне обратимы. Но мы пойдем дальше и будем сегодня говорить не просто о хаосе, а о квантовом хаосе, который имеет непосредственное отношение к черным дырам.

    — Что это такое?

    — Идея квантового хаоса впервые появилась в работе Анатолия Ларкина и Юрия Овчинникова 50 лет назад. Вряд ли они тогда думали о таких нереализуемых вещах, как возможность прокрутить время назад. Они решали конкретную физическую задачу про сверхпроводимость. Но в формулах обнаружилось очень странное явление, и они попытались в нем разобраться.

    Одна из формул содержала «коррелятор, неупорядоченный по времени». Ларкин и Овчинников поняли, что эта математическая величина характеризует хаос.

    По сути, она описывает процесс путешествия по времени назад.

    — То есть теоретически это возможно?

    — Да. Обычно, когда мы вычисляем что-то про реальный физический мир, то движемся по времени вперед и вычисляем вероятность некоторого события в будущем. А здесь нужно двигаться вперед, потом назад во времени, а потом опять вперед. Долгое время эта область не развивалась, но совсем недавно, буквально несколько лет назад, ей опять заинтересовались, и сегодня это важная часть современной науки.

    — С чем связано возрождение интереса?

    — Отчасти с черными дырами. В частности, физики-теоретики Стивен Шенкер и Дуглас Стэнфорд написали работу про эффект бабочки в черных дырах, с которых мы начали разговор. Черные дыры на квантовом уровне проявляют хаотичное поведение, подобное эффекту бабочки. Роль бабочки здесь выполняет любой предмет, который падает в черную дыру. Причем даже сброс одной частицы может серьезно повлиять на будущие события. Последствия маленького изменения в черной дыре возрастают настолько быстро, насколько это вообще физически возможно. Этот рост последствий делает черные дыры самой хаотичной системой, которая может существовать в природе.

    — Вы создали математическую модель SYK (модель Сачдева — Йе — Китаева), которая как раз позволяет «прокручивать» время в черной дыре вперед и назад и смотреть, что будет, если на нее будут воздействовать разные объекты?

    — Да, чтобы понять, как тот или иной объект повлиял на черную дыру, нужно провести мысленный эксперимент, где мы в какой-то момент прокручиваем время назад, а потом что-то меняем и прокручиваем опять вперед, как в рассказе Брэдбери. Этот процесс математически как раз описывается корреляторами, неупорядоченными по времени. Звучит довольно искусственно, даже для теоретика, но как иначе узнать что-то о горизонте событий, оставаясь снаружи? В какой-то момент я понял, что неупорядоченные по времени корреляторы нужно изучать: их можно определить для разных систем, но в черных дырах они особенные. Потом я нашел подходящую модель, в которой эти корреляторы отвечают максимально быстрому росту возмущений — в точности как в черных дырах. На основе моей модели Малдасена и Чи придумали новую модель. В ней, например, можно моделировать такое интересное явление, как телепортация.

    — А кротовые норы, позволяющие перемещаться из одной Вселенной в другую, согласно современным представлениям, существуют?

    — Теоретически да. Если возвращаться к классическим черным дырам, есть такое понятие, как кротовая нора, или Мост Эйнштейна — Розена. Это когда за черной дырой, за ее горизонтом событий есть другая черная дыра, которая может находиться в другой Вселенной, но при этом они каким-то образом связаны. То есть пространство и время между ними общее. Правда, из одной Вселенной попасть в другую все равно нельзя. Пространство и время устроены так, что наблюдатель из каждой Вселенной может попасть внутрь черной дыры. Время жизни внутри черной дыры ограничено, потому что любой объект рано или поздно ударяется в сингулярность. Если черная дыра очень большая, такая, что до сингулярности лететь сто лет, это не страшно.

    Находясь за горизонтом, можно увидеть другую Вселенную и даже встретиться с путешественником оттуда, но это тупик. Недавно появились модели, в которых по этому мостику все-таки можно пройти.

    Есть очень узкая область пространства-времени, которая реально соединяет один мир с другим.

    — Над чем вы собираетесь работать в ближайшее время?

    — В рамках модели SYK я надеялся получить ответы на вопросы, связанные с квантовой голографией. Согласно идее Хоофта и более конкретной теории Малдасены, внутреннее состояние черной дыры закодировано на ее поверхности. Хотелось бы описать эту кодировку в достаточно простой модели. Модель SYK для этого не подошла, потому что она слишком простая. Теперь я хочу создать новую модель.

    Физика на завтра

    — Вы — автор ряда идей, изменивших современную физику. Скажите честно: работа физика-теоретика похожа на озарение или это кропотливый труд с формулами?

    — Безусловно, элемент озарения есть. Сначала ты пытаешься разобраться в интересном вопросе интуитивно. Но так как интуиция любого человека основана на опыте, на знаниях, то в итоге ее уже не хватает, и тогда уже нужно догадку проверять вычислениями, формулировать задачу математически, вычислять и смотреть, что получится. На этом этапе, когда нужно возиться с формулами и по многу раз перепроверять решения, это не так интересно. Но когда все сошлось, появляется уверенность и новая интуиция, и тогда можно двигаться дальше.

    — Ваша модель SYK произвела настоящий фурор в научном мире — сегодня ее развивают самые знаменитые физики, те же Виттен и Малдасена. Более того, некоторые именно ее прочат на звание той самой «модели всего», которую так ищут физики.

    — Я бы не сказал, что это «теория всего». Она отвечает на конкретные вопросы: когда я ее создавал, то хотел получить ответы на некоторые вопросы, касающиеся черной дыры. Более полная и подробная модель в этом отношении — теория струн, но одновременно она очень сложная, и делать в ее рамках какие-то вычисления очень тяжело. Вот я и задумал подобрать простую рабочую модель.

    — Какие задачи вдохновляют сейчас физиков-теоретиков? Что их интересует помимо сгинувшей в черной дыре информации?

    — Основная задача — понять квантовую гравитацию. Если удастся, есть надежда, что одновременно решатся и другие задачи. В частности, появится шанс понять, откуда взялась Вселенная, потому что существующие законы физики позволяют проследить развитие Вселенной назад во времени до определенного мига — до Большого взрыва, а дальше возникает неопределенность, и мы не можем узнать, что было в начале.

    — Давайте мы тоже вернемся обратно во времени. Вы сами когда увлеклись наукой?

    — Интерес к физике у меня с детства, спасибо родителям. Они работали в Воронежском университете в области электроники и радиотехники и, когда мне было лет семь, несколько раз брали меня в свою лабораторию, давали поиграть с осциллографом. На его экране возникали разные красивые фигуры, мне было очень интересно разобраться, что это означает… Затем учился в хорошей математической школе в Воронеже, потом в МФТИ. Сначала я пошел на прикладную математику, но понял, что мне эта тема не очень интересна. Сдав экзамен, поступил в теоргруппу. Наша база была в Черноголовке, в знаменитом Институте теоретической физики имени Ландау. Преподаватели были замечательные: мой руководитель Валерий Леонидович Покровский (сейчас работает в Техасе), Лев Петрович Горьков (крупнейший специалист по сверхпроводимости, умер в США в 2016-м.— «О»), Герасим Матвеевич Элиашберг, Дима (Давид Ефраимович) Хмельницкий и Исаак Маркович Халатников. Я всем им очень благодарен. В середине 1980-х Институт Ландау был одним из лучших мест в мире по теоретической физике. Возможно, самым лучшим. С каким бы вопросом ты ни сталкивался, всегда можно было найти человека, который разбирался в этой области.

    — Александр Белавин в интервью «Огоньку» (см. № 30 за 2019 год) рассказывал про семинары в Институте Ландау, где летом под соснами могли что-либо обсуждать с утра до вечера, чем сильно удивляли, к примеру, коллег из США. А вы сами не скучаете по такому подходу в Америке?

    — Ну это традиция, связанная со школой Ландау: она порождала людей с очень широким образованием в физике, поэтому они понимали друг друга, даже если речь шла о другой области. Потом все стало меняться. Во-первых, физика стала очень большой, и такого универсального подхода больше не будет. Во-вторых, в 1990-е сами люди разъехались. Сейчас в США, в Калтехе, где я работаю, таких семинаров нет. Есть общие коллоквиумы, где люди доступно рассказывают о своей теме большой аудитории физиков. Есть семинары для специалистов в определенной области, но и там обсуждение нечасто затягивается на несколько часов.

    — Вы перебрались в США на общей волне, проработав лет десять лет в России. Сложно было менять привычки?

    — В отличие от многих моих коллег, я вначале не искал постоянной работы за границей. Мне повезло, что появилась возможность поработать несколько месяцев в Израиле и во Франции. Это было хорошо и в материальном плане, и в плане знакомства с учеными. В итоге в Америку я попал в 1998-м, когда у меня уже были известные работы по квантовым вычислениям. Первый год работал в Калтехе, после этого два года в Майкрософт, тоже в области квантовых вычислений, затем вернулся в Калтех.

    — В свое время вы выдвинули революционную концепцию «топологического» квантового компьютера. В Майкрософт именно под реализацию вашей идеи была создала лаборатория?

    — В Майкрософт я начал заниматься квантовыми вычислениями вместе с Майклом Фридманом — известным топологом, лауреатом премии Филдса (аналог Нобелевской премии для математиков.— «О»). Несколько лет спустя он создал свою лабораторию (филиал Майкрософт) в Санта-Барбаре, которая называется Station Q. Я же после работы в Майкрософт поехал в Калтех по приглашению выдающегося физика Джона Прескилла, а потом получил постоянную позицию. Калтех — это тоже прекрасное место: здесь собрано много замечательных людей, работающих в самых разных областях. Так что я, конечно, очень доволен тем, как сложилась моя судьба.

    — Вы придумали, как создать квантовый компьютер на новых принципах, и многие физики считают, что именно за этим подходом будущее. На каком этапе эта работа?

    — Речь идет о создании квантового компьютера на основе так называемых майорановских фермионов. Эти частицы впервые описал в 1937 году итальянский физик Этторе Майорана. Уникальны они тем, что частица одновременно является своей античастицей. В свое время я предположил, что при определенных условиях на концах сверхпроводящего провода могут возникать так называемые майорановские моды. Это не частицы, поскольку они никуда не движутся, но математическое описание у них похожее. Их главное достоинство — устойчивость к различным возмущениям, поэтому майорановские моды можно использовать в качестве кубитов — квантовых битов, главных элементов квантовых компьютеров. В 2012-м группа под руководством Лео Коувенховена из Дельфтского технического университета (Нидерланды.— «О») впервые получила такие майорановские квазичастицы в эксперименте с нитью из антимонида индия. Сейчас над этим работают две лаборатории — в Дельфте и в Копенгагене. В значительной степени эти исследования финансирует Майкрософт.

    — Изменилась ли ваша жизнь после того, как вы получили премию Юрия Мильнера Fundamental Physics Prizes размером в 3 млн долларов?

    — Конечно, это укрепило финансовое положение, придало уверенности. Также это определенная известность, поступают новые предложения о работе — думаю, премия сыграла в этом свою роль.

    — Верите ли вы в прогресс? Человечество способно двигаться от худшего к лучшему?

    — Конечно, сейчас люди живут лучше, чем сто лет назад, так что прогресс очевиден. Но параллельно происходят вещи нехорошие и опасные, и я не берусь сказать, что пересилит в итоге. На мой взгляд, есть две существенные угрозы, к которым человечество должно подготовиться, чтобы их пережить. Первая связана с исчерпанием природных ресурсов, вторая, еще более существенная,— с искусственным интеллектом.

    — Стивен Хокинг предостерегал, что повсеместное внедрение искусственного интеллекта приведет к массовой деградации. Вы это имеете в виду?

    — Думаю, многие люди останутся без работы. Надеюсь, физики будут не первыми, но очередь дойдет и до нас. Искусственный интеллект действительно может эффективнее человека работать в огромном количестве направлений. Это серьезный вызов, который потребует перестройки всей структуры общества. Глобальная безработица приведет к тому, что нам придется придумывать какие-то занятия искусственно. В целом же опасная ситуация возникнет, когда человечество утратит контроль. Поначалу все важные решения будут принимать люди. Но потом компьютеры станут настолько умнее, что мы просто перестанем понимать, что происходит. Фактически люди окажутся на второстепенных ролях, что-то вроде домашних животных, пусть даже и любимых своими хозяевами.

    Другая опасность для цивилизации — неважно, будет ли это цивилизация людей или цивилизация роботов,— связана с радикальным изменением устоев. Миллионы лет живые существа в том или ином виде борются за выживание, люди стремятся жить лучше, и этот механизм хорошо работает. А вот какие цели будет преследовать искусственный интеллект и будет ли новая система устойчивой — непонятно. В конечном счете будет то, что будет. Мы не можем спланировать или предсказать далекое будущее или даже сказать, что хорошо, а что нет. На ближайшую перспективу хотелось бы, чтобы человечество избежало глупых ошибок.

    Беседовала Елена Кудрявцева


    Влияние сообщения о случайных результатах магнитно-резонансной томографии в когорте Канадского альянса за здоровое сердце и разум | BMC Medical Ethics

    Как указано в методах, политика управления CAHHM IF основывалась на трех основных принципах этического поведения в исследованиях Tri-Council: уважение к людям, забота о благополучии и справедливость. Таким образом, цель структуры заключалась в оптимизации этих обязанностей путем обеспечения уважения автономии участников, максимизации выгод от участия в исследованиях и минимизации вреда и справедливого и равноправного обращения с участниками.Результаты исследования CAHHM предлагают много важных выводов относительно того, как оптимизировать эти принципы в управлении ИФ в будущих исследованиях МРТ.

    Первый важный вывод нашего исследования, начиная с процесса получения согласия, касается того факта, что 99,7% участников согласились быть проинформированными об ИФ. Это чрезвычайно высокая доля участников, особенно с учетом того факта, что были риски, связанные с раскрытием информации об ИФ. Например, участникам сказали, что если они решат получать информацию IF, их врач может добавить ее в свои медицинские записи (после получения разрешения от участников), к которым их работодатели или страховщики могут запросить доступ.Также было уточнено, что участники могут отказаться от получения информации.

    Предполагая, что участие в исследовании было обусловлено, по крайней мере частично, мотивацией для улучшения собственного здоровья людей, отрицание раскрытия потенциальных серьезных проблем со здоровьем могло показаться участникам неразумным, особенно потому, что исследования изображений дороги и труднодоступны для них. здоровые люди. Судя по комментариям участников, было ясно, что они чувствовали себя обязанными заботиться о своем здоровье, и это было одной из основных причин их участия в исследовании CAHHM.Многие участники описали преимущества участия в исследовании как связанные с процессом IF и получением «полезной информации» о своем здоровье. Один участник даже описал главное преимущество исследования как «возможность сделать МРТ», что указывает на то, что сканирование МРТ и последующие результаты были важными мотивами для участников присоединиться к исследованию в первую очередь. Это согласуется с другими исследованиями визуализации, такими как исследование в Роттердаме, в котором сообщается, что одной из основных мотиваций участников для участия в исследовании было «[взять] ответственность» за свое здоровье путем получения дополнительной информации о состоянии своего здоровья [16].Таким образом, высокая степень согласия участников на получение IF может быть индикатором желания участников узнать о своем здоровье и реализовать свою автономию путем получения визуальной информации о своем теле. Что касается политики CAHHM в целом, это подтверждает тот факт, что предложение сообщать ИФ поддерживает автономию участников в том, что касается их здравоохранения, и участники имеют большое желание получать эту информацию.

    Тем не менее, было удивительно, что только 3 из 1000 участников решили не получать информацию IF.Это огромное несоответствие вызывает вопрос о том, действительно ли участники понимали преимущества и риски процесса IF во время получения согласия. Как Bomhof et al. Как описывают, многие участники Роттердамского исследования не предвидели возможности получения ИФ и чувствовали себя недостаточно подготовленными, когда все же получили результаты, даже несмотря на то, что они согласились на раскрытие ИФ и присоединились к исследованию из желания оценить свое здоровье [16]. Это говорит о том, что многие участники, даже после прочтения и понимания формы согласия, могут не поверить, что ИФ возможна в их случае, или недостаточно понимают распространенность и значимость этих результатов.Это может привести к тому, что многие участники согласятся получать ИФ, не задумываясь о пользе и вреде этой информации. Роттердамское исследование показало, что участники чувствовали, что даже при более широком обсуждении ИФ в процессе согласования они все равно будут чувствовать себя недостаточно подготовленными к получению реальных новостей. Однако, несмотря на это, возможно, что более подробное обсуждение распространенности ИФ, а также преимуществ и рисков получения ИФ в процессе согласования позволит некоторым участникам более тщательно обдумать свое решение о получении информации о ИФ.Это поддержит самостоятельность участников в принятии свободных и глубоко обоснованных решений об их участии в исследовании, включая их право не знать об отклонениях от нормы, и, вероятно, снизит чрезвычайно высокий процент участников, согласившихся на получение ИФ.

    Результаты нашего исследования также позволили сделать некоторые важные выводы о влиянии ограниченного подхода на управление ИФ. В нашем исследовании с участием более 8000 участников ЕСЛИ серьезных структурных аномалий, обнаруженных на МРТ-исследованиях, произошли у 8 человек.3% (95% ДИ 7,7–8,9%) выборочной совокупности. Для большинства участников раскрытие информации об ИФ привело к минимальному влиянию или вообще не повлияло на качество жизни человека. Однако примерно для половины этих участников раскрытие информации об ИФ было связано с повышенным стрессом, и небольшая часть респондентов сообщили, что это знание действительно имело негативное влияние на качество их жизни. Определение качества жизни и стресса было определено участниками, которых спросили, как участие в исследовании повлияло на эти аспекты их жизни, с помощью электронного вопросника (дополнительный файл 3: дополнительный комментарий 2).

    Несоответствие между отчетами людей о стрессе из-за отчетов IF, которое было относительно высоким, и их отчетами о том, как отчеты IF повлияли на качество их жизни, которое было довольно низким, является поразительным открытием. Почти половина участников сообщили о некоторой степени стресса из-за обратной связи, а 15% испытали стресс от умеренной до высокой степени, который интуитивно является фактором, способствующим качеству жизни человека. Можно было бы ожидать, что у человека, испытывающего стресс, связанный со здоровьем, ухудшится качество жизни, но это не было отражено в данных.Это могло бы поддержать вывод Роттердамского исследования, которое предполагает, что реальное влияние ИФ на людей и их близких, выявленное в ходе открытых интервью, может быть более обширным, чем сообщается во многих исследованиях [16]. Возможно, что хотя участники сообщали о минимальном влиянии на их общее качество жизни через несколько месяцев после получения обратной связи IF, этот всеобъемлющий отчет не отражает истинных стрессов и вреда, которые люди испытали в период между получением их отзывов и клиническим диагнозом или лечением.Хотя участники вспоминали, что они пережили стресс – в некоторых случаях умеренный или тяжелый – вполне возможно, что месяцы спустя анкетный отчет о качестве жизни не отражал краткосрочный вред получения обратной связи по IF. Другая возможность объяснить несоответствие между качеством жизни и стрессом состоит в том, что стресс не может считаться важным аспектом качества жизни для многих людей. В таком случае возникает вопрос, должны ли структуры ИФ учитывать стрессовый опыт участников при управлении ИФ, если стресс не вредит качеству жизни людей.

    Разочарование участников из-за того, что они не получили отчетов об определенных отклонениях, также связано с одним из наиболее важных результатов исследования CAHHM – распространенностью диагностических заблуждений среди участников. Концепция диагностического заблуждения является адаптацией термина «терапевтическое заблуждение», которое относится к ситуации, когда добровольцы ошибочно полагают, что участие в научном исследовании предоставит информацию об их состоянии здоровья, или ошибочно полагают, что цель исследования является терапевтической [25 , 26].Когда это применяется к исследованиям изображений, диагностическое заблуждение связано с неспособностью провести различие между исследованиями и клиническим диагнозом. Возникновение диагностического заблуждения является проблематичным, поскольку оно означает отсутствие понимания участниками рисков и выгод от участия в исследовании, что является важной частью автономии участников, когда они решают принять участие в исследовании. Например, в исследовании CAHHM, если участники считали, что основная цель исследования состояла в том, чтобы предоставить им медицинский осмотр, чтобы они могли предотвратить серьезное заболевание, они с большей вероятностью примут участие без учета рисков и ограничений, связанных с учиться.Диагностическое заблуждение также может нанести вред участникам, поскольку оно может создать путаницу в отношении их состояния здоровья. В исследовании CAHHM, если участники считали, что МРТ обеспечивают тщательное сканирование, в первую очередь, для индивидуальных и диагностических целей, отрицательный результат сканирования может привести их к убеждению, что они полностью ясны с точки зрения здоровья, что может нанести вред участникам, создав ложное ощущение безопасность. Хотя в этом случае участники могут испытывать меньшее беспокойство, они также могут стать менее бдительными и с меньшей вероятностью проходить регулярные медицинские осмотры или с меньшей вероятностью узнавать о значимости каких-либо симптомов, которые они испытывали.

    Чувство диагностического заблуждения наиболее четко передавалось через ответы людей на анкету относительно преимуществ и вреда участия. Например, участники, сообщившие, что МРТ-сканирование было полезным для их здоровья, считали, что исследование «предоставило полезную информацию о [их] здоровье» и предоставило возможность «получить представление о [их] текущем состоянии здоровья», «узнать больше о [их] здоровье »или« знать, что [их] здоровье в порядке ». В соответствии с предыдущими исследованиями, мы подозреваем, что участники могли воспринимать отсутствие каких-либо зарегистрированных ИФ как показатель своего здоровья, что вызывает беспокойство, поскольку это не обязательно так и указывает на путаницу между исследованием и медицинской помощью, если не побуждение к участию [27].Если участники считали, что результаты МРТ, указанные в форме согласия, подразумевают тщательный анализ их точного состояния здоровья, это могло побудить большее количество участников присоединиться к исследованию без должного осмысления. Это также могло привести к тому, что участники, получившие отрицательный результат, стали слишком расслабляться по поводу своего здоровья. Крайне важно, чтобы участники имели адекватное представление о преимуществах и рисках участия в исследовании, чтобы они могли дать свое информированное согласие и чтобы они могли управлять своим здоровьем осознанным образом.Также важно, чтобы участники воспринимали отчет о ИФ не как обзор их здоровья на клиническом уровне, а как уведомление, если было обнаружено одно из нескольких конкретных отклонений. Хотя в наших формах согласия четко обозначены риски и преимущества участия в исследовании в процессе получения информированного согласия, это говорит о необходимости еще более обстоятельного разговора с участниками относительно процесса IF. Мы рекомендуем в будущих исследованиях, чтобы исследователи тщательно обсуждали раскрытие ИФ в процессе получения согласия, и еще раз подчеркивали различие между исследованием и клинической визуализацией до того, как участники получат результаты МРТ и возможные результаты ИФ.Наше исследование предполагает, что диагностическое заблуждение относительно целей исследований на основе изображений очень распространено среди участников исследования, что должно стать ключевым соображением в будущих исследованиях МРТ.

    Оценка структуры CAHHM

    В целом, результаты структуры CAHHM позволили извлечь некоторые важные уроки в контексте трех принципов этического исследования Политики трех советов. Обязанность уважать автономию участников началась в процессе получения согласия, в котором описывалась процедура МРТ, типы выявленных отклонений и потенциальные последствия отклонений, на получение которых люди могли дать согласие.Это было важно для обеспечения понимания участниками потенциальных преимуществ и вреда процесса раскрытия информации об IF до участия. Участникам также было предоставлено право не знать о серьезных структурных аномалиях, обнаруженных во время МРТ-сканирований, что поддерживало автономию участников, гарантируя, что участники сами решали, какой вариант будет наиболее выгоден для них, вместо того, чтобы это решение было навязано им исследованием. команда.

    Еще одним важным аспектом уважения автономии было решение предоставить согласившимся лицам информацию о существенных ИФ, которые были сочтены серьезными и требующими принятия мер.Это решение гарантировало, что участники были проинформированы о потенциально клинически значимой информации, чтобы помочь им принимать информированные и автономные решения о своем медицинском обслуживании. В комментариях участников они указали, что раскрытие серьезных ИФ, требующих принятия мер, позволило им получить автономию в своем здравоохранении, выделив проблемы, которые могут потребовать последующих действий и мониторинга. Участники чувствовали, что результаты позволяют им следить за своим здоровьем и выбирать более информированные варианты лечения, что демонстрирует важность раскрытия значимых ИФ для уважения автономии участников и предоставления участникам возможности управлять своим здоровьем надлежащим образом.

    Структура CAHHM также подняла некоторые важные соображения относительно того, как будущие МРТ-исследования могут способствовать дальнейшей поддержке автономии участников. Комментарии участников в контрольном опросе выявили уровень диагностического заблуждения с их пониманием ограничений и целей процесса IF, и некоторые люди выразили разочарование тем, что аномалии, обнаруженные через несколько месяцев после исследования, не были обнаружены при сканировании МРТ. Эти настроения предполагают, что участники не имели полного представления об ограничениях МРТ-сканирований, что, в свою очередь, ограничивало бы их способность делать полностью осознанный выбор в отношении получения ими информации IF и того, как им следует действовать в своем медицинском обслуживании после раскрытия ( или ее отсутствие).Мы выделяем это как важную область, которая потребует дополнительного внимания в будущих исследованиях МРТ, и призываем других исследователей рассмотреть дополнительные усилия, чтобы участники понимали истинные ограничения процесса получения согласия.

    Следующий принцип, забота о благополучии, который включает в себя обязанности благотворительности и непричинения вреда, также был центральным в ограниченном подходе к управлению ИФ. Во-первых, в соответствии с обязанностью легкого спасения, как указано Коплиным и др. [28], ограниченный подход к управлению ИФ гарантировал, что исследователи информировали участников о материальных ИФ, которые потенциально могли спасти или улучшить жизнь.В соответствии с обязанностью легкого спасения исследовательская группа предприняла разумную попытку как найти, так и проинформировать согласившихся участников о значимых и действенных ИФ, которые могут быть очень полезны для здоровья. Последующее исследование показало, что 8% участников получили дополнительное лечение для ИФ, что указывает на значительное количество участников, которые смогли избежать или вылечить проблемы со здоровьем благодаря информации МРТ. Это продемонстрировало успех протокола в обеспечении значимой пользы для здоровья исследуемой популяции.

    Что касается общих отчетов участников о пользе и вреде исследования, мы обнаружили, что общее удовлетворение от участия в исследовании было высоким, так как большинство людей снова участвовали бы в исследовании и считали, что прохождение МРТ-сканирования будет полезным, независимо от того, были ли они проинформированы об ИФ. Это согласуется с предыдущей литературой, такой как Gibson et al. в своем исследовании для Биобанка Великобритании, которые обнаружили, что более 95% участников, получивших отзывы об ИФ, были рады, что они были проинформированы о потенциально серьезных открытиях, и были рады принять участие в исследовании [14, 27].Очень небольшой процент участников (3%) в исследовании CAHHM сообщили, что исследование вредно для их качества жизни, что также указывает на то, что протокол был успешным в минимизации вреда, причиняемого участникам.

    С учетом сказанного, почти половина участников сообщили, что раскрытие IF вызвало у них некоторый стресс, при этом 15% участников сообщили о стрессе от умеренного до высокого. Это указывает на то, что участники, получившие отчеты IF, понесли по крайней мере некоторый вред, даже если это не было отражено в их ответах на вопрос о «качестве жизни».Этот результат аналогичен результатам других визуализационных исследований, таких как популяционное исследование здоровья в Померании (SHIP), в котором почти 30% участников сообщили о психологическом стрессе от умеренного до тяжелого после уведомления о ИФ [25]. Кроме того, в Биобанке Великобритании раскрытие информации об ИФ отрицательно сказалось на эмоциональном благополучии почти 20% участников [14]. Относительно высокая вероятность возникновения стресса из-за отчетов по ИФ указывает на преимущество ограниченного подхода к управлению ИФ, поскольку этот подход снижает количество отчетов минимальной или неизвестной значимости, которые предоставляются участникам и могут вызвать у них ненужный стресс.Обнаружение ИФ не привело к каким-либо неблагоприятным последствиям или изменениям в полисах страхования жизни для большинства участников, но четыре участника из 74, имевших ИФ, сообщили, что ИФ повлияли на их страхование. Это еще один вред, который испытывают участники из-за отчетности об ИФ, который можно свести к минимуму, используя ограниченный подход.

    Последним аспектом вреда, на который указали комментарии участников, было наличие ложноотрицательных отчетов или диагнозов отклонений после исследования, которые не были указаны в обратной связи IF.Хотя аномальные массы, положительные на злокачественные новообразования, были проверены на этапе выявления IF, возможно, что небольшие раковые образования не были сочтены достаточно существенными для сообщения, или рак мог развиться после проведения МРТ, поскольку он не был диагностирован до года. потом. Это важное соображение, поскольку следует избегать ложноотрицательных отчетов в соответствии с обязанностью минимизировать вред. Даже если аномалии, обнаруженные двумя участниками, не были в списке аномалий, изученных в исследовании, они могли быть обнаружены при более обширном анализе сканирований, и это остается предметом разногласий с ограниченными подходами к управлению ИФ.Хотя ограниченный подход может снизить вред за счет уменьшения количества ложноположительных отчетов (поскольку в целом отчетов меньше), эти преимущества необходимо уравновесить с вредом от непредоставления сообщений о потенциально значимых отклонениях некоторым участникам. Мы рекомендуем исследователям в МРТ-исследованиях уделять особое внимание распространенности потенциально пропущенных диагнозов в будущем, чтобы исследователи могли быть более информированы при принятии решения о том, какие аномалии должны быть включены в МРТ-анализы (Дополнительный файл 3: Дополнительный комментарий 3, Дополнительный комментарий 4 ).

    В соответствии с принципом справедливости ограниченный подход исследования CAHHM был структурирован таким образом, что все участники получали информацию об одних и тех же отклонениях, что обеспечивало согласованность и справедливость для всех участников исследования. Это преимущество ограниченного подхода, поскольку он стандартизирует анализ IF, чтобы свести к минимуму случаи, когда одни участники получают информацию об отклонениях, а другие – нет. Наконец, мы также позаботились о том, чтобы участники получали информацию об IF как можно быстрее, и смогли сократить время отчетности для всех участников по мере продвижения исследования.

    В целом управление ИФ – сложная проблема, требующая тонкого баланса многих этических соображений. В исследовании CAHHM ограниченный подход привел к материальной пользе для здоровья некоторых участников, при этом сводя к минимуму вред, наносимый ложноположительными результатами, и высоким уровнем стресса, который может вызвать сообщение IF. Участники были очень довольны своим участием в исследовании, и крайне небольшая часть участников считала участие в исследовании вредным.Однако исследование показало, что есть случаи, когда различные этические обязанности исследователей противоречат друг другу при управлении ИФ. Например, хотя участники могут предпочесть знать обо всех потенциальных ИФ, включая ИФ минимальной и неизвестной значимости, исследователи также несут ответственность за минимизацию вреда, который могут причинить эти отчеты. Это требует тщательного баланса принципов автономии и непричинения вреда. Хотя процесс рассмотрения ИФ в клинических исследованиях остается весьма разнообразным [29], политика, изложенная CAHHM для лечения тяжелых структурных аномалий, и уроки, извлеченные при использовании этой политики, могут служить основой для будущих исследований.

    Ограничения

    Есть несколько основных ограничений этого исследования. Во-первых, лишь небольшой части участников когорты CAHHM были предложены вопросники для последующего наблюдения из-за логистических проблем, и поэтому имеется ограниченное количество лиц с клиническими ИФ, доступных для последующего наблюдения. Во-вторых, анкета была разработана для определения простых параметров, связанных с воздействием исследования, но не распространялась на другие заинтересованные стороны, включая семейных врачей или членов семьи.Анкета также не отражала более подробные рассказы участников посредством более глубоких интервью, которые, как было показано, потенциально в большей степени раскрывают затраты, связанные с раскрытием информации об ИФ [16]. Использование последующих интервью, хотя и требует много времени, станет важным следующим шагом для понимания истинной степени воздействия ИФ на участников исследования. В-третьих, в исследовании CAHHM не было полной информации о результатах и ​​окончательных диагнозах пациентов с клиническими ИФ. Планирование последующих действий для оценки этих результатов позволит нам лучше понять влияние отчетности IF и риск ложноположительных результатов.Наконец, учитывая текущую всемирную пандемию, связанную с COVID-19 (коронавирусное заболевание 2019), необходимо будет учитывать последствия ИФ для участников текущих исследований и сложность того, как безопасно осуществлять последующие действия для всех заинтересованных сторон.

    Влияет ли резонанс Шумана на наше кровяное давление?

    Abstract

    Цели

    Изучить, влияет ли резонанс Шумана (SR) на артериальное давление (АД), частоту сердечных сокращений (ЧСС) и депрессию, и, если да, то связана ли предполагаемая реактивность АД с SR (BPR-SR) с образом жизни, связанным со здоровьем (HLS), заболеваниями, связанными с болезнями (DRI), и депрессией.

    Методы

    Образец из 56 взрослых в Ураусу, Хоккайдо, Япония, носил амбулаторный монитор АД, за исключением времени, проведенного в душе, в течение семи дней подряд. Они заполнили краткую форму гериатрической шкалы депрессии и анкету для обследования состояния здоровья по HLS и DRI. Групповые средние различия и внутрииндивидуальные различия в систолическом (S) и диастолическом (D) АД, среднем артериальном давлении (MAP), двойном произведении (DP) и HR, соответственно, сравнивались между нормальным и улучшенным SR днями с использованием t Стьюдента. -тестовое задание.Корреляции между BPR-SR и другими характеристиками (например, возрастом, полом, HLS, DRI, субъективным здоровьем и депрессией) были проанализированы с использованием корреляции моментов продукта Пирсона.

    Результаты и обсуждение

    Групповые средние САД, ДАД, САД и ДП для дней с улучшенным SR были ниже, чем для обычных дней (P = 0,005–0,036). DRI был отрицательно связан с BPR-SR при САД, ДАД, MAP и DP (P = 0,003–0,024), что свидетельствует о лучшем состоянии здоровья у тех, у кого было более низкое АД в дни с повышенным уровнем SR.HLS был отрицательно связан с BPR-SR при ДАД и САД (P = 0,016-0,029). Мужчины показали более высокий BPR-SR в DBP и MAP, чем женщины (P = 0,0044-0,016). Ни субъективное здоровье, ни депрессия не были достоверно связаны с BPR-SR. Планируются дальнейшие исследования, основанные на более крупных выборках, чтобы увидеть, можно ли обобщить возможные последствия для здоровья.

    Ключевые слова: Шумановский резонанс, геомагнитный, артериальное давление, депрессия, ELF

    1. Введение

    Случаи связи изменений внешнего магнитного поля с наблюдаемыми изменениями в высших формах жизни можно найти в научной литературе.Например, обнаружено, что геомагнитные бури сопровождаются деградацией и разрушением митохондрий и потерей циркадной ритмичности сердечного ритма кроликов [7]. Поскольку магниторецепция нейронных структур должна эволюционно адаптироваться к этим магнитным полям, люди также могут иметь особую чувствительность к геомагнитным полям [22]. Фактически, научная литература предполагает, что окружающие электромагнитные колебания, такие как геомагнитная активность, могут влиять на нашу физиологию, психологию и поведение [1–8,10–13,19–22,30].Например, Ghione et al. [13] обнаружили значительную положительную связь между геомагнитной активностью и (дневным и 24-часовым) систолическим (S) и (дневным, ночным и 24-часовым) диастолическим (D) артериальным давлением (АД). Хотя возможная динамика электромагнитной активности, влияющая на физиологию, психологию и поведение, до сих пор неизвестна, исследования системы крови крыс, подвергшихся воздействию магнитных полей в диапазоне частот 0,01-100 Гц (с величинами 5, 50 и 5000 нТл), выявили что магнитные поля на частотах 0.02, 0,5–0,6, 5–6 и 8–11 Гц были наиболее биологически эффективными [19,22]. Кроме того, было обнаружено, что транскраниальное применение электромагнитных полей 5 Гц в диапазоне пикотесла (pT) к пациентам с болезнью Паркинсона увеличивает альфа- и бета-активность, а также разрешение тета-активности на ЭЭГ и улучшает походку, постуральные рефлексы, настроение, тревожность и т. Д. когнитивные и вегетативные функции [23–26]. Sandyk [23] настаивает, что быстрое улучшение синдрома может быть связано с увеличением дофаминергической и серотонинергической нейротрансмиссии, которая снижается у хронических пациентов с паркинсоническим синдромом.

    Черри [6] подозревает, что резонанс Шумана (ШР), который распространяется по всему миру КНЧ-волнами, является «возможным биологическим механизмом», который объясняет биологические эффекты и влияние геомагнитной активности на здоровье человека. Целью настоящего исследования было выяснить, влияет ли SR на артериальное давление (АД), частоту сердечных сокращений (ЧСС) и депрессию и, если да, связана ли предполагаемая реактивность АД на SR (BPR-SR) с возрастом, полом, образ жизни, связанный со здоровьем (ЗОЖ), субъективное состояние здоровья, заболевания, связанные с болезнью (ЗПЗ), и депрессия.

    1.1. Резонанс Шумана

    SR – это фоновый стационарный электромагнитный шум, который распространяется в полости между земной поверхностью и нижней границей ионосферы на высотах 45–50 км в диапазоне частот от 5 до 50 Гц [3,14,27 –29]. Явление названо в честь В.О. Шуман, который впервые предсказал и обсудил это в 1950-х годах [29]. Его пиковая интенсивность может быть обнаружена на частоте ~ 8 Гц, а также его гармоники с более низкой интенсивностью на частотах 14, 20, 26, 33, 39 и 45 Гц из-за связанных с частотой потерь ионосферного распространения [3,14,27–29] .Пиковые частоты СИ претерпевают умеренные суточные колебания примерно на ± 0,5 Гц [29]. Интересно, что первые четыре режима SR находятся в частотном диапазоне первых четырех полос ЭЭГ (т.е. дельта 0,5–3,5 Гц, тета 4–7 Гц, альфа 8–13 Гц и бета 14–30 Гц) [6] .

    Амплитуда фоновых сигналов SR 8 ± 0,5 Гц находится в диапазоне от 0,5 до 1,0 пТл Гц −1/2 и показывает временные и сезонные колебания в ответ на стохастическое перераспределение электрической активности по земному шару и связанные с этим изменения локальной высоты. ионосферы в соответствующих пунктах наблюдений [29].

    Основным источником возбуждения СИ являются разряды «облако-земля» с пиковыми токами порядка 20 000–30 000 А и скоростью разряда 100 раз в секунду [29]. Из-за такой высокой скорости разряда и чрезвычайно малых потерь при распространении электромагнитные излучения от отдельных молний накладываются друг на друга, образуя стационарный фоновый электромагнитный шум [14,29]. Однако время от времени средний атмосферный электрический ток между верхушками облаков и ионосферой вызывает достаточно большие переходные процессы, называемые переходными процессами СНЧ, и возбуждает полость земля-ионосфера до амплитуды, которая может превышать фон в 10–20 раз и более [ 29].Было обнаружено, что переходные процессы СНЧ совпадают с переходными оптическими событиями (TLE), такими как красные спрайты (то есть кратковременное световое событие на расстоянии 55–80 км со временем жизни в несколько десятков мс) и эльфы (то есть кратковременное световое событие в высотный диапазон 70–90 км со временем жизни менее 1 мс) [14]. Другие источники SR включают: (1) вертикальную составляющую межоблачных и внутриоблачных разрядов; (2) флуктуирующий авроральный электроджет, который течет горизонтально внутри верхней границы каверны на высотах примерно 100 км; и (3) вистлеры СНЧ, которые представляют собой узкие сигналы, которые, как полагают, возникают как дрейфовые волны плазмы в дневном магнитослое и проникают в полость земля-ионосфера через полярный касп [14].

    Есть три источника шума, которые мешают SR: (1) геомагнитные пульсации Pc 1, которые имеют гораздо большие амплитуды, чем SR, и могут переходить в резонанс на самой низкой частоте 7,5 Гц; (2) излучение средней линии электропередачи и относительно близлежащие молнии; и (3) мелкомасштабные локальные или механически индуцированные электромагнитные сигналы [29]. Такие данные о шуме могут быть интегрированы как часть данных СНЧ в полосе SR, поскольку частота их появления довольно низкая.

    2. Методы

    2.1. Участники

    В рамках перекрестного исследования удовлетворенности жизнью была выбрана выборка из 56 жителей (30 мужчин и 26 женщин) Ураусу, Хоккайдо, Япония, в возрасте от 24 до 73 лет со средним возрастом 51,7 года. согласился участвовать в исследовании. Исследование было одобрено Советом по этике исследований Токийского женского медицинского университета, и участники были проинформированы о процедурах и подписали форму согласия, которая гарантировала их анонимность и свободу отказа в любое время.

    2.2. Порядок действий

    2.2.1. Амбулаторное измерение артериального давления

    Участники носили имеющийся в продаже амбулаторный монитор АД (TM-2431, A&D Company, Токио, Япония) круглосуточно в течение 7 дней, за исключением времени, проведенного в душе. Они также заполнили анкету медицинского обследования по HLS и DRI [18] и краткую форму гериатрической шкалы депрессии (GDS-SF) [9]. Мониторы были заранее запрограммированы на измерение АД с 30-минутными интервалами с 07:00 до 22:00 и с 60-минутными интервалами с 22:00 до 07:00 на персональном компьютере с программным обеспечением, коммерчески доступным для устройства. (TM-2430-15, компания A&D).Монитор плотно прилегал к доминирующей руке каждого участника в первое утро, обычно между 10:00 и 11:30. Их побуждали поддерживать нормальный распорядок дня во время мониторинга и приказывали оставаться неподвижными, пока измеряли их кровяное давление, а затем записывать свою активность в дневник [19].

    2.2.2. Измерение HLS и депрессии

    В начале исследования участников попросили заполнить анкету для обследования состояния здоровья, касающуюся среды проживания, семейного анамнеза, непрофессионального анамнеза, прошлого анамнеза и депрессии [18].Поскольку сообщалось, что GDS-SF [9] имеет высокую одновременную валидность с описанием депрессии Бека ( r = 0,84, P <0,01) в выборке молодых людей [12], шкала использовалась для оценки депрессии в наша выборка взрослого населения.

    2.2.3. Измерение резонанса Шумана

    сигналов SR были зарегистрированы на станции Мошири (географическая широта 44,37 ° N; долгота 142,27 ° E), которая в настоящее время является единственной постоянной станцией СНЧ в азиатском регионе [15], и ее географическое положение находится на значительном расстоянии из 0.8 ° долготы и 1,1 ° широты от Ураусу, города, где проводилось исследование. Станция «Мошири» оснащена трехкомпонентной широкополосной (1 Гц −1/2 [15]. В текущем исследовании использовались данные SR 8 ± 0,5 Гц для горизонтального компонента север-юг за период исследования в 4 месяца (с апреля по июль 2001 г.). Интенсивность данных СНЧ 8 ± 0,5 Гц в диапазоне КН, включая данные переходного режима СНЧ, записанные на станции Мошири в период с апреля по июль 2001 г., колеблется от 0.От 3 до 1,46 пТл Гц -1/2 , со средним значением 0,67 ± 0,13 пТл Гц -1/2 .

    2.2.4. Классификация дней измерения исследования

    Чтобы сравнивать АД на ежедневной основе, мы разделили дни измерения исследования на две группы – дни нормального и усиленного SR, на основании распределения X-компоненты первичных сигналов SR (8 ± 0,5 Гц. ). Поскольку мы не знаем, существует ли порог предполагаемых биологических эффектов SR, мы использовали 64-й процентиль (0,697 пТл Гц -1/2 = 1.97 пТл) распределения интенсивности сигнала СИ в качестве точки отсечки.

    2.2.5. АД, DRL HLS и расчет баллов депрессии

    Для каждого участника систолическое (S) и диастолическое (D) АД, среднее артериальное давление (САД), двойное произведение (DP) и ЧСС, среднесуточное значение и циркадные колебания ( стандартное отклонение). Показатель DRI рассчитывался как сумма исходных баллов по пунктам анкеты по жизненной среде, семейному анамнезу, непрофессиональному анамнезу и прошлому анамнезу [18].Например, если ответ на вопрос 1 («Вы сейчас здоровы?») – Да, , исходная оценка для элемента равна 0. Если это Нет, исходная оценка равна 1. Оценка HLS была рассчитана как сумма исходных баллов для пунктов анкеты по образу жизни и диетическому питанию [18]. Например, если ответ на вопрос 1 («Вы заботитесь о том, что вы едите?») – Да, , исходный балл для элемента равен 1. Если это Нет, , исходный балл равен 0. Оценка депрессии рассчитывалась как сумма количества Нет, ответов на положительные вопросы и количества Да, ответов на отрицательные вопросы [18].

    2.2.6. Обработка и классификация данных

    Сначала была проведена обрезка данных по каждой переменной АД для каждого участника путем исключения значений с тремя стандартными отклонениями выше и ниже среднего значения каждой переменной. В целях корреляционного анализа участники были разделены по медиане на группы с высоким и низким уровнем на основе их баллов по HLS, DRI и депрессии (GDS-SF) соответственно. Возраст и пол также были закодированы как дихотомические переменные.

    2.3. Анализ

    Групповые средние различия и внутрииндивидуальные различия САД, ДАД, САД, ДП и ЧСС, соответственно, сравнивались между нормальными и улучшенными днями SR с использованием теста Стьюдента t с уровнем значимости 0.05 (двусторонний). Корреляции между BPR-SR и другими характеристиками (например, возрастом, полом, HLS, DRI, субъективным здоровьем и депрессией) были проанализированы с использованием корреляции момента произведения Пирсона с уровнем значимости 0,05 (двусторонний). Все статистические тесты были выполнены с использованием системы SAS версии 8 (SAS Institute, Кэри, Северная Каролина) и SPSS версии 11.5 для Windows.

    3. Результаты

    3.1. Групповые средние различия АД между нормальным и улучшенным SR-днями

    Средний балл переменной САД для улучшенных SR-дней, как видно на, был статистически значимо ниже, чем для нормальных SR-дней ( t = 2.691, P = 0,008). Аналогично, DBP ( t = 2,691, P = 0,008), MAP (t = −2,86, P = 0,005) и DP ( t = 2,127, P = 0,036) для улучшенных дней SR. были также ниже, чем в обычные дни SR. Стандартные отклонения как HR ( t = 2,127, P = 0,036), так и DP ( t = 2,127, P = 0,036) в дни усиленного SR были значительно выше, чем в обычные дни SR, соответственно. В результате четыре переменные БП (т.е. SBP, DBP, MAP и DP) показали статистически значимые групповые средние различия между нормальными и улучшенными днями SR.

    Таблица 1

    Групповые средние различия в переменных АД между высокими и нормальными днями SR

    7 540 9003
    Переменная Расширенные дни SR м Нормальные дни SR n t-критерий Стьюдента

    Среднее значение SD o N Среднее значение SD N t df p
    18 SB
    17,0 112 131,6 17,8 112 −2,691 111 , 008
    DBP b 79202 81202 9022 9022 9022 9022 112 −2,788 111 .006
    HR c 71,5 8,0 112 72,1 8,2 112.095 111 NS
    MAP d 95,8 12,2 112 98,0 12,9 112 3 902,82060 9018 LOG_PP e 1,7 0,1 112 1,7 0,1 112 -1,564 111 NS
    DP 902

    DP f29 16,3 112 95,3 17,3 112 −2,127 111 ,036
    SBP_SD г 1820,5 902 9022 9022 9022 112 1,688 111 NS
    DBP_SD h 14,5 4,5 112 14,3 4,4 111 NS
    HR_SD i 11,4 3,3 112 9,9 3,2 112 4,40206 9022 4,402 9022 9022 MAP_SD j 14,6 4,2 112 14,2 4,2 112 1,027 111 NS
    PP_SD5 5,4 112 13,1 4,7 112 .746 111 NS
    DP_SD л 22.9 9022 5,6 112 3,954 111 <0,001

    3.2. Распределение индивидуальных BPR-SR

    Как показано на, результаты индивидуальных сравнений между нормальными и улучшенными днями SR (для каждого участника) предполагают, что большее количество участников показало более низкое АД в дни усиленного SR.А именно, 32,1% из 56 показали более низкое САД в дни с усиленным SR, тогда как только 3,6% показали более высокое САД в эти дни. Что касается ДАД, 26,8% участников показали более низкое ДАД в дни с усиленным СР, тогда как только 3,6% показали более высокое ДАД в эти дни. Аналогичным образом, 30,4% и 19,6% участников показали более низкие MAP и DP в дни усиленного SR.

    Таблица 2

    Число и процент участников, у которых уровень АД был значительно выше или ниже в дни усиленного SR

    SR SR 902 902 30,4
    Состояние SBP d DBP e MAP f Dp г

    n % n % n % n %
    18 9017
    18 9017 9017 2 3.6 2 3,6 3 5,4 3 5,4
    Нижний АД на
    расширенных днях SR b
    18 32,1 15 32,1 15 11 19,6
    Несущественная разница
    в BP c
    36 64,3 39 69,6 36 64,3 42 7522 9022 9018 900 .3. Классификация BPR-SR

    Для каждой из четырех переменных BP, упомянутых выше (т. Е. SBP, DBP, MAP и DP), BPR-SR был закодирован как дихотомическая переменная на основе результатов t Стьюдента – тесты на внутрииндивидуальные различия между нормальными и улучшенными днями SR. Например, участники, у которых САД в дни улучшенного SR было статистически и значительно ниже, чем в обычные дни SR, были закодированы как «1», тогда как те, у кого не было значительной разницы между максимумами и минимумами, были закодированы как «0.Аналогично для ДАД, САД. и DP. каждому участнику был присвоен «1» или «0», в зависимости от результатов t -тестов.

    3.4. Взаимосвязь между BPR-SR и другими характеристиками

    Как показано на. DRI показал статистически значимые отрицательные взаимосвязи с BPR-SR в САД ( r = -0,375, P = 0,004), ДАД ( r = -0,302, P = 0,024), MAP ( r = – 0,351, P = 0,008) и DP ( r = -0.290. P = 0,03), что свидетельствует об улучшении здоровья у тех, у кого было более низкое АД в дни усиленного SR. Возраст был значительно связан с DP ( r = -0,28, P = 0,037). Пол также показал статистически значимые отрицательные корреляции с ДАД ( r = -0,32, P = 0,016) и САД ( r = -0,38, P = 0,04), что свидетельствует о значительном снижении ДАД и САД на усиленном SR дни чаще наблюдались у мужчин по сравнению с женщинами.Хотя ни депрессия, ни субъективное состояние здоровья не показали статистически значимой связи с предполагаемым BPR-SR, HLS показал статистически значимые отрицательные корреляции с ДАД ( r = -0,32, P = 0,016) и с САД ( r = -0,29, P = 0,029), что позволяет предположить, что значительно более низкое ДАД и / или САД в дни усиленного СР с меньшей вероятностью наблюдались у пациентов с лучшим СЗД.

    Таблица 3

    Взаимосвязь реактивности БП с усиленным шумановским резонансом (BPR-SR) с другими характеристиками

    03. 9022 9022 9020 .184 53176
    Переменная BPR-SR e

    SB f DBp g MAP h Dp i
    Возраст r -.027 −.078 * .008 ** −280 *
    P .841 .568 .951
    N 56 56 56 56
    Пол r −.181 −.321 * ** −74 –.381 * ** −74 –.381 .100
    P .183 .016 .004 .464
    N 56 56 56 56
    Subective Health .231 .212
    P .597 .188 .097 .127
    N N 9022 53
    HLS b r -.162 −.321 * −.293 * −.122
    P ,232 .016 , 029 . Н 56 56 56 56
    DRI c r −375 ** −.302 * −.351 900 −290 *
    P .004 .024 .008 .030
    N 56 56 56 56
    Депрессия

    902
    9022 9022 9022 −.035 −.101 −.067
    P .330 .798 .459 .625
    56 56 56

    4.Обсуждение

    Примечательно, что в текущем исследовании синдром, связанный с заболеванием, был достоверно связан с САД, ДАД, САД и ДП соответственно. Сообщалось, что заболевания, связанные с заболеваниями, в значительной степени связаны с АД, заболеваниями, связанными со здоровьем, качеством жизни, индексом массы тела и депрессией [18]. С другой стороны, как сообщалось, образ жизни, связанный со здоровьем, не показал значительной связи ни с АД, ни с качеством жизни и, возможно, потребует дальнейшей модификации и проверки [18].Текущие результаты, согласно которым у людей, ведущих здоровый образ жизни, показали низкую реактивность АД на усиленный резонанс Шумана, могут быть связаны с возможной низкой достоверностью индекса. Хотя типичная амплитуда сигналов резонанса Шумана находится в диапазоне пикотесла и кажется незначительной по сравнению с некоторыми искусственными полями, окружающими нас, международное научное сообщество признало, что воздействие низкочастотных электромагнитных полей низкой интенсивности может вызывать биологические эффекты [22].Если наш мозг будет достаточно чувствительным, чтобы различать эти естественные сигналы или искусственно созданные электромагнитные поля с частотой 8 Гц из фонового шума, реактивность АД на резонанс Шумана будет хорошим показателем здоровья. В будущем исследовании будут изучены возможные последствия для здоровья резонанса Шумана на частотах 8, 14, 20 и 26 Гц с большим размером выборки, и если результаты останутся статистически значимыми, последует дальнейший анализ волновой структуры и серия экспериментов.

    Исследование резонансных характеристик горных пород при гармоническом возбуждении

    Для изучения резонансных характеристик горных пород при гармоническом возбуждении были представлены две модели колебаний для оценки собственной частоты горных пород, возникающих во время бурения.Первая – это разработанная модель с одной степенью свободы, которая учитывает свойства и размеры породы. Вторая – модель с несколькими степенями свободы, основанная на принципе наименьшего действия. Затем модальные характеристики, а также влияние частоты возбуждения, механических свойств и размеров породы на ее резонансную частоту анализируются с помощью МКЭ. Наконец, ультразвуковые испытания искусственных песчаников и материалов буровых инструментов проводятся в помещении, и для получения их резонансных частот применяется метод преобразования БПФ.На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что собственная частота породы увеличивается с изменением режима колебаний. Для одного и того же типа породы резонансная частота обратно пропорциональна массе, в то время как для разных видов горных пород механические параметры, такие как плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона, вместе определяют резонансную частоту породы. Кроме того, форма камня также является одним из основных факторов, влияющих на его резонансную частоту. Наконец, результаты теоретических исследований подтверждаются ультразвуковыми исследованиями.

    1. Введение

    Хорошо известно, что резонанс – очень распространенное физическое явление в природе, и его можно наблюдать почти во всех областях инженерных технологий. Многие инженерные сооружения, машины и оборудование спроектированы таким образом, чтобы избежать возникновения резонансного эффекта. Однако резонанс имеет и положительную сторону, и он имеет большое значение в некоторых областях, например, в производстве музыкальных инструментов, медицинских испытаниях и т. Д.В настоящее время в нефтяной инженерии была предложена новая технология бурения, которая также использует преимущество повреждения, характерного для резонанса, а именно – бурение с усилением резонанса (RED). Основная идея этой технологии заключается в том, что долото, вращаясь, прикладывает динамическую ударную силу с регулируемой высокой частотой к породе, так что порода резонирует для достижения фрагментации породы [1]. Технология RED может решить общие проблемы, такие как низкая скорость проходки и серьезный износ бурового долота при бурении глубоких и твердых пород [2–4].

    Ключ технологии RED – реализовать каменный резонанс. В настоящее время исследования резонанса горных пород в основном включают следующие аспекты. Основные характеристические параметры породы проверяются на основе принципов акустического и электромагнитного резонанса. В частности, модуль упругости [5–7], сжимаемость, плотность [8], модуль сдвига и коэффициент демпфирования [9] породы могут быть получены с помощью резонансного ультразвукового спектра и характеристик пор, насыщенности [10] и характеристик осадка. [11] горные породы могут быть извлечены с помощью технологии ядерного магнитного резонанса.Кроме того, резонансные характеристики различных структур горных пород идентифицируются и анализируются на основе принципа измерения сейсмического резонанса, чтобы обеспечить лучшее руководство для обеспечения экологической безопасности [12–14]. Кроме того, существует также большое количество исследований по преобразованию тротуаров и других каменных конструкций с использованием разрушительных свойств резонанса [15].

    Однако, поскольку ключом к реализации технологии RED является определение величины или диапазона резонансной частоты горной породы, чтобы на горную породу можно было воздействовать соответствующим гармоническим вибрационным воздействием для достижения резонансной фрагментации.Более того, порода, встречающаяся при бурении, относительно мала по сравнению с каменными структурами, которые находятся в естественной среде. Поэтому, хотя многие эксперты и ученые провели множество соответствующих исследований резонанса горных пород [16–18], существующие результаты исследований все еще не полностью применимы к области бурения. Поэтому очень необходимо провести исследование резонансных характеристик породы, встречающейся в поле бурения.

    В этой статье, нацеленной на небольшие камни, разработана модель собственной частоты с одной степенью резкости, учитывающая свойства и размеры породы.Затем, на основе принципа наименьшего воздействия, предлагается модель собственной частоты с несколькими степенями свободы. Таким образом, определяются основные влияющие факторы, влияющие на резонансные характеристики породы. Оставшаяся часть теста организована следующим образом. В разделе 3 проводится численное моделирование для анализа влияния ключевых факторов на резонансную частоту породы. Затем проводится ультразвуковое испытание искусственных песчаников и материалов бурового инструмента в Разделе 4 для проверки теоретических результатов исследования и объяснения осуществимости технологии RED.

    2. Модели естественной частоты породы

    В этом разделе предлагаются две модели вибрации, учитывающие свойства и размеры породы, для оценки ее собственной частоты.

    2.1. Модель собственной частоты с одной степенью свободы

    Система вибрации породы под буровым долотом во время бурения может быть представлена ​​физической моделью, показанной на рисунке 1. Масса м , которая представляет собой частицу, является абстракцией инерции и Безмассовая пружина с жесткостью k представляет собой абстракцию упругости в системе вибрации горной породы.


    Согласно теории колебаний [19], собственная частота вышеупомянутой системы может быть выражена следующим образом:

    Предполагая, что порода является упругой однородной средой, ее жесткость может быть получена из формулы жесткости упругого материала. , а именно,

    Подставив уравнение (2) в уравнение (1), собственная частота породы может быть дополнительно переписана как или

    Уравнение (4) представляет собой модель собственной частоты породы с одной степенью свободы.

    2.2. Модель собственной частоты с несколькими степенями свободы

    Из-за ограничения демпфирования, энергии и других факторов ударная сила бурового долота может проходить через породу только на ограниченное расстояние во время бурения. В результате сначала разрушается поверхность породы, контактирующая с буровым долотом. Следовательно, поверхностная порода может рассматриваться как однородная упругая пластина по сравнению с формацией. Принимая во внимание фактическое положение породы на дне скважины, пластина подвергается простому опорному ограничению, как показано на Рисунке 2.


    Исходя из принципа наименьшего действия, уравнение вибрации приведенной выше модели может быть представлено как

    Возьмите преобразование Фурье из приведенного выше уравнения, умножьте обе части уравнения на e iωt и интегрировать. Тогда уравнение (5) принимает вид

    . Выбрав границу пластины в качестве координатной оси, граничное условие может быть выражено как

    Решение, удовлетворяющее указанным выше граничным условиям, может быть записано как

    Таким образом, собственная частота пластины может быть выражена как

    . быть определено asor

    Уравнение (10) представляет собой модель собственной частоты горной породы с несколькими степенями свободы.

    Две вышеуказанные модели вибрации могут быть использованы для первоначальной оценки собственной частоты породы. Более того, независимо от того, является ли это расчетной моделью собственной частоты с одной или несколькими степенями свободы, мы можем обнаружить, что собственная частота породы связана как с ее механическими свойствами, такими как жесткость, модуль упругости, коэффициент Пуассона и плотность, так и размеры, такие как длина стороны, площадь и объем.

    3. Численное моделирование

    В этом разделе проводится модальный анализ и анализ гармонического отклика для дальнейшего изучения резонансных характеристик породы.Модальный анализ породы предназначен для определения ее собственной частоты, в то время как анализ гармонического отклика используется для расчета частоты отклика породы при определенной частоте возбуждения.

    При моделировании скалы имеют форму блока и цилиндра, а литология пород – песчаник и гранит. Модели интеллектуально соединены тетраэдрами, как показано на рисунке 3. Амплитуда приложенной гармоники составляет 1000 Н, а частоты воздействия составляют 10 кГц и 20 кГц, соответственно.Удельные свойства горных пород приведены в таблице 1.


    Литология Плотность кг / м 3 Модуль упругости Па Коэффициент Пуассона 94 мм Размеры Блок Цилиндр

    Гранит 2790 2,6 × 10 10 0,26 100 × 100 × 100
    200 × 200 × 200

    3 300 × 300 × 200
    Φ100 × 200

    Песчаник 2560 4 × 10 10 0.34

    3.1. Модальный анализ

    На рисунке 4 показаны собственные частоты первых 30 порядков гранита и песчаника размером 200 мм × 200 мм × 200 мм. Из рисунка видно, что собственная частота породы увеличивается с изменением режима колебаний, и порода имеет разные резонансные частоты в разных диапазонах частот. Здесь собственная частота песчаника во всех порядках выше, чем у гранита.Согласно теоретической модели, если порода имеет ту же форму, ее собственная частота пропорциональна модулю упругости и обратно пропорциональна коэффициенту Пуассона и плотности. Результаты, полученные в результате моделирования, согласуются с теоретическими результатами.


    3.2. Влияние частоты возбуждения

    Гармоническая ударная сила с амплитудой 1000 Н и частотой возбуждения 10 кГц и 20 кГц действует на гранит и песчаник размером 200 мм × 200 мм × 200 мм соответственно.Результаты отклика горных пород показаны на рисунке 5. Когда частота возбуждения находится в диапазоне 0 ~ 10 кГц, резонансная частота гранита составляет 6900 Гц, а песчаника – 8700 Гц. Однако, когда частота возбуждения находится в диапазоне 0 ~ 20 кГц, резонансные частоты гранита и песчаника составляют 10,6 кГц и 16,2 кГц соответственно. Видно, что резонансные частоты породы различны в разных диапазонах частот возбуждения. По мере увеличения частоты возбуждения увеличивается и резонансная частота породы.Это можно рассматривать как еще одно проявление того, что порода имеет разные собственные частоты для системы с несколькими степенями свободы.


    3.3. Влияние механических параметров породы

    Кривые резонансных частот песчаника под действием гармонической силы 1000 Н и 20 кГц с размерами 100 мм × 100 мм × 100 мм, 200 мм × 200 мм × 200 мм и 300 мм × 300 мм × 300 мм представлены на рисунке 6 (а). Видно, что чем больше порода, тем меньше резонансная частота при одинаковых механических параметрах.Можно также утверждать, что чем меньше масса камня, тем выше частота, необходимая для его резонанса. На рисунке 6 (b) показаны резонансные частоты гранита и песчаника одинакового объема и формы (200 мм × 200 мм × 200 мм) под действием гармонической силы 1000 Н и 20 кГц. Сравнивая результаты, представленные на рисунке 6 (б), мы отмечаем, что резонансная частота гранита ниже, чем у песчаника. В случае одинаковой формы и размера основным фактором, определяющим резонансную частоту породы, являются ее механические свойства.Сравнивая плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона этих двух видов горных пород, можно обнаружить, что результаты численного моделирования согласуются с теоретическими законами.


    3.4. Влияние формы камня

    На рис. 7 показаны кривые контраста резонансных частот гранита и песчаника различной формы. На рисунке 7 (а) показаны кривые гармонического отклика цилиндрического гранита размером Φ100 мм × 200 мм () и кубического гранита размером 100 мм × 100 мм × 100 мм ().Из результатов моделирования видно, что резонансная частота цилиндрического гранита составляет 14,4 кГц, а кубического гранита – 10,6 кГц. Очевидно, что резонансная частота большего цилиндрического гранита выше, чем у меньшего кубического гранита. Аналогичный анализ проводится на песчанике, форма которого представляет собой цилиндр размером Φ200 × 200 () и блок размером 200 мм × 200 мм × 200 мм () соответственно. Мы также можем получить, что резонансная частота цилиндрического песчаника равна 14.8 кГц, а у кубического песчаника – 16,2 кГц. Из представленных результатов видно, что резонансная частота небольшого цилиндрического песчаника ниже, чем у большого кубического песчаника.


    Основываясь на модели с одной глубиной резкости, мы можем знать, что порода с небольшим объемом должна иметь большую резонансную частоту. Однако вывод, который мы получаем из результатов моделирования, прямо противоположен, что указывает на то, что форма породы действительно влияет на ее резонансную частоту.Причина такого результата может быть связана с тем, что жесткость породы будет меняться вместе с ее формой, что в дальнейшем повлияет на ее резонансную частоту.

    4. Ультразвуковой тест

    Для дальнейшего подтверждения резонансных характеристик породы проводится ультразвуковой тест на резонансной частоте породы в помещении.

    4.1. Устройство и ядра

    Устройство, используемое в тесте, представляет собой ультразвуковую испытательную систему, которая в основном включает в себя генератор / приемник ультразвуковых импульсов, осциллограф и низкочастотные пробники.Генератор / приемник импульсов имеет частотный диапазон от 50 кГц до 20 МГц, а частоты зонда составляют 50 кГц и 250 кГц соответственно.

    В качестве испытательного керна используется искусственный песчаник, а механические параметры горных пород были приведены в численном моделировании. Песчаник перерабатывается в две формы, которые представляют собой цилиндры с размерами Φ8 см × 20 см, Φ8 см × 15 см, Φ8 см × 14 см, Φ8 см × 10 см, Φ8 см × 5 см и Φ8 см × 3. см и блоки размером 10 см × 10 см × 10 см, 5 см × 5 см × 5 см и 4 см × 4 см × 4 см, как показано на рисунке 8.


    4.2. Процесс и принцип

    При испытании генератор / приемник импульсов, осциллограф и датчики подключаются, как показано на рисунке 9. Торцевая поверхность керна из песчаника должна быть плоской, а низкочастотные датчики зажимаются с обоих концов. сердцевины со сливочным маслом в качестве клея.


    Принцип испытания заключается в том, что предварительно установленный ультразвуковой сигнал, генерируемый устройством генератора / приемника импульсов, подается на керн песчаника через низкочастотный зонд.Здесь ультразвуковые частоты, установленные в тесте, составляют 50 кГц и 250 кГц. Затем другой низкочастотный зонд улавливает акустический сигнал, распространяющийся от активной зоны. В это время осциллограф отображает не только передаваемый сигнал, но и акустический сигнал, полученный от керна песчаника. По полученному сигналу могут быть получены амплитудно-временные данные породы. Однако, чтобы получить резонансную частоту сердечника, необходимо выполнить преобразование БПФ на кривой время-амплитуда и преобразовать ее в кривую амплитуды-частоты, как показано на рисунке 10.Затем можно получить резонансную частоту и максимальную амплитуду испытательного сердечника при определенной частоте возбуждения, а именно частоту и амплитуду на пике амплитудно-частотной кривой.


    4.3. Результаты экспериментов и анализ

    Резонансная частота и максимальная амплитуда породы на частотах возбуждения 50 кГц и 250 кГц могут быть получены путем обработки данных амплитуды времени. Результаты экспериментов приведены в таблице 2, а четыре характерные амплитудно-частотные кривые показаны на рисунке 11.

    0,1294 0,1294 см × 5 см × 5 см 94

    No. Форма Размер Резонансная частота (50 кГц) кГц Амплитуда Резонансная частота (250 кГц 9103 кГц
    1 Цилиндр Φ8 см × 20 см 62 0,1691 92 0,1763
    2 Φ8 см × 15 см 63.1438 92 0,2845
    3 Φ8 см × 14 см 67 0,1874 93 0,317
    4 10223 10223
    4 1022 Φ 93 0,4409
    5 Φ8 см × 5 см 68 0.4277 204 0.1986
    6 68223 0223 см Φ228 см4953 204 0,1611

    7 Блок 10 см × 10 см × 10 см 63 0,5264 18610689 67 0.6015 197 0,1657
    9 4 см × 4 см × 4 см 68 0,4888 206

    4.3.1. Влияние частоты возбуждения

    Кривые изменения резонансной частоты керна песчаника при частотах возбуждения 50 кГц и 250 кГц показаны на рисунке 12 (а), а увеличенная кривая резонансной частоты при частоте возбуждения 50 кГц приведена на рис. Рисунок 12 (б). Здесь керны 1–6 представляют собой песчаники цилиндрической формы, а керны 7–9 – песчаники кубической формы. Из рисунка видно, что резонансные частоты одного и того же керна песчаника не совпадают при разных частотах возбуждения, которые увеличиваются с увеличением частоты возбуждения.Результаты экспериментов еще раз подтверждают вывод теоретических исследований.

    4.3.2. Влияние объема керна

    На рисунке 13 показано изменение резонансных частот кернов песчаника различного объема при частотах возбуждения 50 кГц и 250 кГц. Следует отметить, что девять ядер расположены по объему и не различают своей формы. Из обеих кривых видно, что по мере увеличения объема сердечника резонансная частота сердечника в основном уменьшается.Кроме того, на кривой есть особенность, вызванная разной формой скал. Это может быть подтверждено кривыми резонансной частоты на рисунке 12 (б), где объем цилиндрического песчаника уменьшается с 1 до 6, а объем кубического песчаника уменьшается с 7 до 9. Тогда мы можем сделать вывод, что резонансные частоты цилиндрические и кубические песчаники увеличиваются с уменьшением их объемов при двух частотах возбуждения.


    Поскольку искусственный керн из песчаника однороден, его свойства, такие как плотность, можно считать одинаковыми.Таким образом, когда мы проводим качественный анализ, переменная объема активной зоны может быть эквивалентна переменной массы активной зоны. Таким образом, можно сделать вывод, что чем больше масса породы, тем ниже ее резонансная частота, что согласуется с анализом теоретической модели собственной частоты породы.

    4.3.3. Влияние формы керна

    Резонансные частоты цилиндрических и кубических кернов песчаника с аналогичными объемами сравниваются, как показано на Рисунке 14. Как видно из гистограммы, при частоте возбуждения 50 кГц (Рисунок 14 (a)) или 250 кГц (Рисунок 14 (b)), резонансные частоты крупных кернов песчаника выше, чем резонансные частоты небольших кернов песчаника.Это противоречит предыдущему выводу о том, что резонансная частота породы с теми же механическими параметрами обратно пропорциональна ее объему, что дополнительно подтверждает вывод о том, что форма породы будет влиять на ее резонансную частоту.

    4.3.4. Сравнение частоты резонанса между породами и буровым инструментом

    Чтобы убедиться в применимости технологии RED, важно выяснить, может ли частота возбуждения, которая вызывает резонанс горной породы, повредить буровой инструмент.Поэтому была проведена серия испытаний на резонансной частоте легированной стали, используемой в буровых инструментах, и карбида вольфрама, используемого в режущих зубах бурового долота, и результаты сравнения представлены на рисунке 15.


    Рисунок 15 показывает кривые резонансной частоты горной породы, карбида вольфрама и легированной стали, полученные при частоте возбуждения 50 кГц соответственно. Из результатов видно, что резонансные частоты карбида вольфрама и горной породы сильно различаются, а резонансные частоты горной породы и легированной стали относительно близки.Однако это также связано с размером исследуемых материалов. Фактически, чтобы предотвратить воздействие высокочастотной вибрации на систему бурильной колонны, необходимо установить устройство изоляции вибрации между модулем RED и бурильной колонной, чтобы гарантировать, что бурильная колонна не будет затронута. Таким образом, даже при резонансе. Таким образом, даже если резонансные частоты легированной стали в бурильной колонне и горной породе аналогичны, буровые инструменты не будут повреждены во время резонанса горных пород.

    5. Выводы

    В данной работе резонансные характеристики породы, возникающие во время бурения при гармоническом возбуждении, исследованы теоретически и экспериментально.Были представлены две модели колебаний породы, которые можно использовать для оценки ее собственной частоты. Во-первых, разрабатывается модель с одной степенью свободы, учитывающая свойства и размеры породы. Затем предлагается модель с несколькими степенями свободы, основанная на принципе наименьшего действия. В результате можно сделать вывод, что резонансные характеристики породы связаны как с ее механическими свойствами, так и с размерами.

    Численное моделирование было проведено для анализа резонансных характеристик породы.Из модального анализа можно узнать, что собственная частота породы увеличивается с изменением режима вибрации, и порода имеет разные резонансные частоты в разных частотных диапазонах. Кроме того, анализ гармонического отклика показывает, что резонансная частота породы увеличивается с увеличением частоты возбуждения. Для одного и того же вида породы чем меньше масса, тем больше резонансная частота, в то время как для разных видов горных пород механические параметры, такие как плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона, определяют резонансную частоту.Кроме того, форма камня также является одним из основных факторов, влияющих на резонансную частоту.

    Наконец, были проведены внутренние испытания искусственных песчаников и материалов буровых инструментов с помощью ультразвуковой испытательной системы. Результаты, полученные в результате испытаний, дополнительно подтверждают правильность теоретического анализа и объясняют осуществимость технологии RED.

    Номенклатура

    4 9176 u :
    k : Жесткость горных пород, Н / м
    м : Масса породы, кг
    3 л :
    3 л :
    3 л :
    3 л :
    E : Модуль упругости, МПа
    A : Площадь поперечного сечения породы, м 2
    ω3

    74 угловой частота породы, рад / с

    f n : Собственная частота породы, Гц
    ρ : Плотность плиты, кг / м 3
    Вертикальное смещение точки на нейтральной плоскости, м
    u tt : Ускорение пластины, м / с 2
    D : Жесткость листа при изгибе, Н · м 2
    h : Толщина листа, м
    μ : Коэффициент Пуассона a

    23 , б :

    Длина пластины, м.
    Доступность данных

    Экспериментальные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью. Нет ограничений на использование данных.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Выражаем признательность за поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (№ 51704074) и Молодежному научному фонду провинции Хэйлунцзян (№ QC2018049).Работа также поддерживается Фондом развития талантов (№ SCXHB201703, ts26180119 и td26180141) и Молодежным научным фондом (№ 2019QNL-07) Северо-восточного нефтяного университета.

    МРТ тела – магнитно-резонансная томография грудной клетки, брюшной полости и таза

    Магнитно-резонансная томография (МРТ) тела использует мощное магнитное поле, радиоволны и компьютер для получения подробных изображений внутренней части вашего тела. Его можно использовать для диагностики или мониторинга лечения различных заболеваний грудной клетки, брюшной полости и таза.Если вы беременны, врач может использовать МРТ тела для безопасного наблюдения за ребенком.

    Сообщите своему врачу о любых проблемах со здоровьем, недавних операциях или аллергии, а также о вероятности того, что вы беременны. Магнитное поле не опасно, но может привести к неисправности некоторых медицинских устройств. Большинство ортопедических имплантатов не представляют опасности, но вы всегда должны сообщать технологу, есть ли в вашем теле какие-либо устройства или металл. Рекомендации относительно еды и питья перед экзаменом различаются в зависимости от учреждения.Если вам не указано иное, принимайте обычные лекарства как обычно. Оставьте украшения дома и носите свободную удобную одежду. Вас могут попросить надеть платье. Если у вас клаустрофобия или беспокойство, вы можете попросить своего врача перед экзаменом дать легкое успокаивающее средство.

    Что такое МРТ тела?

    Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это неинвазивный тест, который врачи используют для диагностики заболеваний.

    MRI использует мощное магнитное поле, радиочастотные импульсы и компьютер для получения подробных изображений внутренних структур тела.МРТ не использует радиацию (рентгеновские лучи).

    Подробные МРТ-изображения позволяют врачам обследовать тело и обнаружить болезнь.

    начало страницы

    Каковы наиболее распространенные способы использования этой процедуры?

    МРТ тела выполняется для оценки:

    • органов грудной клетки и брюшной полости, включая сердце, печень, желчевыводящие пути, почки, селезенку, кишечник, поджелудочную железу и надпочечники.
    • органов малого таза, включая мочевой пузырь и репродуктивные органы, такие как матка и яичники у женщин и предстательная железа у мужчин.
    • кровеносных сосудов (включая МР-ангиографию).
    • лимфатических узлов.

    Врачи используют магнитно-резонансную томографию, чтобы помочь диагностировать или контролировать лечение таких состояний, как:

    • опухоли груди, живота или таза.
    • заболеваний печени, таких как цирроз, а также аномалии желчных протоков и поджелудочной железы.
    • воспалительное заболевание кишечника, такое как болезнь Крона и язвенный колит.
    • проблемы с сердцем, например, врожденный порок сердца.
    • пороки развития кровеносных сосудов и воспаление сосудов (васкулит).
    • плод в утробе беременной женщины.

    начало страницы

    Как мне подготовиться к процедуре?

    Вам нужно будет переодеться в больничную одежду. Это сделано для предотвращения появления артефактов на окончательных изображениях и для соблюдения правил безопасности, связанных с сильным магнитным полем.

    Рекомендации по еде и питью перед МРТ различаются в зависимости от конкретного обследования и учреждения.Принимайте еду и лекарства в обычном режиме, если врач не назначит иное.

    При некоторых исследованиях МРТ используется инъекция контрастного вещества. Врач может спросить, есть ли у вас астма или аллергия на контрастное вещество, лекарства, продукты питания или окружающую среду. При МРТ обычно используется контрастный материал, называемый гадолинием. Врачи могут назначать гадолиний пациентам с аллергией на йодный контраст. У пациента гораздо реже аллергия на гадолиний, чем на йодный контраст. Однако, даже если у пациента имеется известная аллергия на гадолиний, его можно использовать после соответствующего предварительного приема лекарств. Для получения дополнительной информации об аллергических реакциях на контраст гадолиния обратитесь к Руководству ACR по контрастным средам.

    Сообщите технологу или радиологу, если у вас есть серьезные проблемы со здоровьем или вы недавно перенесли операцию. Некоторые состояния, такие как тяжелая болезнь почек, могут означать, что вы не можете безопасно получать гадолиний. Вам может потребоваться анализ крови, чтобы убедиться, что ваши почки функционируют нормально.

    Женщины всегда должны сообщать своему врачу и технологу, если они беременны.МРТ используется с 1980-х годов, и не было сообщений о каких-либо побочных эффектах для беременных женщин или их будущих детей. Однако ребенок будет находиться в сильном магнитном поле. Поэтому беременным женщинам не следует проходить МРТ в первом триместре, если польза от обследования явно не перевешивает любые потенциальные риски. Беременным женщинам противопоказан гадолиний-контраст без крайней необходимости. См. Страницу «Безопасность МРТ во время беременности» для получения дополнительной информации о беременности и МРТ.

    Если у вас клаустрофобия (боязнь замкнутых пространств) или беспокойство, попросите врача назначить легкое успокаивающее средство до даты обследования.

    Оставьте все украшения и другие аксессуары дома или снимите их перед МРТ. В экзаменационную комнату не допускаются металлические и электронные предметы. Они могут создавать помехи магнитному полю аппарата МРТ, вызывать ожоги или становиться опасными снарядами. Эти предметы включают:

    • ювелирные изделия, часы, кредитные карты и слуховые аппараты, все из которых могут быть повреждены
    • булавки, шпильки, металлические молнии и аналогичные металлические предметы, которые могут искажать МРТ-изображения
    • съемная стоматологическая установка
    • ручки, карманные ножи и очки
    • пирсинг
    • мобильных телефонов, электронных часов и устройств слежения.

    В большинстве случаев исследование МРТ безопасно для пациентов с металлическими имплантатами, за исключением нескольких типов. Людям со следующими имплантатами нельзя сканировать и им не следует входить в зону сканирования МРТ без предварительной оценки безопасности:

    Сообщите технологу, если в вашем теле есть медицинские или электронные устройства. Эти устройства могут мешать исследованию или представлять опасность. Многие имплантированные устройства будут иметь брошюру, объясняющую риски МРТ для этого устройства. Если у вас есть брошюра, то перед экзаменом ознакомьте с ней составителя расписания.МРТ не может быть проведена без подтверждения и документации типа имплантата и совместимости с МРТ. Вы также должны принести на экзамен любую брошюру на случай, если у радиолога или технолога возникнут какие-либо вопросы.

    Если есть какие-либо вопросы, рентгеновский снимок может обнаружить и идентифицировать любые металлические предметы. Металлические предметы, используемые в ортопедической хирургии, обычно не представляют опасности во время МРТ. Однако для недавно установленного искусственного сустава может потребоваться другое визуализационное обследование.

    Сообщите технологу или радиологу о любых шрапнелях, пулях или другом металле, которые могут быть в вашем теле.Инородные тела, расположенные рядом с глазами и особенно застрявшие в глазах, очень важны, потому что они могут двигаться или нагреваться во время сканирования и вызывать слепоту. Красители, используемые для татуировок, могут содержать железо и могут нагреваться во время МРТ. Это редко. Магнитное поле обычно не влияет на пломбы, брекеты, тени для век и другие косметические средства. Однако эти предметы могут искажать изображение области лица или мозга. Расскажите о них рентгенологу.

    Младенцам и маленьким детям часто требуется седация или анестезия, чтобы пройти МРТ без движения.Это зависит от возраста ребенка, интеллектуального развития и типа экзамена. Седация может быть предоставлена ​​во многих учреждениях. Специалист по педиатрической седации или анестезии должен быть доступен во время обследования для безопасности вашего ребенка. Вам расскажут, как подготовить ребенка.

    В некоторых учреждениях может быть персонал, который работает с детьми, чтобы избежать необходимости в седативных средствах или анестезии. Они могут подготовить детей, показав им модель сканера МРТ и воспроизведя звуки, которые они могут услышать во время экзамена.Они также ответят на любые вопросы и объяснят процедуру снятия беспокойства. В некоторых учреждениях также есть очки или наушники, чтобы ребенок мог смотреть фильм во время экзамена. Это помогает ребенку оставаться неподвижным и позволяет получать изображения хорошего качества.

    начало страницы

    Как выглядит оборудование?

    Традиционный аппарат МРТ представляет собой большую трубку цилиндрической формы, окруженную круглым магнитом. Вы будете лежать на столе, который скользит в туннель к центру магнита.

    Некоторые аппараты МРТ, называемые системами с коротким проходом, сконструированы таким образом, что магнит не полностью окружает вас. Некоторые новые аппараты МРТ имеют отверстие большего диаметра, что может быть более удобным для крупных пациентов или людей с клаустрофобией. «Открытые» аппараты МРТ открыты по бокам. Они особенно полезны при обследовании крупных пациентов или пациентов с клаустрофобией. Открытые аппараты МРТ могут предоставить высококачественные изображения для многих типов исследований. Открытая МРТ не может использоваться для некоторых обследований. Для получения дополнительной информации обратитесь к своему радиологу.

    начало страницы

    Как работает процедура?

    В отличие от рентгеновского обследования и компьютерной томографии (КТ) при МРТ не используется излучение. Вместо этого радиоволны перестраивают атомы водорода, которые естественным образом существуют в организме. Это не вызывает никаких химических изменений в тканях. Когда атомы водорода возвращаются к своему обычному расположению, они излучают разное количество энергии в зависимости от типа ткани, в которой они находятся. Сканер улавливает эту энергию и создает изображение, используя эту информацию.

    В большинстве аппаратов МРТ магнитное поле создается путем пропускания электрического тока через проволочные катушки. Другие катушки находятся внутри машины и, в некоторых случаях, размещаются вокруг части тела, на которой создается изображение. Эти катушки отправляют и принимают радиоволны, производя сигналы, которые обнаруживаются машиной. Электрический ток не контактирует с пациентом.

    Компьютер обрабатывает сигналы и создает серию изображений, каждое из которых показывает тонкий срез тела.Радиолог может изучить эти изображения под разными углами.

    МРТ часто позволяет отличить больную ткань от нормальной лучше, чем рентген, КТ и ультразвук.

    начало страницы

    Как проходит процедура?

    МРТ можно пройти в амбулаторных условиях.

    Технолог поместит вас на передвижной стол для осмотра. Они могут использовать ремни и валики, чтобы помочь вам оставаться на месте и сохранять свое положение.

    Технолог может размещать устройства, содержащие катушки, способные посылать и принимать радиоволны, вокруг или рядом с исследуемой областью тела.

    Обследование

    МРТ обычно включает несколько прогонов (последовательностей), некоторые из которых могут длиться несколько минут. Каждый запуск создает разные шумы.

    Если в вашем исследовании используется контрастное вещество, врач, медсестра или технолог вставят внутривенный катетер (линия IV) в вену на руке или руке. Они будут использовать эту капельницу для введения контрастного вещества.

    Вас поместят в магнит аппарата МРТ. Технолог будет проводить экзамен, работая за компьютером вне помещения.Вы сможете поговорить с технологом через домофон.

    Если в вашем исследовании используется контрастное вещество, технолог введет его во внутривенную линию (IV) после первоначальной серии сканирований. Они сделают больше снимков во время или после инъекции.

    Когда исследование будет завершено, технолог может попросить вас подождать, пока радиолог проверит изображения, на случай, если потребуется больше.

    Технолог удалит вашу капельницу после окончания исследования и наложит небольшую повязку на место введения.

    В зависимости от типа экзамена и используемого оборудования весь экзамен обычно занимает от 30 до 50 минут.

    начало страницы

    Что я испытаю во время и после процедуры?

    Большинство МРТ безболезненны. Однако некоторым пациентам неудобно оставаться на месте. Другие могут чувствовать себя замкнутыми (клаустрофобными), пока находятся на МРТ-сканере. Сканер может быть шумным.

    Легкое тепло в той области тела, на которой проводится снимок, является нормальным явлением.Если вас это беспокоит, сообщите об этом рентгенологу или технологу. Важно, чтобы вы оставались неподвижными во время съемки. Обычно это от нескольких секунд до нескольких минут за раз. Вы будете знать, когда записываются изображения, потому что вы услышите и почувствуете громкие стуки или стук. Катушки, которые генерируют радиоволны, издают эти звуки при активации. Вам будут предоставлены беруши или наушники, чтобы уменьшить шум, производимый сканером. Вы можете расслабиться между последовательностями изображений.Однако вам нужно будет как можно дольше сохранять ту же позицию, не двигаясь.

    Обычно в экзаменационной комнате вы будете одни. Тем не менее, технолог всегда сможет видеть, слышать и говорить с вами, используя двустороннюю внутреннюю связь. Они дадут вам «шарик», который сразу же предупредит технолога о том, что вам нужно внимание. Многие удобства позволяют другу или родителю оставаться в комнате, если они также прошли проверку на безопасность.

    Во время экзамена детям выдадут беруши или наушники подходящего размера.Чтобы скоротать время, можно проигрывать музыку через наушники. Сканеры МРТ оснащены кондиционерами и хорошо освещены.

    В некоторых случаях перед получением изображений может быть сделана внутривенная инъекция контрастного вещества. Игла для внутривенного вливания может вызвать у вас некоторый дискомфорт и у вас могут появиться синяки. Также существует очень небольшая вероятность раздражения кожи в месте введения трубки для внутривенного введения. У некоторых пациентов может появиться временный металлический привкус во рту после инъекции контрастного вещества.

    Если вам не требуется седация, период восстановления не требуется.Вы можете вернуться к своим обычным занятиям и нормальному питанию сразу после экзамена. В очень редких случаях некоторые пациенты испытывают побочные эффекты от контрастного вещества. Они могут включать тошноту, головную боль и боль в месте инъекции. Очень редко пациенты испытывают крапивницу, зуд в глазах или другие аллергические реакции на контрастное вещество. Если у вас есть аллергические симптомы, сообщите об этом технологу. Радиолог или другой врач будут доступны для немедленной помощи.

    начало страницы

    Кто интерпретирует результаты и как их получить?

    Радиолог, врач, обученный руководить и интерпретировать радиологические исследования, проанализирует изображения.Радиолог отправит подписанный отчет вашему лечащему врачу или лечащему врачу, который поделится с вами результатами.

    Вам может потребоваться повторное обследование. Если да, ваш врач объяснит, почему. Иногда при повторном обследовании дополнительно оценивается потенциальная проблема с большим количеством просмотров или специальной техникой визуализации. Он также может увидеть, изменилось ли какое-либо изменение проблемы с течением времени. Последующие осмотры часто являются лучшим способом узнать, работает ли лечение или требует внимания проблема.

    начало страницы

    Каковы преимущества vs.риски?

    Преимущества

    • МРТ – это неинвазивный метод визуализации, который не требует воздействия радиации.
    • МРТ-изображения структур мягких тканей тела, таких как сердце, печень и многие другие органы, в некоторых случаях с большей вероятностью позволяют идентифицировать и точно характеризовать заболевания, чем другие методы визуализации. Эта деталь делает МРТ бесценным инструментом для ранней диагностики и оценки многих очаговых поражений и опухолей.
    • МРТ доказал свою ценность в диагностике широкого спектра состояний, включая рак, сердечные и сосудистые заболевания, а также мышечные и костные аномалии.
    • МРТ может обнаруживать аномалии, которые могут быть скрыты костью, с помощью других методов визуализации.
    • МРТ позволяет врачам неинвазивно и без введения контрастного вещества оценить билиарную систему.
    • Контрастное вещество гадолиния для МРТ с меньшей вероятностью вызовет аллергическую реакцию, чем контрастные вещества на основе йода, используемые для рентгеновских лучей и компьютерной томографии.
    • МРТ представляет собой неинвазивную альтернативу рентгену, ангиографии и КТ для диагностики проблем с сердцем и кровеносными сосудами.

    Риски

    • Обследование МРТ почти не представляет риска для среднего пациента при соблюдении соответствующих правил безопасности.
    • При использовании седативных средств существует риск излишнего употребления. Тем не менее, ваши жизненно важные функции будут контролироваться, чтобы свести к минимуму этот риск.
    • Сильное магнитное поле не опасно для вас. Однако это может привести к неправильной работе имплантированных медицинских устройств или искажению изображений.
    • Нефрогенный системный фиброз – это признанное осложнение, связанное с введением гадолиниевого контраста.Это исключительно редко при использовании новых контрастных веществ на основе гадолиния. Обычно возникает у пациентов с серьезным заболеванием почек. Ваш врач внимательно оценит вашу функцию почек, прежде чем рассматривать инъекцию контрастного вещества.
    • Существует очень небольшой риск аллергической реакции, если для вашего исследования используется контрастное вещество. Такие реакции обычно легкие и контролируются лекарствами. Если у вас возникла аллергическая реакция, немедленно обратитесь к врачу.
    • Хотя нет никаких известных эффектов для здоровья, данные показали, что очень небольшое количество гадолиния может оставаться в организме, особенно в мозге, после нескольких обследований МРТ.Это чаще всего происходит у пациентов, которым в течение жизни делали несколько МРТ для наблюдения за хроническими заболеваниями или состояниями высокого риска. Контрастное вещество в основном выводится из организма через почки. Если вы относитесь к этой категории пациентов, проконсультируйтесь со своим врачом о возможности задержки гадолиния, поскольку этот эффект варьируется от пациента к пациенту.
    • Производители контрастного вещества указывают, что матери не должны кормить грудью своих детей в течение 24-48 часов после введения контрастного вещества.Однако в самом последнем Руководстве по контрастным средам Американского колледжа радиологии (ACR) сообщается, что исследования показывают, что количество контрастного вещества, поглощаемого младенцем во время грудного вскармливания, чрезвычайно низкое. Для получения дополнительной информации обратитесь к Руководству ACR по контрастным материалам и ссылкам на него.

    начало страницы

    Каковы ограничения МРТ тела?

    Высокое качество изображений зависит от вашей способности оставаться совершенно неподвижным и следовать инструкциям по задержке дыхания во время записи изображений.Если вы беспокоитесь, сбиты с толку или испытываете сильную боль, вам может быть трудно спокойно лежать во время визуализации.

    Человек очень крупного размера может не поместиться в некоторые типы аппаратов МРТ. У сканеров есть ограничения по весу.

    Имплантаты и другие металлические предметы могут затруднить получение четких изображений. Тот же эффект может иметь движение пациента.

    Очень нерегулярное сердцебиение может повлиять на качество изображений. Это связано с тем, что некоторые методы определяют время визуализации на основе электрической активности сердца.

    Дыхание может вызывать артефакты или искажения изображения во время МРТ грудной клетки, брюшной полости и таза. Движение кишечника – еще один источник артефактов движения при МРТ брюшной полости и таза. Это меньшая проблема с современными сканерами и технологиями.

    Настоящие данные не показывают убедительных доказательств того, что неконтрастная МРТ вредит плоду беременной женщины. Однако, если необходимость в обследовании не зависит от времени, ваш врач может отложить обследование до родов. Контрастные вещества гадолиния для МРТ обычно избегают во время беременности, за исключением очень специфических обстоятельств.Ваш врач обсудит с вами преимущества и риски любой процедуры МРТ. Врачи могут выполнить МРТ после первого триместра, чтобы оценить состояние плода на предмет результатов, которые не полностью оцениваются ультразвуком.

    МРТ не всегда может отличить раковую ткань от жидкости, известную как отек.

    Обследование МРТ обычно стоит дороже и может занять больше времени, чем другие визуализационные обследования. Поговорите со своей страховой компанией, если вас беспокоит стоимость МРТ.

    начало страницы

    Какой тест, процедура или лечение лучше всего мне подходят?

    начало страницы

    Эта страница была просмотрена 15 июня 2020 г.

    Магнитно-резонансная ангиография (МРА)

    МР-ангиография (МРА) использует мощное магнитное поле, радиоволны и компьютер для оценки кровеносных сосудов и выявления аномалий.В этом исследовании не используется радиация и может потребоваться инъекция контрастного вещества. Контрастное вещество, используемое для МРА, с меньшей вероятностью вызовет аллергическую реакцию, чем контрастное вещество, используемое для компьютерной томографии (КТ).

    Сообщите своему врачу о любых проблемах со здоровьем, недавних операциях, аллергиях и о том, беременны ли вы. Магнитное поле не опасно, но может привести к неисправности некоторых медицинских устройств. Большинство ортопедических имплантатов не представляют опасности, но вы всегда должны сообщать технологу, есть ли в вашем теле какие-либо устройства или металл.Иногда ваш врач выдает вам карточку с информацией о вашем имплантате. Отдайте это технологу. Рекомендации относительно еды и питья перед экзаменом различаются в зависимости от учреждения. Если ваш врач не скажет вам иное, принимайте обычные лекарства как обычно. Оставьте украшения дома и носите свободную удобную одежду. Вас могут попросить надеть платье. Если вы боитесь близких пространств или беспокоитесь, подумайте о том, чтобы попросить своего врача перед обследованием дать легкое успокаивающее средство.

    Что такое МР-ангиография?

    Врачи используют ангиографию для диагностики и лечения заболеваний кровеносных сосудов.Ангиографические исследования позволяют получить изображения основных кровеносных сосудов по всему телу. В некоторых случаях используется контрастный материал.

    Врачи проводят ангиографию с использованием:

    • рентгеноскопия (рентген) для введения катетеров в кровеносные сосуды и введения контраста для их визуализации
    • компьютерная томография (КТ)
    • магнитно-резонансная томография (МРТ)

    В магнитно-резонансной ангиографии (МРА) мощное магнитное поле, радиоволны и компьютер используются для оценки кровеносных сосудов и выявления аномалий.В этом обследовании, как и во всех МРТ, не используется радиация.

    В экзамене MRA может использоваться или не использоваться контрастный материал. При необходимости можно использовать инъекцию контрастного вещества на основе гадолиния. Гадолиний с меньшей вероятностью вызывает аллергическую реакцию, чем йодированный контрастный материал, используемый в КТ-ангиографии. Врач или технолог обычно вводят контрастное вещество, помещая небольшой внутривенный катетер в вену на руке.

    начало страницы

    Каковы наиболее распространенные способы использования этой процедуры?

    Врачи используют МРА для исследования кровеносных сосудов в ключевых областях, в том числе:

    • мозг
    • шея
    • сердце
    • сундук
    • брюшная полость (например, почки и печень)
    • таз
    • ноги и ступни
    • руки и кисти

    Врачи используют MRA для:

    • идентифицируют аномалии, такие как аневризмы, в аорте, как в груди, так и в брюшной полости, или в других артериях.
    • обнаруживает атеросклеротическое заболевание (бляшки) в сонной артерии шеи, которое может ограничивать приток крови к мозгу и вызывать инсульт.
    • идентифицируют артериовенозную мальформацию внутри головного мозга или в другом месте.
    • обнаруживает бляшку, которая сужает артерии к ногам, и помогает подготовиться к ангиопластике / установке стента или операции.
    • обнаруживает заболевание в артериях почек или визуализирует кровоток, чтобы подготовиться к трансплантации почки или установке стента.
    • направляет интервенционных радиологов и хирургов, выполняющих ремонт пораженных кровеносных сосудов, например имплантацию стентов или оценку стента после имплантации.
    • обнаруживает повреждение одной или нескольких артерий шеи, груди, живота, таза или конечностей после травмы.
    • оценивает артерии, питающие опухоль, перед операцией или другими процедурами, такими как химиоэмболизация или селективная внутренняя лучевая терапия.
    • идентифицируют расслоение или расщепление аорты грудной клетки или брюшной полости или ее основных ветвей.
    • показывают степень и серьезность ишемической болезни сердца и ее последствия, а также план вмешательства, такого как коронарное шунтирование и стентирование.
    • исследует легочные артерии в легких для выявления тромбоэмболии легочной артерии, (сгустки крови, например, те, которые идут из вен ног) или легочных АВМ.
    • рассматривают врожденные аномалии кровеносных сосудов, особенно артерий у детей (например, пороки развития сердца или других кровеносных сосудов из-за врожденного порока сердца).
    • оценить стеноз и закупорку сосудов.
    • обследуют людей на предмет артериальных заболеваний, особенно пациентов с семейным анамнезом.

    MRA также используется в качестве замены КТ-ангиографии, когда нельзя использовать йодированный контрастный материал.

    начало страницы

    Как мне подготовиться?

    Вы можете носить халат во время экзамена или разрешить носить собственную одежду, если она свободна и не имеет металлических застежек.

    Правила приема пищи и питья перед МРТ различаются в разных учреждениях. Если ваш врач не говорит иначе, следуйте своему обычному распорядку дня и принимайте лекарства как обычно.

    MRA может потребовать инъекции контрастного вещества в вену на руке. Радиолог или технолог могут спросить, есть ли у вас астма или аллергия на определенные лекарства, продукты питания или окружающую среду. Врачи могут использовать контрастный материал на основе гадолиния для МРТ. Он не содержит йода и с меньшей вероятностью вызовет аллергическую реакцию, чем КТ и рентгеновский контраст на основе йода.

    Сообщите рентгенологу и технологу о любых серьезных проблемах со здоровьем и о том, какие операции вы перенесли. Некоторые пациенты с тяжелым заболеванием почек или печени могут не получить контрастное вещество во время МРТ.

    Женщины всегда должны сообщать своему врачу и технологу, если они беременны. МРТ используется с 1980-х годов, и не было сообщений о каких-либо побочных эффектах для беременных женщин или их будущих детей. Однако ребенок будет находиться в сильном магнитном поле. Поэтому беременным женщинам не следует проходить МРТ в первом триместре, если польза от обследования явно не перевешивает любые потенциальные риски.Беременным женщинам противопоказан гадолиний-контраст без крайней необходимости. См. Страницу «Безопасность МРТ во время беременности» для получения дополнительной информации о беременности и МРТ.

    Если вы кормите грудью во время обследования, спросите своего врача, что делать дальше. Это может помочь заблаговременно сцеживать грудное молоко. Держите его под рукой до тех пор, пока весь контрастный материал не исчезнет с вашего тела (примерно через 24 часа после теста). Однако в самом последнем Руководстве по контрастным средам Американского колледжа радиологии (ACR) сообщается, что исследования показывают, что количество контрастного вещества, поглощаемого младенцем во время грудного вскармливания, чрезвычайно низкое. Для получения дополнительной информации обратитесь к Руководству ACR по контрастным материалам и ссылкам на него.

    Если у вас клаустрофобия (боязнь замкнутых пространств) или беспокойство, попросите врача назначить легкое успокаивающее средство до даты обследования.

    Младенцам и маленьким детям часто требуется седация или анестезия, чтобы пройти МРТ без движения. Это зависит от возраста ребенка, интеллектуального развития и типа экзамена. Седация может быть предоставлена ​​во многих учреждениях.Специалист по педиатрической седации или анестезии должен быть доступен во время обследования для безопасности вашего ребенка. Вам расскажут, как подготовить ребенка.

    В некоторых учреждениях может быть персонал, который работает с детьми, чтобы избежать необходимости в седативных средствах или анестезии. Они могут подготовить детей, показав им модель сканера МРТ и воспроизведя звуки, которые они могут услышать во время экзамена. Они также ответят на любые вопросы и объяснят процедуру снятия беспокойства. В некоторых учреждениях также есть очки или наушники, чтобы ребенок мог смотреть фильм во время экзамена.Это помогает ребенку оставаться неподвижным и позволяет получать изображения хорошего качества.

    Оставьте все украшения и другие аксессуары дома или снимите их перед МРТ. В экзаменационную комнату не допускаются металлические и электронные предметы. Они могут создавать помехи магнитному полю аппарата МРТ, вызывать ожоги или становиться опасными снарядами. Эти предметы включают:

    • ювелирные изделия, часы, кредитные карты и слуховые аппараты, все из которых могут быть повреждены
    • булавки, шпильки, металлические молнии и аналогичные металлические предметы, которые могут искажать МРТ-изображения
    • съемная стоматологическая установка
    • ручки, карманные ножи и очки
    • пирсинг
    • мобильных телефонов, электронных часов и устройств слежения.

    В большинстве случаев исследование МРТ безопасно для пациентов с металлическими имплантатами, за исключением нескольких типов. Людям со следующими имплантатами нельзя сканировать и им не следует входить в зону сканирования МРТ без предварительной оценки безопасности:

    Сообщите технологу, если в вашем теле есть медицинские или электронные устройства. Эти устройства могут мешать исследованию или представлять опасность. Многие имплантированные устройства будут иметь брошюру, объясняющую риски МРТ для этого устройства. Если у вас есть брошюра, то перед экзаменом ознакомьте с ней составителя расписания.МРТ не может быть проведена без подтверждения и документации типа имплантата и совместимости с МРТ. Вы также должны принести на экзамен любую брошюру на случай, если у радиолога или технолога возникнут какие-либо вопросы.

    Если есть какие-либо вопросы, рентгеновский снимок может обнаружить и идентифицировать любые металлические предметы. Металлические предметы, используемые в ортопедической хирургии, обычно не представляют опасности во время МРТ. Однако для недавно установленного искусственного сустава может потребоваться другое визуализационное обследование.

    Сообщите технологу или радиологу о любых шрапнелях, пулях или другом металле, которые могут быть в вашем теле.Инородные тела, расположенные рядом с глазами и особенно застрявшие в глазах, очень важны, потому что они могут двигаться или нагреваться во время сканирования и вызывать слепоту. Красители, используемые для татуировок, могут содержать железо и могут нагреваться во время МРТ. Это редко. Магнитное поле обычно не влияет на пломбы, брекеты, тени для век и другие косметические средства. Однако эти предметы могут искажать изображение области лица или мозга. Расскажите о них рентгенологу.

    начало страницы

    Как выглядит оборудование?

    Традиционный аппарат МРТ представляет собой большую трубку цилиндрической формы, окруженную круглым магнитом.Вы будете лежать на столе, который скользит в туннель к центру магнита.

    Некоторые аппараты МРТ, называемые системами с коротким проходом, сконструированы таким образом, что магнит не полностью окружает вас. Некоторые новые аппараты МРТ имеют отверстие большего диаметра, что может быть более удобным для крупных пациентов или людей с клаустрофобией. «Открытые» аппараты МРТ открыты по бокам. Они особенно полезны при обследовании крупных пациентов или пациентов с клаустрофобией. Открытые аппараты МРТ могут предоставить высококачественные изображения для многих типов исследований.Открытая МРТ не может использоваться для некоторых обследований. Для получения дополнительной информации обратитесь к своему радиологу.

    начало страницы

    Как работает процедура?

    В отличие от рентгеновского обследования и компьютерной томографии (КТ) при МРТ не используется излучение. Вместо этого радиоволны перестраивают атомы водорода, которые естественным образом существуют в организме. Это не вызывает никаких химических изменений в тканях. Когда атомы водорода возвращаются к своему обычному расположению, они излучают разное количество энергии в зависимости от типа ткани, в которой они находятся.Сканер улавливает эту энергию и создает изображение, используя эту информацию.

    В большинстве аппаратов МРТ магнитное поле создается путем пропускания электрического тока через проволочные катушки. Другие катушки находятся внутри машины и, в некоторых случаях, размещаются вокруг части тела, на которой создается изображение. Эти катушки отправляют и принимают радиоволны, производя сигналы, которые обнаруживаются машиной. Электрический ток не контактирует с пациентом.

    Компьютер обрабатывает сигналы и создает серию изображений, каждое из которых показывает тонкий срез тела.Радиолог может изучить эти изображения под разными углами.

    МРТ часто позволяет отличить больную ткань от нормальной лучше, чем рентген, КТ и ультразвук.

    В процедурах используется контрастное вещество, чтобы четко обозначить исследуемые кровеносные сосуды, делая их ярко-белыми.

    начало страницы

    Как проводится MRA?

    Это обследование обычно проводится в амбулаторных условиях.

    Технолог поместит вас на передвижной стол для осмотра.Они могут использовать ремни и валики, чтобы помочь вам оставаться на месте и сохранять свое положение.

    Технолог может размещать устройства, содержащие катушки, способные посылать и принимать радиоволны, вокруг или рядом с исследуемой областью тела.

    Обследование

    МРТ обычно включает несколько прогонов (последовательностей), некоторые из которых могут длиться несколько минут. Каждый запуск создает разные шумы.

    Если в вашем исследовании используется контрастное вещество, врач, медсестра или технолог вставят внутривенный катетер (линия IV) в вену на руке или руке.Они будут использовать эту капельницу для введения контрастного вещества.

    Вас поместят в магнит аппарата МРТ. Технолог будет проводить экзамен, работая за компьютером вне помещения. Вы сможете поговорить с технологом через домофон.

    Если в вашем исследовании используется контрастное вещество, технолог введет его во внутривенную линию (IV) после первоначальной серии сканирований. Они сделают больше снимков во время или после инъекции.

    Когда исследование будет завершено, технолог может попросить вас подождать, пока радиолог проверит изображения, на случай, если потребуется больше.

    Технолог удалит вашу капельницу после окончания исследования и наложит небольшую повязку на место введения.

    Все обследование обычно длится примерно 60 минут после начала визуализации.

    начало страницы

    Что я испытаю во время и после процедуры?

    Большинство МРТ безболезненны. Однако некоторым пациентам неудобно оставаться на месте. Другие могут чувствовать себя замкнутыми (клаустрофобными), пока находятся на МРТ-сканере.Сканер может быть шумным.

    Легкое тепло в той области тела, на которой проводится снимок, является нормальным явлением. Если вас это беспокоит, сообщите об этом рентгенологу или технологу. Важно, чтобы вы оставались неподвижными во время съемки. Обычно это от нескольких секунд до нескольких минут за раз. Вы будете знать, когда записываются изображения, потому что вы услышите и почувствуете громкие стуки или стук. Катушки, которые генерируют радиоволны, издают эти звуки при активации.Вам будут предоставлены беруши или наушники, чтобы уменьшить шум, производимый сканером. Вы можете расслабиться между последовательностями изображений. Однако вам нужно будет как можно дольше сохранять ту же позицию, не двигаясь.

    Обычно в экзаменационной комнате вы будете одни. Тем не менее, технолог всегда сможет видеть, слышать и говорить с вами, используя двустороннюю внутреннюю связь. Они дадут вам «шарик», который сразу же предупредит технолога о том, что вам нужно внимание. Многие удобства позволяют другу или родителю оставаться в комнате, если они также прошли проверку на безопасность.

    Во время экзамена детям выдадут беруши или наушники подходящего размера. Чтобы скоротать время, можно проигрывать музыку через наушники. Сканеры МРТ оснащены кондиционерами и хорошо освещены.

    В некоторых случаях перед получением изображений может быть сделана внутривенная инъекция контрастного вещества. Игла для внутривенного вливания может вызвать у вас некоторый дискомфорт и у вас могут появиться синяки. Также существует очень небольшая вероятность раздражения кожи в месте введения трубки для внутривенного введения. У некоторых пациентов может появиться временный металлический привкус во рту после инъекции контрастного вещества.

    Если вам не требуется седация, период восстановления не требуется. Вы можете вернуться к своим обычным занятиям и нормальному питанию сразу после экзамена. В очень редких случаях некоторые пациенты испытывают побочные эффекты от контрастного вещества. Они могут включать тошноту, головную боль и боль в месте инъекции. Очень редко пациенты испытывают крапивницу, зуд в глазах или другие аллергические реакции на контрастное вещество. Если у вас есть аллергические симптомы, сообщите об этом технологу. Радиолог или другой врач будут доступны для немедленной помощи.

    начало страницы

    Кто интерпретирует результаты и как их получить?

    Радиолог, врач, обученный руководить и интерпретировать радиологические исследования, проанализирует изображения. Радиолог отправит подписанный отчет вашему лечащему врачу или лечащему врачу, который поделится с вами результатами.

    Вам может потребоваться повторное обследование. Если да, ваш врач объяснит, почему. Иногда при повторном обследовании дополнительно оценивается потенциальная проблема с большим количеством просмотров или специальной техникой визуализации.Он также может увидеть, изменилось ли какое-либо изменение проблемы с течением времени. Последующие осмотры часто являются лучшим способом узнать, работает ли лечение или требует внимания проблема.

    начало страницы

    Каковы преимущества по сравнению с рисками?

    Преимущества

    • МРТ – это неинвазивный метод визуализации, который не требует воздействия радиации.
    • Подробные изображения многих кровеносных сосудов и кровотока могут быть получены без введения внутривенного катетера в кровеносные сосуды.При необходимости небольшой внутривенный катетер вводится в небольшую вену на руке, чтобы исключить риск повреждения крупного кровеносного сосуда.
    • МРА-сканирование может занять меньше времени, чем традиционная катетерная ангиография, и не требует периода восстановления, если не было предоставлено седативное средство. Если седативный эффект не применялся, вы можете вернуться к своей обычной повседневной деятельности сразу после исследования MRA.
    • МР-ангиография менее затратна, чем катетерная ангиография.
    • Даже без использования контрастного материала MRA может обеспечить полезные высококачественные изображения многих кровеносных сосудов.Это делает его очень ценным для пациентов, склонных к аллергическим реакциям или с пониженной функцией почек или печени.
    • Контрастное вещество гадолиния для МРТ с меньшей вероятностью вызовет аллергическую реакцию, чем контрастные вещества на основе йода, используемые для рентгеновских лучей и компьютерной томографии.

    Риски

    • Обследование МРТ почти не представляет риска для среднего пациента при соблюдении соответствующих правил безопасности.
    • При использовании седативных средств существует риск излишнего употребления.Тем не менее, ваши жизненно важные функции будут контролироваться, чтобы свести к минимуму этот риск.
    • Сильное магнитное поле не опасно для вас. Однако это может привести к неправильной работе имплантированных медицинских устройств или искажению изображений.
    • Нефрогенный системный фиброз – это признанное осложнение, связанное с введением гадолиниевого контраста. Это исключительно редко при использовании новых контрастных веществ на основе гадолиния. Обычно возникает у пациентов с серьезным заболеванием почек. Ваш врач внимательно оценит вашу функцию почек, прежде чем рассматривать инъекцию контрастного вещества.
    • Существует очень небольшой риск аллергической реакции, если для вашего исследования используется контрастное вещество. Такие реакции обычно легкие и контролируются лекарствами. Если у вас возникла аллергическая реакция, немедленно обратитесь к врачу.
    • Хотя нет никаких известных эффектов для здоровья, данные показали, что очень небольшое количество гадолиния может оставаться в организме, особенно в мозге, после нескольких обследований МРТ. Это чаще всего происходит у пациентов, которым в течение жизни делали несколько МРТ для наблюдения за хроническими заболеваниями или состояниями высокого риска.Контрастное вещество в основном выводится из организма через почки. Если вы относитесь к этой категории пациентов, проконсультируйтесь со своим врачом о возможности задержки гадолиния, поскольку этот эффект варьируется от пациента к пациенту.
    • Производители контрастного вещества
    • указывают, что матери не должны кормить грудью своих детей в течение 24-48 часов после введения контрастного вещества. Однако в самом последнем Руководстве по контрастным средам Американского колледжа радиологии (ACR) сообщается, что исследования показывают, что количество контрастного вещества, поглощаемого младенцем во время грудного вскармливания, чрезвычайно низкое. Для получения дополнительной информации обратитесь к Руководству ACR по контрастным материалам и ссылкам на него.

    начало страницы

    Каковы ограничения МР-ангиографии?

    В отличие от КТ-ангиографии, МРА не позволяет увидеть и получить изображения отложений кальция в кровеносных сосудах.

    МРА-изображения некоторых артерий могут быть не такими четкими, как изображения катетерной ангиографии. В частности, оценка МРА малых сосудов может быть затруднена. Иногда бывает сложно создать отдельные изображения артерий и вен с помощью МРА.

    Пациенты, которые не могут лежать неподвижно или лежать на спине, могут иметь изображения МРА низкого качества. Некоторые тесты включают мониторинг сердцебиения или требуют, чтобы пациенты задерживали дыхание на 15–25 секунд за раз, чтобы получить высококачественные снимки. Любой тип движения, например движение пациента, дыхание, движение сердца или другие непроизвольные движения, может снизить качество изображения и потенциально ограничить диагностику.

    Высокое качество изображений зависит от вашей способности оставаться совершенно неподвижным и следовать инструкциям по задержке дыхания во время записи изображений.Если вы беспокоитесь, сбиты с толку или испытываете сильную боль, вам может быть трудно спокойно лежать во время визуализации.

    Человек очень крупного размера может не поместиться в некоторые типы аппаратов МРТ. У сканеров есть ограничения по весу.

    Имплантаты и другие металлические предметы могут затруднить получение четких изображений. Тот же эффект может иметь движение пациента.

    Очень нерегулярное сердцебиение может повлиять на качество изображений. Это связано с тем, что некоторые методы определяют время визуализации на основе электрической активности сердца.

    Настоящие данные не показывают убедительных доказательств того, что неконтрастная МРТ вредит плоду беременной женщины. Однако, если необходимость в обследовании не зависит от времени, ваш врач может отложить обследование до родов. Контрастные вещества гадолиния для МРТ обычно избегают во время беременности, за исключением очень специфических обстоятельств. Ваш врач обсудит с вами преимущества и риски любой процедуры МРТ. Врачи могут выполнить МРТ после первого триместра, чтобы оценить состояние плода на предмет результатов, которые не полностью оцениваются ультразвуком.

    Врачи обычно избегают инъекций контрастного вещества во время беременности, за исключением случаев, когда они абсолютно необходимы для лечения.

    начало страницы

    Какой тест, процедура или лечение лучше всего мне подходят?

    начало страницы

    Эта страница была просмотрена 23 марта 2021 г.

    Магнитно-резонансная томография (МРТ) – familydoctor.org

    Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это сканирование, при котором используются сильный магнит и радиоволны, чтобы заглянуть внутрь вашего тела.Он может видеть ваши органы, кости и ткани. Он создает детальные изображения вашего тела. Это безопасный и безболезненный способ для врачей поближе познакомиться с вашим телом. Он используется для диагностики заболеваний и многих других заболеваний.

    МРТ похожа на рентген (который используется для изображения ваших костей). Это похоже на компьютерную томографию (также называемую компьютерной томографией или компьютерной томографией), которая используется для создания изображений костей, мышц и органов. Это больше похоже на компьютерную томографию, чем на рентген.Многие люди путают два сканирования, потому что оборудование, используемое для каждого из них, очень похоже. И МРТ, и компьютерная томография позволяют получить изображения костей, органов и других внутренних тканей. Вот чем они отличаются:

    • МРТ использует магнитное поле для создания изображения. Это означает, что вы не подвергаетесь воздействию радиации. Никакие исследования не связывали МРТ с какими-либо вредными последствиями для здоровья. Компьютерная томография использует излучение для создания изображения. Повторное воздействие может быть вредным.
    • МРТ занимает больше времени (в среднем от 30 до 60 минут).КТ выполняется быстро (от 5 до 10 минут).
    • МРТ дает более четкое изображение патологических тканей. Это лучшее сканирование для изучения связок и сухожилий, спинного мозга и других мягких тканей. КТ может дать вам более качественное изображение костей и лучше подходит для диагностики проблем с грудной клеткой и легкими, а также для обнаружения некоторых видов рака.
    • МРТ дороже компьютерной томографии. В среднем МРТ может стоить от 1200 до 4000 долларов. КТ обычно стоит меньше, чем МРТ.Средняя стоимость компьютерной томографии составляет от 1200 до 3200 долларов.

    Ваш врач может назначить МРТ по многим причинам. Как правило, МРТ может помочь вашему врачу определить причину вашего заболевания, чтобы он мог точно диагностировать вас и назначить план лечения.

    В зависимости от ваших симптомов МРТ просканирует определенную часть вашего тела для диагностики:

    • Опухоли.
    • Поражение сердца.
    • Повреждение легких.
    • Проблемы с глазами или ушами.
    • Спортивные травмы.
    • Проблемы с позвоночником, в том числе проблемы с диском (резиновые подушки между позвоночником) или опухоли позвоночника.
    • Проблемы с венами или артериями.
    • Аномалии мозга, такие как опухоли и слабоумие.
    • Проблемы с брюшной полостью / пищеварительным трактом.
    • Болезни и состояния костей.
    • Проблемы с тазом (у женщин) или проблемы с простатой (у мужчин).

    Путь к улучшению здоровья

    Если ваш лечащий врач считает, что вам следует сделать МРТ, его или ее офисный персонал позвонит, чтобы назначить вам встречу.Многие страховые компании требуют, чтобы офисные сотрудники позвонили от вашего имени для утверждения сканирования. Вы пойдете в больницу или радиологический центр для сканирования.

    Ваш врач может попросить вас ничего не есть и не пить за несколько часов до МРТ, в зависимости от того, какую часть вашего тела вы просматриваете. Вы должны упомянуть об этом, когда звоните, чтобы записаться на прием.

    Ваш врач также может попросить вас сделать МРТ с контрастированием. Это означает, что контрастное вещество (краситель) будет введено в ваше тело непосредственно перед сканированием.Инъекция контраста чаще всего осуществляется через капельницу (внутривенно, через вену), которая вводится в тыльную сторону ладони или с внутренней стороны локтя. Контраст улучшит качество изображений. В некоторых случаях он может предоставить более подробную информацию.

    Вы не можете носить украшения или иметь какие-либо металлические предметы на теле (например, на одежде) во время МРТ. Фактически, вас могут попросить пройти через металлоискатель перед МРТ. Кроме того, если у вас есть металл внутри вашего тела, вы не сможете пройти МРТ.Обсудите это со своим врачом перед назначением МРТ, если вы беременны или кормите грудью, или если у вас есть:

    • Кохлеарные имплантаты.
    • Кардиостимулятор.
    • Металлические пластины, винты или стержни.
    • Искусственные клапаны сердца.
    • Внутриматочная спираль (ВМС).
    • Имплант помпы для наркотиков.
    • Искусственные суставы.
    • Зубные пломбы, мостовидные протезы или другие стоматологические изделия из металла.
    • Работал в металлообрабатывающей промышленности (в глазах могла быть металлическая пыль).

    МРТ безболезненны. Единственная «проблема» для взрослых и особенно для детей – это лежать неподвижно во время сканирования. Любое движение может привести к размытому изображению, как и в случае с обычной камерой. Продолжительность сканирования зависит от того, что вы сканируете. Обычно сканирование длится от 15 минут до часа.

    Сам аппарат МРТ выглядит как большой пончик с прикрепленным к нему столом. Вас попросят лечь на стол, и лаборант или техник поможет вам принять удобное положение и объяснит, чего вы можете ожидать во время сканирования.Когда вы будете готовы, стол задвинется в отверстие машины в форме пончика. В аппарат входит не все ваше тело, а только его половина или часть, которые необходимо сканировать.

    Вам нужно знать, что машина шумная. Он издает много разных шумов, и некоторые из них очень громкие. Некоторые пациенты говорят, что это похоже на кувалду. По этой причине вам будут предложены наушники. Вы можете послушать музыку, а иногда даже посмотреть фильм. Вы также сможете слышать, как техник-радиолог дает вам инструкции или проверяет ваше состояние через наушники.

    Если вас беспокоит сканирование, вы можете попросить техника дать вам «тревожную кнопку», которую вы будете удерживать во время сканирования. Нажатие кнопки сигнализирует технику, что вы хотите остановить сканирование и выйти из машины. Некоторые врачи могут прописать одноразовое низкодозированное успокаивающее средство, чтобы расслабить вас перед тестом.

    Вы также можете пригласить друга или любимого человека быть с вами в комнате во время сканирования, что очень полезно для детских сканирований, но также делает некоторых взрослых более комфортными.Этому человеку также не разрешат носить украшения или металл, и он должен будет пройти тот же процесс проверки, что и сканируемый человек.

    Радиолог (врач, специализирующийся на медицинской визуализации) просмотрит изображения и отправит отчет вашему лечащему врачу. Ваш врач получит полный отчет через день или два после теста и может вместе с вами обсудить результаты.

    Что нужно учитывать

    Несмотря на то, что проведение МРТ безопасно и безболезненно, это может быть трудным испытанием для людей, страдающих клаустрофобией.Аппарат МРТ никогда не бывает полностью закрытым, но даже частичного нахождения в замкнутом пространстве достаточно, чтобы напугать некоторых людей. В этих случаях для сканирования можно использовать «открытый» аппарат МРТ.

    Аппараты

    Open MRI, как следует из названия, более открыты и менее ограничены, чем традиционные аппараты. Они имеют большие отверстия и не полностью окружают ваше тело. Это делает их лучшей альтернативой не только для пациентов с клаустрофобией, но и для пациентов с ожирением или мужчин нормального роста с большими плечами.

    Маленькие дети, которые неспособны к работе, все еще остаются на время сканирования, могут нуждаться в седативных средствах перед проведением МРТ. В этом случае анестезиолог предоставит седативный эффект и останется (в дополнение к медсестре) для наблюдения за пациентом до, во время и после сканирования. Седация также иногда применяется для пациентов, страдающих клаустрофобией.

    Если ваша МРТ требует контрастирования, ваш радиолог будет контролировать вас на предмет аллергии во время процедуры. Тяжелые реакции на контрастное вещество случаются редко, но могут случиться.В таких случаях отделение радиологии хорошо обучено тому, как справиться с вашей аллергической реакцией.

    Вопросы к врачу

    • Почему вы заказываете МРТ?
    • Сколько времени займет моя МРТ?
    • Следует ли мне голодать перед назначением МРТ?
    • Будет ли специалисту по МРТ использовать контрастное вещество?
    • У меня стоматологические работы по металлу. Можно мне сделать МРТ?
    • Могу ли я пройти МРТ, если я беременна / кормлюсь грудью?
    • Когда вы получите мои результаты?
    • Сообщите ли вы мне о результатах моих анализов, даже если они нормальные?
    • Я страдаю клаустрофобией.Можно мне сделать открытую МРТ?
    • Нужно ли моему ребенку дать успокоительное перед МРТ?
    • Увеличивает ли МРТ мои шансы заболеть раком?

    Ресурсы

    Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов: МРТ (магнитно-резонансная томография)

    Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии: магнитно-резонансная томография (МРТ)

    Национальные институты здравоохранения, MedlinePlus: МРТ

    Авторские права © Американская академия семейных врачей

    Эта информация представляет собой общий обзор и может не относиться ко всем.Поговорите со своим семейным врачом, чтобы узнать, применима ли эта информация к вам, и получить дополнительную информацию по этому вопросу.

    Как используются МРТ

    Что такое МРТ?

    Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это тест, в котором используются мощные магниты, радиоволны и компьютер для получения подробных снимков внутренней части вашего тела.

    Ваш врач может использовать этот тест, чтобы поставить вам диагноз или узнать, насколько хорошо вы отреагировали на лечение. В отличие от рентгеновских лучей и компьютерной томографии (КТ), МРТ не использует разрушающее ионизирующее излучение рентгеновских лучей.

    Как врачи используют МРТ?

    МРТ помогает врачу диагностировать заболевание или травму, а также отслеживать, насколько хорошо вы лечитесь. МРТ можно делать на разных частях тела. Это особенно полезно для осмотра мягких тканей и нервной системы.

    МРТ головного и спинного мозга может помочь найти много вещей, в том числе:

    МРТ сердца и кровеносных сосудов ищет:

    МРТ костей и суставов ищет:

    Также можно сделать МРТ для проверки состояния этих органов:

    Специальный вид МРТ, называемый функциональной МРТ (фМРТ), отображает активность мозга.

    Этот тест исследует кровоток в вашем мозгу, чтобы определить, какие области становятся активными, когда вы выполняете определенные задачи. ФМРТ может обнаруживать проблемы с мозгом, такие как последствия инсульта, болезни Альцгеймера или травмы головного мозга. Его также можно использовать для картирования мозга, если вам требуется операция на головном мозге по поводу эпилепсии или опухолей. Ваш врач может использовать этот тест, чтобы спланировать ваше лечение.

    Каковы риски МРТ?

    Беременным женщинам не следует проходить МРТ в первом триместре, если только они не нуждаются в тесте.Первый триместр – это период развития внутренних органов ребенка. Также нельзя использовать контрастный краситель во время беременности.

    Не принимайте контрастный краситель, если у вас в прошлом была аллергическая реакция на него или у вас тяжелое заболевание почек.

    Некоторые люди, у которых внутри есть металл, не могут пройти этот тест, в том числе те, у кого:

    • Некоторые зажимы, используемые для лечения аневризм головного мозга
    • Кардиостимуляторы и дефибрилляторы сердца
    • Кохлеарные имплантаты
    • Определенные металлические спирали помещены в кровеносные сосуды

    Как подготовиться к МРТ?

    Это хорошая идея, чтобы полностью понять причины МРТ.Вы можете начать с вопросов своему врачу:

    • Зачем мне МРТ?
    • Является ли МРТ лучшим способом проверить мое состояние?
    • Как результаты повлияют на мое лечение?
    • Какие риски?
    • Перевешивают ли преимущества этого теста риски для меня?

    Перед МРТ сообщите своему врачу, если у вас:

    • Есть ли у вас проблемы со здоровьем, например, болезнь почек или печени
    • Недавно перенесла операцию
    • Есть ли у вас аллергия на еду или лекарства, или если у вас астма
    • Беременны или могут быть беременны

    Запрещается находиться в кабинете МРТ с использованием металла, поскольку магнитное поле в аппарате может притягивать металл.Сообщите своему врачу, есть ли у вас какие-либо устройства на металлической основе, которые могут вызвать проблемы во время теста. К ним могут относиться:

    • Искусственные клапаны сердца
    • Пирсинг
    • Кохлеарные имплантаты
    • Лекарственные насосы
    • Пломбирование и другие стоматологические работы
    • Имплантированный нервный стимулятор
    • Инсулиновая помпа
    • Металлические фрагменты, например, шрапнель 9
    • Металлические суставы или конечности
    • Кардиостимулятор или имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор (ИКД)
    • Штифты или винты

    Если у вас есть татуировки, проконсультируйтесь с врачом.Некоторые чернила содержат металл.

    В день теста надевайте свободную удобную одежду без кнопок или других металлических застежек. Возможно, вам придется снять одежду и надеть халат во время теста.

    Удалите все это перед входом в кабинет МРТ:

    Если вам не нравятся замкнутые пространства или вы нервничаете по поводу теста, сообщите об этом своему врачу. Возможно, вам удастся сделать открытую МРТ или получить лекарство, чтобы расслабиться перед обследованием.

    Какое оборудование используется в МРТ?

    Типичный аппарат МРТ представляет собой большую трубку с отверстиями на обоих концах.Трубку окружает магнит. Вы лежите на столе, который полностью входит в трубку.

    В системе с коротким проходом вы не полностью находитесь внутри аппарата МРТ. Только сканируемая часть вашего тела находится внутри. Остальная часть вашего тела находится вне машины.

    Открытая МРТ открыта со всех сторон. Этот тип тренажера может быть лучшим, если у вас клаустрофобия – боязнь ограниченного пространства – или если у вас очень большой вес. Качество изображений с некоторых открытых аппаратов МРТ не такое хорошее, как с закрытых МРТ.

    Что происходит во время МРТ?

    Перед проведением некоторых МРТ вы введете контрастный краситель в вену на руке или руке. Этот краситель помогает врачу более четко видеть структуры внутри вашего тела. Краситель, часто используемый в МРТ, называется гадолиний. Во рту может остаться металлический привкус.

    Вы будете лежать на столе, который вставляется в аппарат МРТ. Можно использовать ремни, чтобы удерживать вас неподвижно во время теста. Ваше тело может полностью находиться внутри машины. Или часть вашего тела может оставаться вне машины.

    Аппарат МРТ создает сильное магнитное поле внутри вашего тела. Компьютер принимает сигналы с МРТ и использует их для создания серии изображений. На каждой картинке изображен тонкий кусочек вашего тела.

    Во время теста вы можете услышать громкий стук. Это машина, создающая энергию для фотографирования внутри вашего тела. Вы можете попросить беруши или наушники, чтобы заглушить звук.

    Во время теста вы можете почувствовать подергивание. Это происходит, когда МРТ стимулирует нервы в вашем теле.Это нормально, и волноваться не о чем.

    МРТ должна длиться 20-90 минут.

    Что происходит после МРТ?

    Обычно вы можете пойти домой после МРТ и вернуться к своему обычному распорядку дня. Если у вас есть лекарство, которое поможет вам расслабиться, вы останетесь в центре визуализации, пока полностью не проснетесь. Вам также понадобится кто-нибудь, чтобы отвезти вас домой .

    Каковы возможные побочные эффекты МРТ?

    Контрастный краситель помогает врачу лучше понять, что происходит, и для большинства людей не вызывает никаких проблем.Но у некоторых людей это может вызвать аллергическую реакцию. Врачи принимают меры для их лечения.

    Ваш врач, скорее всего, не будет использовать его на вас, если вы беременны, даже если нет доказательств того, что он может нанести вред плоду.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *