Предыстория использования электричества в медицине

С давних времен человек пытался понять явления в приро­де. Много гениальных гипотез, объясняющих происходящее вокруг человека, появилось в разное время и в разных стра­нах. Мысли греческих и римских ученых и философов, жив­ших еще до нашей эры: Архимеда, Евклида, Лукреция, Аристотеля, Демокрита и других — и сейчас помогают раз­витию научных исследований.

Идут они из старинного торгового города на Средиземном море Милета, автор их — милетский философ Фалес (конец VII — начало VI вв. до н.э.). Он описал электрические явления на основе свойства натертого янтаря притягивать кусочки ткани, нити, бумагу. Описал и магнитные явления. Фалеса Милетского по праву считают основателем науки об элек­тричестве. Ученики Фалеса накапливали по крупицам сведе­ния об электризации, которая в той или иной степени связы­валась с живым организмом, с человеком. Так, в античные времена были известны электрические свойства некоторых видов рыб, и они даже использовались в качестве лечеб­ного средства. За 30 лет до нашей эры Диаскорд ударами от соприкосновения с электрическим угрем лечил подаг­ру и хроническую головную боль. В русских летописях XIV века имеется описание, из которого видно, что это удивительное исцеляющее средство было известно и рус­ским.  Рассказывается  о  диковинных  рыбах, помещаемых в бочку, и своим касанием человека вызывающих лечебное действие.

После первых наблюдений электрических и магнитных явлений Фалесом Милетским периодически возникал интерес к ним, определяемый задачами врачевания.

Рис. 1. Опыт с электрическим скатом

Следует отметить, что электрические свойства некоторых рыб, известные еще в далекие времена, до сих пор являются нераскрытой тайной природы. Так, например, в 1960 г. на выставке, организованной английским Научным королев­ским обществом в честь 300-летия со дня его основания, среди загадок природы, которые человеку предстоит рас­крыть, демонстрировался обычный стеклянный аквариум с находящейся в нем рыбой —электрическим скатом (рис.1). К аквариуму через металлические электроды был подключен вольтметр. Когда рыба была в покое, стрелка вольтметра стояла на нуле. При движении рыбы вольтметр показывал напряжение, достигавшее при активных движениях 400 В. Надпись гласила: "Природу этого электрического явления, наблюдавшегося задолго до организации английского королевского общества, человек разгадать до сих пор не может".

Чем мы обязаны Джильберту?

Лечебное действие электрических явлений на человека по существовавшим в далекие времена наблюдениям можно рассматривать как своеобразное стимулирующее и психоген­ное средство. Этим средством или пользовались, или о нем забывали. Долгое время серьезных исследований самих электрических и магнитных явлений, и особенно их действия в качестве лечебного средства, не проводилось.

Первое обстоятельное экспериментальное исследование электрических и магнитных явлений принадлежит англий­скому врачу-физику, впоследствии придворному лейб-ме­дику Вильяму Джильберту (Гильберту) (1544—1603 тт.). Джильберта заслуженно считали врачом-новатором. Успех его в значительной степени определялся добросовестным изуче­нием, а затем и применением древних медицинских средств, в том числе электричества и магнетизма. Джильберт понимал, что без обстоятельного изучения электрического и магнит­ного излучения трудно использовать "флюиды" при лечении.

Пренебрегая фантастическими, непроверенными домысла­ми и бездоказательными утверждениями, Джильберт провел разносторонние экспериментальные исследования электриче­ских и магнитных явлений. Результаты этого первого в исто­рии изучения электричества и магнетизма грандиозны.

Прежде всего Джильберт высказал впервые мысль, что магнитная стрелка компаса перемещается под влиянием магнетизма Земли, а не под действием одной из звезд, как полагали до него. Он впервые осуществил искусственное намагничивание, установил факт неотделимости магнитных полюсов. Изучая одновременно с магнитными явлениями и электрические, Джильберт на основе многочисленных наблюдений показал, что электроизлучение возникает не только при трении янтаря, но и при трении иных материалов. Отдавая должное янтарю — первому материалу, на котором наблюдалась электризация, он называет их электрическими, положив в основу греческое название янтаря — электрон. Следовательно, слово "электричество" введено в жизнь по предложению врача на основе ставшего историческим его исследования, которое положило начало развитию и электро­техники и электротерапии. В то же время Джильберт удачно сформулировал принципиальное различие электрических и магнитных явлений: "Магнетизм, так же как и тяжесть, есть некоторая изначальная сила, исходящая из тел, в то время как электризация обусловлена выжиманием из пор тела особых истечений в результате трения".

По существу, до работ Ампера и Фарадея, т. е. на протяже­нии двухсот с лишним лет после смерти Джильберта (резуль­таты его исследований были опубликованы в книге "О магни­те, магнитных телах и о большом магните — Земле", 1600 г.), электризация и магнетизм рассматривались изолированно.

П. С. Кудрявцев в "Истории физики" приводит слова вели­кого представителя эпохи Возрождения Галилея: "Воздаю хвалу, дивлюсь, завидуя Гильберту (Джильберту). Он развил достойные удивления идеи о предмете, о котором трактовало столько гениальных людей, но который ни одним из них не был изучен внимательно ... Я не сомневаюсь, что со време­нем эта отрасль науки (речь идет об электричестве и магне­тизме — В. М.) сделает успехи как вследствие новых наблюде­ний, так, особенно, вследствие строгой меры доказательств".

Джильберт умер 30 ноября 1603 г., завещав все созданные им приборы и труды Лондонскому обществу медиков, актив­ным председателем которого он был до самой смерти.

Премия, присужденная Марату

Канун французской буржуазной революции. Подытожим исследования в области электротехники этого периода. Установлено наличие положительного и отрицательного электричества, построены и усовершенствованы первые элек­тростатические машины, созданы лейденские банки (своеоб­разные накопители зарядов — конденсаторы), электроскопы, сформулированы качественные гипотезы электрических явле­ний, проведены смелые попытки исследовать электрическую природу молнии.

Электрическая природа молнии и действие ее на человека еще больше укрепляли мнение, что электричество может не только поражать, но и лечить людей. Приведем некоторые примеры. 8 апреля 1730 г. англичане Грей и Уилер провели ставший ныне классическим опыт с электризацией человека.

Во дворе дома, где жил Грей, были врыты в землю два сухих деревянных столба, на которых была укреплена деревянная балка- Через деревянную балку были перекинуты два воло­сяных каната. Нижние концы их были связаны. Канаты легко выдерживали вес мальчика, согласившегося принять участие в опыте. Расположившись, как на качелях, мальчик одной рукой держал наэлектризованный трением стержень или металлический прут, на который передавался электрический заряд от наэлектризованного тела. Другой рукой мальчик бросал одну за другой монеты в металлическую тарелку, находившуюся на сухой деревянной доске под ним (рис. 2). Монеты приобретали заряд через тело мальчика; падая, они заряжали металлическую тарелку, которая начинала притя­гивать кусочки сухой соломы, расположенные вблизи. Опыты проводились многократно и вызвали значительный интерес не только у ученых. Английский поэт Георг Бозе писал:

Безумный Грей, что знал ты в самом деле
О свойствах силы той, неведомой доселе?
Разрешено ль тебе, безумец, рисковать
И человека с электричеством связать?

Рис.   2.   Опыт с электри­зацией человека

Французы Дюфе, Нолле и наш соотечественник Георг Рихман почти одновременно, независимо друг от друга сконстру­ировали прибор для измерения степени электризации, что значительно расширило применение электрического разряда для лечения, появилась возможность его дозировки. Париж­ская академия наук посвятила несколько заседаний обсужде­нию действия разряда лейденских банок на человека. Заинте­ресовался этим и Людовик XV. По просьбе короля физик Нолле совместно с врачом Луи Лемонье провел в одной из больших зал Версальского дворца опыт, демонстрирующий укалывающее действие статического электричества. Польза от "придворных забав" была: многих они заинтересовали, многие начали заниматься изучением явлений электризации.

В 1787 г. английский врач и физик Адаме впервые создал специальную электростатическую машину для лечебных целей. Ею он широко пользовался в своей медицинской прак­тике (рис. 3) и получал положительные результаты, которые можно объяснить и стиму­лирующим действием тока, и психотерапевтическим эф­фектом, и специфическим действием разряда на чело­века.

Эпоха электростатики и магнитостатики, к которой относится все, о чем гово­рилось выше, завершается разработкой математиче­ских основ этих наук, вы­полненной Пуассоном, Остроградским, Гауссом.

Рис.    3.    Сеанс   электролечения (со старинной гравюры)

Использование электри­ческих разрядов в меди­цине и биологии получило полное признание. Сокращение мышц, вызванное касанием электрических скатов, угрей, сомов, свидетельствовало о действии электрического удара. Опыты англичанина Джона Уорлиша доказали электрическую природу удара ската, а анатом Гунтер дал точное описание электрического органа этой рыбы.

В 1752 г. немецкий врач Зульцер опубликовал сообщение о новом, обнаруженном им явлении. Касание языком одно­временно двух разнородных металлов вызывает своеобразное кислое вкусовое ощущение. Зульцер не предполагал, что это наблюдение представляет собой начало важнейших научных направлений — электрохимии и электрофизиологии.

Интерес к использованию электричества в медицине воз­растал. Руанская академия объявила конкурс на лучшую работу по теме: "Определить степень и условия, при которых можно рассчитывать на электричество в лечении болезней". Первая премия была присуждена Марату — врачу по профес­сии, чье имя вошло в историю французской революции. Появ­ление работы Марата было своевременным, так как применение электричества для лечения не обошлось без мистики и шарлатанства. Некий Месмер, используя модные научные теории об искрящих электрических машинах, начал утвер­ждать, что им в 1771 г. найдено универсальное медицинское средство — "животный" магнетизм, действующий на больного на расстоянии. Им были открыты специальные врачебные кабинеты, где находились электростатические машины достаточно высокого напряжения. Больной должен был касаться токоведущих частей машины, при этом он ощущал удар электрического тока. По-видимому, случаи положительного эффекта пребывания во "врачебных" кабинетах Месмера можно объяснить не только раздражающим действием элек­трического удара, но и действием озона, появляющегося в помещениях, где работали электростатические машины, и явлениями, о которых упоминалось ранее. Могло положи­тельно влиять на некоторых больных и изменение содержания бактерий в воздухе под действием ионизации воздуха. Но об этом Месмер и не подозревал. После сопровождавшихся тяжелым исходом неудач, о которых своевременно преду­преждал в своей работе Марат, Месмер исчез из Франции. Созданная с участием крупнейшего французского физика Лавуазье правительственная комиссия для расследования "врачебной" деятельности Месмера не сумела объяснить положительного действия электричества на человека. Лечение электричеством во Франции временно прекратилось.

Спор Гальвани и Вольта

А теперь расскажем об исследованиях, проведенных почти через двести лет после публикации работы Джильберта. Они связаны с именами итальянского профессора анатомии и ме­дицины Луиджи Гальвани и итальянского профессора физики Алессандро Вольта.

В лаборатории анатомии Булонского университета Луиджи Гальвани провел опыт, описание которого потрясло ученых всего мира. На лабораторном столе препарировались лягуш­ки. Задача опыта заключалась в демонстрации и наблюдении обнаженных, нервов их конечностей. На этом столе находилась электростатическая машина, с помощью которой создавалась и изучалась искра. Приведем высказывания самого Луиджи Гальвани из его работы "О силах электрических при мышеч­ных движениях": "... Один из моих помощников острием случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов лягушки. Лапка лягушки резко дернулась". И далее: ". .. Это удается тогда, когда из конденсатора машины извлекается искра".

Это явление можно объяснить следующим образом. На атомы и молекулы воздуха в зоне возникновения искры действует меняющееся электрическое поле, в результате они приобретают электрический заряд, переставая быть нейтраль­ными. Возникшие ионы и электрически заряженные моле­кулы распространяются на некоторое, относительно неболь­шое расстояние от электростатической машины,  так как при движении, сталкиваясь с молекулами воздуха, теряют свой заряд. В то же время они могут накапливаться на метал­лических предметах, хорошо изолированных от поверхности земли, и разряжаются в случае, если возникнет проводящая электрическая цепь на землю. Пол в лаборатории был сухой, деревянный. Он хорошо изолировал помещение, где работал Гальвани, от земли. Предметом, на котором накапливались заряды, был металлический скальпель. Даже легкое касание скальпелем нерва лягушки приводило к "разряду" нако­пившегося на скальпеле статического электричества, вызывая отдергивание лапки без какого-либо механического разру­шения. Само по себе явление вторичного разряда, вызванное электростатической индукцией, уже в то время было известно.

Блестящий талант экспериментатора и проведение боль­шого числа разносторонних исследований позволили Гальвани обнаружить другое важное для дальнейшего развития элек­тротехники явление. Идет  опыт по изучению атмосферного электричества. Процитируем самого Гальвани: ". ...Утомлен­ный ... тщетным ожиданием .. . начал . .. прижимать медные крючки, воткнутые в спинной мозг, к железной решетке — лапки лягушки сократились". Результаты эксперимента, проведенного уже не на открытом воздухе, а в помещении при отсутствии каких-либо работающих электростатических машин, подтвердили, что сокращение мышцы лягушки, подобное сокращению, вызванному искрой электростатиче­ской машины, возникает при касании тела лягушки одновре­менно двумя различными металлическими предметами — проволокой и пластиной из меди, серебра или железа. Такого явления никто до Гальвани не наблюдал. На основе резуль­татов наблюдений он делает смелый однозначный вывод. Существует иной источник электричества, им является "жи­вотное" электричество (термин равнозначен термину «электрическая активность живой ткани»). Живая мышца, утверждал Гальвани, представляет собой конденсатор вроде лейденской банки, внутри нее накапливается положительное электричество. Нерв лягушки служит внутренним "проводником". Присоединение к мышце двух металлических проводников вызывает появ­ление электрического тока, что приводит, подобно искре от электростатической машины, к сокращению мышцы.

Гальвани экспериментировал в целях получения однознач­ного результата только на мышцах лягушки. Возможно именно это позволило ему предложить использовать "физио­логический препарат" лапки лягушки в качестве измерителя количества электричества. Мерой количества электричества, для оценки которого служил подобный физиологический индикатор, являлись активность подъема и падения лапки при соприкосновении ее с металлической пластинкой, кото­рой одновременно касается крючок, проходящий через спинной мозг лягушки, и частота подъемов лапки в единицу времени. Некоторое время подобный физиологический индикатор использовался даже крупными физиками, и в част­ности Георгом Омом.

Электрофизиологический эксперимент Гальвани позволил Алессандро Вольта создать первый электрохимический источ­ник электрической энергии, что, в свою очередь, открыло новую эпоху в развитии электротехники.

Алессандро Вольта одним из первых по достоинству оце­нил открытие Гальвани. Он повторяет с  большой тщатель­ностью опыты Гальвани, получает много данных, подтвержда­ющих его результаты. Но уже в первых своих статьях "О жи­вотном электричестве" и в письме к доктору Боронио от 3 апреля 1792 г. Вольта в отличие от Гальвани, трактующего наблюдаемые явления с позиций "животного" электричества, выдвигает на первый план химико-физические явления. Вольта устанавливает важность использования для этих опытов разнородных металлов (цинк, медь, свинец, серебро, железо), между которыми проложена смоченная кислотой ткань.

Вот что пишет Вольта: "В .опытах Гальвани источником электричества является лягушка. Однако, что собой пред­ставляет лягушка или вообще любое животное? Прежде всего, это нервы и мышцы, а в них различные химические соединения. Если нервы и мышцы препарированной лягушки соединить с двумя разнородными металлами, то при замы­кании такой цепи проявляется электрическое действие. В моем последнем опыте тоже участвовали два разнородных металла — это станиоль (свинец) и серебро, а роль жидкости играла слюна языка. Замыкая цепь соединительной пластинкой, я создавал условия для непрерывного передви­жения электрической жидкости с одного места на другое. Но я ведь мог опустить эти же металлические предметы просто в воду или в жидкость, подобную слюне? Причем здесь "животное" электричество?"

Опыты, проведенные Вольта, позволяют сформулировать вывод о том, что источником электрического действия явля­ется цепь из разнородных металлов при их соприкосновении с влажной или смоченной в растворе кислоты тканью.

В одном из писем своему другу врачу Вазаги (опять при­мер проявления интереса врача к электричеству) Вольта писал: "Я уже давно убедился, что все действие исходит от металлов, от соприкосновения которых электрическая жидкость входит во влажное или водянистое тело. На этом основании я считаю себя вправе приписать все новые элек­трические явления металлам и заменить название "животное электричество" выражением "металлическое электричество".

По мнению Вольта, лапки лягушки — чувствительный электроскоп. Возник исторический спор между Гальвани и Вольта, а также между их последователями — спор о "животном" или ''металлическом" электричестве.

Гальвани не сдавался. Он полностью исключил из экспери­мента металл и даже лягушек препарировал стеклянными ножами. Оказалось, что и при таком опыте соприкосновение бедренного нерва лягушки с ее мышцей приводило к хорошо заметному, хотя и значительно меньшему, чем при участии металлов, сокращению. Это была первая фиксация биоэлек­трических явлений, на которых построена современная электродиагностика сердечно-сосудистой и ряда других систем человека.

Вольта пытается разгадать природу обнаруженных необыч­ных явлений. Перед собой он четко формулирует следующую задачу: "Что же является причиной возникновения электри­чества? — спросил я себя так же, как и каждый из вас сделал бы это. Размышления привели меня к одному решению: от соприкосновения двух разнородных металлов, например серебра и цинка, нарушается равновесие электричества, нахо­дящегося в обоих металлах. В точке соприкосновения метал­лов положительное электричество направляется от серебра к цинку и накапливается на последнем, в то самое время как отрицательное электричество сгущается на серебре. Это зна­чит, что электрическая материя перемещается в определенном направлении. Когда я накладывал друг на друга пластинки из серебра и цинка без промежуточных прокладок, то есть цинковые пластинки находились в соприкосновении с сереб­ряными, то общее их действие сводилось к нулю. Чтобы усилить электрическое действие или суммировать его, следует каждую цинковую пластинку привести в соприкосновение только с одной серебряной и последовательно сложить наи­большее число пар. Это и достигается как раз тем, что на каждую цинковую пластинку я кладу мокрый кусок ткани, отделяя ее тем самым от серебряной пластинки следующей пары". Многое из сказанного Вольта не теряет значения и сейчас, в свете современных научных представлений.

К сожалению, этот спор был трагически прерван. Армия Наполеона оккупировала Италию. За отказ присягнуть ново­му правительству Гальвани потерял кафедру, был уволен и вскоре скончался. Второй участник спора Вольта дожил до дня полного признания открытий обоих ученых. В истори­ческом споре оба оказались правы. Биолог Гальвани вошел в историю науки как основоположник биоэлектричества, физик Вольта — как основоположник электрохимических источников тока.

Опыты В. В. Петрова. Начало электродинамики

Работами профессора физики Медико-хирургической ака­демии (ныне Военно-медицинская академия имени С. М. Ки­рова в Ленинграде), академика В. В. Петрова заканчивается первый этап науки о "животном" и "металлическом" элек­тричестве.

Деятельность В.В.Петрова оказала огромное влияние на развитие науки по использованию электричества в меди­цине и биологии в нашей стране. В Медико-хирургической академии им был создан физический кабинет, оснащенный великолепным оборудованием. Работая в нем, Петров по­строил впервые в мире электрохимический источник элек­трической энергии высокого напряжения. Оценивая напря­жение этого источника по числу входящих в него элементов, можно полагать, что напряжение достигало 1800—2000 В при мощности около 27—30 Вт. Этот универсальный источник позволил В. В. Петрову в течение короткого срока провести десятки исследований, открывших разнообразные пути при­менения электричества в различных областях. Имя В. В. Пет­рова обычно связывают с появлением нового источника освещения, а именно электрического, на базе использования обнаруженной им эффективно действующей электрической дуги. В 1803 г. в книге "Известие о гальвани-вольтовских опытах" В. В. Петров изложил результаты своих исследований. Это — первая книга об электричестве, вышедшая в нашей стране. Она была переиздана у нас в 1936 г.

В этой книге важны не только электротехнические иссле­дования, но и результаты изучения взаимосвязи и взаимодей­ствия электрического тока с живым организмом. Петров показал, что тело человека способно к электризации и что гальвани-вольтовская батарея, состоящая из большого числа элементов, опасна для человека; по существу, он предсказал возможность применения электричества для физиотерапевти­ческого лечения.

Влияние исследований В. В. Петрова на развитие электро­техники и медицины велико. Его работа "Известие о гальвани-вольтовских опытах", переведенная на латинский язык, украшает наряду с русским изданием национальные библиоте­ки многих европейских стран. Созданная В.В.Петровым электрофизическая лаборатория, позволила ученым академии в середине XIX века широко развернуть исследования в об­ласти использования электричества для лечения. Военно-медицинская академия в этом направлении заняла ведущее положение не только среди институтов нашей страны, но и европейских институтов. Достаточно назвать имена профес­соров В. П. Егорова, В, В. Лебединского, А. В. Лебединского, Н. П. Хлопина, С. А. Лебедева.

Что принес XIX век в изучении электричества? Прежде всего, окончилась монополия медицины и биологии  на элек­тричество. Начало этому положили Гальвани, Вольта, Петров. Первая половина и середина XIX века отмечены крупными открытиями в электротехнике. Эти открытия связаны с име­нами датчанина Ганса Эрстеда, французов Доминика Араго и Андре Ампера, немца Георга Ома, англичанина Майкла Фарадея, наших соотечественников Бориса Якоби, Эмиля Ленца и Павла Шиллинга и многих других ученых.

Кратко опишем важнейшие из этих открытий, имеющие непосредственное отношение к нашей теме. Эрстед первый установил полную взаимосвязь электриче­ских и магнитных явлений. Экспериментируя с гальваническим электричеством (так в то время называли электрические явления, возникающие от электрохимических источников тока, в отличие от явлений, вызываемых электростатической машиной), Эрстед обнаружил отклонения стрелки магнит­ною компаса, находящегося вблизи, электрического источ­ника тока (гальванической батареи), в момент замыкания и размыкания электрической цепи. Он установил, что это отклонение зависит от места расположения магнитного компаса. Огромная заслуга Эрстеда в том, что он сам оценил важность открытого им явления. Рушились, казалось бы, незыблемые в течение более двухсот лет представления, основанные на работах Джильберта, о независимости магнит­ных и электрических явлений. Эрстед получил достоверный экспериментальный материал, на основе которого он пишет, а затем издает книгу "Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку". Кратко свое достижение он формулирует так: "Гальваническое электричество, идущее с севера на юг над свободно подвешен­ной магнитной иглой, отклоняет ее северный конец к восто­ку, а, проходя в том же направлении под иглой, отклоняет ее на запад".

Ясно и глубоко раскрыл смысл опыта Эрстеда, являюще­гося первым достоверным доказательством взаимосвязи магнетизма и электричества, французский физик Андре Ампер. Ампер был очень разносторонним ученым, прекрасно владевшим математикой, увлекавшимся химией, ботаникой и древней литературой. Он был великолепным популяриза­тором научных открытий. Заслуги Ампера в области физики можно сформулировать так: он создал новый раздел в учении об электричестве — электродинамику, охватывающую все проявления движущегося электричества. Источником движу­щихся электрических зарядов у Ампера была гальваническая батарея. Замыкая цепь, он получал движение электрических зарядов. Ампер показал, что покоящиеся электрические заряды (статическое электричество) не действуют на магнитную стрелку — не отклоняют ее. Говоря современным языком, Амперу удалось выявить значение переходных процес­сов (включение электрической цепи).

Майкл Фарадей завершает открытия Эрстеда и Ампера — создает стройное логическое учение об электродинамике. В то же время ему принадлежит ряд самостоятельных круп­нейших открытий, несомненно, оказавших важное вли­яние на применение электричества и магнетизма в медицине и биологии. Майкл Фарадей не был математиком подобно Амперу, в своих многочисленных публикациях он не исполь­зовал ни одного аналитического выражения. Талант экспери­ментатора, добросовестного и трудолюбивого, позволил Фарадею компенсировать отсутствие математического ана­лиза. Фарадей открывает закон индукции. Как он сам гово­рил: "Я нашел способ превращения электричества в магне­тизм и наоборот". Он обнаруживает самоиндукцию.

Завершением крупнейших исследований Фарадея является открытие законов прохождения электрического тока через проводящие жидкости и химического разложения последних, наступающего под воздействием электрического тока (явле­ние электролиза). Фарадей так формулирует основной закон: "Количество вещества, находящегося на токопроводящих пластинках (электродах), погруженных в жидкость, зависит от силы тока и от времени его прохождения: чем больше сила тока и чем дольше он проходит, тем больше количества вещества выделится в раствор".

Россия оказалась одной из стран, где открытия Эрстеда, Араго, Ампера, а главное, Фарадея нашли непосредственное развитие и практическое применение. Борис Якоби, исполь­зуя открытия электродинамики, создает первое судно с элек­тродвигателем. Эмилю Ленцу принадлежит ряд работ, пред­ставляющих огромный практический интерес в разных об­ластях электротехники и физики. Его имя связывают обычно с открытием закона теплового эквивалента электрической энергии, называемого законом Джоуля — Ленца. Кроме того, Ленц установил закон, названный его именем. На этом закан­чивается период создания основ электродинамики.

Применение электричества в медицине и биологии в XIX веке

П. Н. Яблочков, расположив параллельно два угля, разде­ленных расплавляющейся смазкой, создает электрическую свечу — простой источник электрического света, способный освещать в течение нескольких часов помещение. Свеча Яблочкова просуществовала три-четыре года, найдя приме­нение почти во всех странах мира. Ее заменила более долго­вечная лампа накаливания. Повсеместно создаются электриче­ские генераторы, получают распространение и аккумуля­торы. Области применения электричества все увеличиваются.

Становится популярным применение электричества и в хи­мии, начало которому положил М. Фарадей. Перемещение вещества — движение зарядоносителей — нашло одно из первых своих применений в медицине для ввода соответствующих лекарственных соединений в тело человека. Суть метода состоит в следующем: нужным лекар­ственным соединением пропитывается марля или другая любая ткань, которая  служит прокладкой между электро­дами и телом человека; она располагается на участках тела, подлежащих лечению. Электроды подключаются к источнику постоянного тока. Метод подобного ввода лекарственных соединений, впервые примененный во второй половине XIX века, широко распространен и сейчас. Он носит название электрофореза или ионофореза. О практическом применении электрофореза читатель может узнать в главе пятой.

Последовало еще одно, имеющее огромную важность для практической медицины открытие в области электротехники. 22 августа 1879 г. английский ученый Крукс сообщил о своих исследованиях катодных лучей, о которых в то время стало известно следующее:

1. При пропускании тока высокого напряжения через трубку с очень сильно разреженным газом из катода выры­вается поток частичек, несущихся с громадной скоростью.
2. Эти частички движутся строго прямолинейно.
3. Эта лучистая энергия может производить механическое действие. Например, вращать маленькую вертушку, постав­ленную на ее пути.
4. Лучистая энергия отклоняется магнитом.
5. В местах, на которые падает лучистая материя, развива­ется тепло. Если катоду придать форму вогнутого зеркала, то в фокусе этого зеркала могут быть расплавлены даже такие  тугоплавкие  сплавы, как, например, сплав  иридия и платины.
6. Катодные лучи — поток материальных телец меньше атома, а именно частиц отрицательного электричества.

Таковы первые шаги в преддверии нового крупного открытия,   сделанного   Вильгельмом  Конрадом   Рентгеном. Рентген обнаружил принципиально иной источник излуче­ния, названный им Х-лучами (X-Ray). Позже эти лучи получили назва­ние рентгеновских. Сообщение Рентгена вызвало сенсацию. Во всех странах множество лабораторий начали воспроизво­дить установку Рентгена, повторять и развивать его исследо­вания. Особенный интерес вызвало это открытие у врачей.

Физические лаборатории, где создавалась аппаратура, исполь­зуемая Рентгеном для получения Х-лучей, атаковались врача­ми, их пациентами, подозревавшими, что в их теле находятся проглоченные  иголки, металлические пуговицы и т. д.  Исто­рия медицины не знала до этого столь быстрой практической реализации открытий в области электричества, как это случи­лось с новым диагностическим средством — рентгеновскими лучами.

Заинтересовались рентгеновскими лучами сразу и в России. Еще не было официальных научных публикаций, отзывов на них, точных данных об аппаратуре, лишь появилось крат­кое сообщение о докладе  Рентгена, а под Петербургом, в Кронштадте, изобретатель радио Александр Степанович Попов уже приступает к созданию первого отечественного рентгеновского аппарата. Об этом мало известно. О роли А. С. Попова в разработке первых отечественных рентге­новских аппаратов, их внедрении, пожалуй, впервые стало известно из книги Ф. Вейткова. Очень удачно дополнена она дочерью изобретателя Екатериной Александровной Кьяндской-Поповой, опубликовавшей совместно с В. Томат в журнале "Наука и жизнь" (1971, № 8) статью "Изобретатель радио и Х-луча".

Новые достижения электротехники соответственно рас­ширили возможности исследования "животного" электри­чества. Маттеучи, применив созданный к тому времени гальва­нометр, доказал, что при жизнедеятельности мышцы возни­кает электрический потенциал. Разрезав мышцу поперек волокон, он соединил ее с одним из полюсов гальванометра, а продольную поверхность мышцы соединил с другим полю­сом и получил потенциал в пределах 10-80 мВ. Значение потенциала обусловлено видом мышц. По утверждению Маттеучи, "биоток течет" от продольной поверхности к попе­речному разрезу и поперечный разрез является электро­отрицательным. Этот любопытный факт был подтвержден опытами на разных животных — черепахе, кролике, крысе и птицах, проведенными рядом исследователей, из которых следует выделить немецких физиологов Дюбуа-Реймона, Германа и нашего соотечественника В. Ю. Чаговца. Пельтье в 1834 г, опубликовал работу, в которой, излагались резуль­таты исследования взаимодействия биопотенциалов с проте­кающим по живой ткани постоянным током. Оказалось, что полярность биопотенциалов при этом меняется. Изменяются и амплитуды.

Одновременно наблюдались изменения и физиологических функций. В лабораториях физиологов, биологов, медиков появля­ются электроизмерительные приборы, обладающие достаточ­ной чувствительностью и соответствующими пределами измерений. Накапливается большой и разносторонний экспе­риментальный материал. На этом заканчивается предыстория использования элек­тричества в медицине и изучения "животного" электричества.

Появление физических методов, дающих первичную био­информацию, современное развитие электроизмерительной техники, теории информации, автометрии и телеметрии, комплексирование измерений — вот что знаменует собой новый исторический этап в научно-техническом и медико-биологическом направлениях использования  электричества.

НПФ "Янтарь" (www.ionization.ru)
Полное или частичное цитирование данной статьи запрещено