Положительная и отрицательная потенциальная энергия. Виды туберкулинодиагностики.

Главная » Положительная и отрицательная потенциальная энергия. Виды туберкулинодиагностики.

Во многих задачах рассматривается одно­мерное движение тела, потенциальная энергия которого является функцией лишь одной переменной (например, координаты х), т. е. П=П(x). График зависимости по­тенциальной энергии от некоторого аргу­мента называется потенциальной кривой. Анализ потенциальных кривых позволяет определить характер движения тела.

Будем рассматривать только консерва­тивные системы, т. е. системы, в которых взаимные превращения механической энергии в другие виды отсутствуют.

Тогда справедлив закон сохранения энергии в форме (13.3). Рассмотрим графическое представление потенциальной энергии для тела в однородном поле тяжести и для упругодеформированного тела.

Потенциальная энергия тела массой т, поднятого на высоту над поверхно­стью Земли, согласно (12.7), П(h) = mgh. График данной зависимости П = П()- прямая линия, проходящая через начало координат (рис. 15), угол наклона которой к оси тем больше, чем больше масса тела (так как tg = mg).

Пусть полная энергия тела равна Е (ее график- прямая, параллельная оси h). На высоте тело обладает потенци­альной энергией П, которая определяется отрезком вертикали, заключенным между точкой на оси абсцисс и графиком П(). Естественно, что кинетическая энергия Т задается ординатой между графиком П(h) и горизонтальной прямой ЕЕ. Из рис. 15 следует, что если h=h max , то Т= 0 и П = E=mgh max , т. е. потенциальная энергия становится максимальной и рав­ной полной энергии.

Из приведенного графика можно най­ти скорость тела на высоте h:

mv /2=mgh max -mgh, откуда

v =  2g(h max -h).

Зависимость потенциальной энергии упругой деформации П=kx /2 от дефор­мации х имеет вид параболы (рис. 16), где график заданной полной энергии тела Е — прямая, параллельная оси

абсцисс х, а значения Т и П определя­ются так же, как на рис. 15. Из рис. 16 следует, что с возрастанием де­формации х потенциальная энергия тела возрастает, а кинетическая — уменьшает­ся. Абсцисса x max определяет максимально возможную деформацию растяжения тела, а -x max -максимально возможную де­формацию сжатия, тела. Если х= ±x max , то T=0 и П=E = kx 2 max /2, т. е. потенци­альная энергия становится максимальной и равной полной энергии.

Из анализа графика на рис. 16 вы­текает, что при полной энергии тела, рав­ной Е, тело не может сместиться правее x max и левее -x max , так как кинетическая энергия не может быть отрицательной ве­личиной и, следовательно, потенциальная энергия не может быть больше полной. В таком случае говорят, что тело находит­ся в потенциальной яме с координатами

X max xx max .

В общем случае потенциальная кривая может иметь довольно сложный вид, на­пример с несколькими чередующимися максимумами и минимумами (рис.17). Проанализируем эту потенциальную кривую.

Если Е — заданная полная энергия частицы, то частица может находиться только там, где П(х) E, т.е. в обла­стях I и III. Переходить из области I в III и обратно частица не может, так как ей препятствует потенциальный барьер CDG, ширина которого равна интерва­лу значений х, при которых E<П, а его вы­сота определяется разностью П max -EДля того чтобы частица смогла пре­одолеть потенциальный барьер, ей не­обходимо сообщить дополнительную энер­гию, равную высоте барьера или превы­шающую ее. В области частица с полной энергией Е оказывается «запертой» в по­тенциальной яме ABC и совершает коле­бания между точками с координатами x и х .

В точке В с координатой x 0 (рис. 17) потенциальная энергия частицы мини­мальна. Так как действующая на частицу сила (см. §12) F х =-д Пд х (П — функция только одной координаты), а условие минимума потенциальной энергии д П/д х=0, то в точке В = 0.При смещении частицы из положения x 0 (и влево, и вправо) она испытывает действие возвращающей си­лы, поэтому положение x 0 является поло­жением устойчивого равновесия. Указан­ные условия выполняются и для точки х» 0 (для П max). Однако эта точка соответству­ет положению неустойчивого равновесия, так как при смещении частицы из положе­ния х» 0 появляется сила, стремящаяся уда­лить ее от этого положения.

Н.К. Гладышева, ИОСО РАО, школа № 548, г. Москва

Этот вопрос в так называемых стабильных учебниках никогда специально подробно не рассматривался. Считалось, что он слишком сложен для учеников средней школы. В то же время «по умолчанию» ученики (да нередко и учителя) полагают, что энергия может быть только положительной величиной. Это приводит к недоразумениям при анализе преобразования энергии в различных процессах. Например, как объяснить, что при кипячении воды вся сообщаемая веществу энергия идет на испарение, при этом средняя кинетическая энергия движения частиц не меняется, а энергия взаимодействия частиц становится равной нулю? Куда же исчезает энергия, поступающая от нагревателя? Таких примеров можно привести много. Но целесообразнее не умалчивать, что энергия взаимодействия тел может быть как положительной, так и отрицательной. Трудности в понимании этого положения надуманные. Ведь даже ученики начальных классов понимают, что температура окружающего воздуха может быть как положительной, так и отрицательной величиной! Более того, школьники достаточно легко воспринимают существование наряду со шкалой Кельвина других температурных шкал (Цельсия, Фаренгейта, Реомюра). Таким образом, идея, что численное значение какой-то физической величины зависит от условно выбираемого начала ее отсчета, не является непостижимой для старшеклассника.

Выбор начала отсчета потенциальной энергии

Покажем, как объяснить ученикам, что при изучении механических явлений во многих случаях удобно выбрать уровень отсчета потенциальной энергии так, что она будет иметь отрицательное значение.

Анализ преобразования энергии подразумевает более детальное знакомство учащихся с ее формами. В любом учебнике сообщается, что тело массой m, движущееся относительно выбранной системы отсчета с какой-то скоростью v, обладает в этой системе кинетической энергией Eкин = mv2/2. Если же в какой-то системе отсчета тело неподвижно, то его кинетическая энергия равна нулю. Поэтому кинетическую энергию тела называют энергией движения. В отличие от других характеристик движения, таких, как скорость v или импульс p = mv, кинетическая энергия не связана с направлением движения. Она является скалярной величиной. Целесообразно предложить ученикам самостоятельно показать, что кинетическая энергия тела и системы тел не может быть отрицательной величиной.

Природа потенциальной энергии может быть совершенно различной. В случае с математическим маятником (материальная точка массой m, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити длиной l) она связана с притяжением груза маятника Землей. Именно это гравитационное взаимодействие уменьшает скорость груза при его движении вверх. В случае с теннисным мячом, ударяющимся о стенку, потенциальная энергия связана с деформацией мяча. Общее же у энергии взаимодействия груза с Землей и энергии деформации то, что такая энергия может преобразовываться в кинетическую энергию и обратно.

Однако далеко не все процессы обратимы. Например, при ударе молотка по кусочку свинца кинетическая энергия молотка вроде бы исчезает бесследно – молоток почти не отскакивает после удара. В данном случае происходит преобразование кинетической энергии молотка в теплоту и последующая ее необратимая диссипация.

Подробнее рассмотрим понятие потенциальной энергии. Природа потенциальной энергии различна, поэтому нет единой формулы для ее вычисления. Из всех видов взаимодействия мы чаще всего встречаемся с гравитационным взаимодействием Земли и тел, находящихся вблизи ее поверхности, поэтому в первую очередь следует остановиться на обсуждении особенностей гравитационного взаимодействия.

Какова формула для расчета потенциальной энергии взаимодействия Земли с находящимися вблизи ее поверхности телами? Ответ подсказывают колебания маятника. Обратите внимание (рис. 1): точки В, в которых кинетическая энергия полностью преобразуется в скрытую (потенциальную) форму, и точка А,

где кинетическая энергия маятника полностью восстанавливается, лежат на разной высоте над поверхностью Земли. Еще Гюйгенс выяснил, что высота h подъема маятника до точки В пропорциональна квадрату его скорости v2макс в нижней точке А. Лейбниц оценивал величину скрытой (потенциальной) энергии в точках В по массе m груза маятника и высоте h его подъема при колебаниях. Точные измерения максимальной скорости vмакс и высоты h показывают, что всегда выполняется равенство:

где g  10 Н/кг = 10 м/с2. Если в соответствии с законом сохранения энергии считать, что вся кинетическая энергия маятника преобразуется в точках В в энергию гравитационного взаимодействия его груза с Землей, то энергию этого взаимодействия нужно рассчитывать по формуле:

В этой формуле скрыто условное соглашение: положение взаимодействующих тел, при котором энергия их взаимодействия Еп условно считается равной нулю (нулевой уровень), выбирается так, что в этом положении высота h = 0. Но при выборе нулевого уровня физики руководствуются только стремлением предельно упростить решение задачи. Если по каким-то соображениям удобно считать, что потенциальная энергия равна нулю в точке на высоте h0  0, то формула для потенциальной энергии принимает вид:

Еп = mg(h – h0).

Рассмотрим падение камня со скалы (рис. 2). Необходимо определить, как изменяется кинетическая энергия Ек камня и потенциальная энергия Еп его взаимодействия с Землей по мере падения. Предположим, что на краю скалы (точка А) скорость камня равна нулю.

При падении камня его трение о воздух невелико, поэтому можно считать, что нет диссипации энергии и перехода ее в теплоту. Следовательно, согласно закону сохранения энергии при падении камня не меняется сумма кинетической и потенциальной энергии системы тел Земля + камень, т.е.

(Ек + Еп)|B = (Ек+Е0)|A.

Отметим следующее.

1. Согласно условию задачи в точке А скорость камня равна нулю, поэтому Ек| A = 0.

2. Нулевой уровень потенциальной энергии взаимодействия камня с Землей удобно выбрать так, чтобы предельноупростить решение задачи. Поскольку указана только одна фиксированная точка – край скалы А, – то разумно принять ее за начало отсчета и положить Еп| A = 0. Тогда полная энергия (Ек + Еп)|A = 0. Следовательно, в силу закона сохранения энергии сумма кинетической и потенциальной энергий камня и Земли остается равной нулю во всех точках траектории:

(Ек + Еп)|B = 0.

Сумма двух ненулевых чисел равна нулю только при условии, что одно из них отрицательное, а другое – положительное. Мы уже отмечали, что кинетическая энергия не может быть отрицательной. Поэтому из равенства (Ек + Еп)|B = 0 следует, что потенциальная энергия взаимодействия падающего камня с Землей является величиной отрицательной. Это связано с выбором нулевого уровня потенциальной энергии. За нулевую точку отсчета координаты h камня мы приняли край скалы. Все точки, через которые пролетает камень, лежат ниже края скалы, и значения координат h этих точек лежат ниже нуля, т.е. они отрицательны. Следовательно, согласно формуле Еп = mgh отрицательной должна быть и энергия Еп взаимодействия падающего камня с Землей.

Из уравнения закона сохранения энергии Ек + Еп = 0 вытекает, что на любой высоте h вниз от края скалы кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии, взятой с обратным знаком:

Ек = –Еп = –mgh

(при этом следует помнить, что h – отрицательная величина). Графики зависимости потенциальной энергии Еп и кинетической энергии Ек от координаты h показаны на рис. 3.

Нелишне тут же разобрать и случай, когда камень подбрасывается вверх в точке А с некоторой вертикальной скоростью v0. В начальный момент кинетическая энергия камня Eк = mv02/2, а потенциальная энергия, по соглашению, равна нулю. В произвольной точке траектории полная энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий mv2/2 + mgh. Закон сохранения энергии записывается в виде:

mv02/2 = mv2/2 + mgh.

Здесь h может иметь как положительные, так и отрицательные значения, что соответствует движению камня вверх от точки бросания или падению ниже точки А. Таким образом, при определенных значениях h потенциальная энергия положительна, а при других – отрицательна. Этот пример должен показать учащемуся условность приписывания потенциальной энергии определенного знака.

После знакомства учащихся с приведенным выше материалом, целесообразно обсудить с ними следующие вопросы:

1. При каком условии равна нулю кинетическая энергия тела? потенциальная энергия тела?

2. Объясните, соответствует ли закону сохранения энергии системы тел Земля + камень график на рис. 3.

3. Как меняется кинетическая энергия подброшенного мяча? Когда она уменьшается? увеличивается?

4. Почему при падении камня его потенциальная энергия оказалась отрицательной, а при скатывании мальчика с горки ее считают положительной?

Потенциальная энергия тела в гравитационном поле

Следующий шаг предполагает знакомство учеников с потенциальной энергией тела в поле тяготения. Энергия взаимодействия тела с гравитационным полем Земли описывается формулой Еп = mgh только в том случае, если гравитационное поле Земли можно считать однородным, не зависящим от координат. Гравитационное поле определяется законом всемирного тяготения.

Часто считается, что существует две антагонистичных жизненных энергий, которые могут взаимно уничтожать друг друга. Считается, что человек обычно заряжен положительной жизненной энергией, а когда он получает заряд отрицательной жизненной энергии, то ему делается плохо, он может заболеть или даже вообще отойти в мир иной.

Так ли это?

В таком подходе, с физической точки зрения, содержатся противоречия. Например, человек, носитель отрицательной жизненной энергии, должен как-то ее изолировать от положительной энергии, иначе эти две энергии провзаимодействуют друг с другом и человек, носитель отрицательной жизненной энергии, должен пострадать в первую очередь.

Вообще, если отрицательная и положительная жизненная энергия распределены в окружающем нас пространстве, то они должны взаимно уничтожать друг друга, образуя безжизненные пространства.

Если отрицательная жизненная энергия вырабатывается из чего-то, то она имеет ту же природу, что и положительная жизненная энергия, которая вырабатывается из этого же, но действует так, что приводит к потере жизненной энергии организмом.

На этот вопрос нужно вообще взглянуть шире.

Любая потеря жизненной энергии организмом отрицательно сказывается на самочувствии и здоровье в целом. Потери же могут осуществляться в результате различных причин.

1. Физической перегрузки.
2. Стрессовой перегрузки.
3. Умственной перегрузки.
4. Болезни.
5. Энергетического вампиризма.
6. Открытого ментального программирования.
7. Скрытого ментального программирования.

В случае физической, стрессовой и умственной перегрузок все понятно — это прямое использование жизненной энергии по назначению, а расход приводит к уменьшению запасов. Болезни тоже приводят к потере жизненной энергии.

Болезни могут быть как следствием стечения обстоятельств (ранения, инфекции и их последствия, генетическая предрасположенность), так и проявлением дефицита жизненной энергии, то есть следствием любого из оставшихся шести пунктов или их комбинаций.

В случае энергетического вампиризма происходит изъятие части жизненной энергии в пользу энергетического вампира. В результате этого в организме человека становится меньше жизненной энергии. Соответственно ухудшается самочувствие и увеличивается опасность заболевания.

Очень опасными являются методы открытого и скрытого ментального программирования.

Если рассматривать методы открытого ментального программирования, то они обычно используются в процессе человеческого общения. Это обычные психологические методы воздействия на ментальную сферу человека.

Любое общение двух людей является взаимным ментальным программированием. Это ментальное программирование может иметь как положительный, так и отрицательный эффект в зависимости от тех установок, которые имеют люди при общении. Если Вас хвалят, искренне выражают сочувствие и поддержку, то естественно, что эффект воздействия на Вашу ментальную сферу будет положительным.

Если же Вас ругают, критикуют, унижают, доказывают Вашу несостоятельность, то это вносит негативные элементы программирования в Вашу ментальную сферу, что оказывает на нее разрушительное влияние и приводит к потере жизненной энергии.

Открытое ментальное программирование, которое осуществляется при непосредственном контакте людей, никогда не бывает чистым, основанным только на словесных формулах. Слова являются ключом для резонансного взаимодействия подсознаний.

Произносимое слово и в подсознании говорящего, и в подсознании слушающего вызывает сходные образы, которые взаимодействуют на подсознательном уроне, устанавливая ментальный подсознательный контакт, приводящий к обмену жизненной энергией. Чем больше и ярче генерируется таких образов, тем сильнее контакт на подсознательном уровне, тем интенсивнее происходит энергетический обмен.

Если психологическое нападение производится с сильной эмоциональной и словесной экспрессией, то это приводит к внедрению в сознание и подсознание жертвы нападения деструктивных программ, которые при регулярном воздействии могут серьезно повредить психику и привести к катастрофическим энергетическим потерям. Простейшим примером такой деструктивной программы является пословица — «если человеку сто раз сказать что он свинья, то на сто первый раз он хрюкнет».

Аналогичное нападение может быть произведено и без непосредственного психологического контакта. Создание разрушающей ментальной программы и внедрение ее в ментальную сферу жертвы осуществляется при помощи ритуальных, гипнотических и других методик. В результате этого внедрения происходит как общие потери жизненной энергии, так и тех ее блоков, которые отвечают за определенные области сознания или внутренние органы организма.

Обычно такие деструктивные программные блоки и принято называть отрицательной энергией. Естественно, что такое название логически неправильно. С таким же успехом эти деструктивные программы можно назвать отрицательным программированием.

Такое программирование является крайне опасным для человека, составляющего такие программы, так как он при совершении ошибок может стать сам жертвой такого программирования. Эти программы могут проецировать свое действие на программиста по принципу — «не рой яму другому — сам в нее попадешь».

В.Ю. Мишин

Туберкулинодиагностика — диагностический тест для определения наличия специфической сенсибилизации организма человека к МБТ, обусловленной либо инфицированием, либо искусственным путем — прививкой вакцинного штамма БЦЖ.

Старый туберкулин Коха (Alt Tuberculin Koch — АТК ) является водно-глицериновой вытяжкой туберкулезной культуры МБТ человеческого и бычьего типов, выращенной на мясопептонном бульоне с добавлением 4% раствора глицерина.

Однако полученный таким путем туберкулин содержит протеиновые дериваты мяса и пептона, входящие в состав среды, что приводит к возникновению неспецифических реакций, затрудняющих диагностику. Поэтому АТК в последние годы находит ограниченное применение. Выпускается в ампулах по 1 мл, где содержится 100 ООО ТЕ.

Более специфичным и очищенным от балластных веществ является очищенный белковый дериват (Purified Protein Derivative — PPD ), полученный американскими учеными Ф. Зайберт и С. Глен (F. Seibert, S. Glenn) в 1934 г. Этот препарат представляет очищенный путем ультрафильтрации, осажденный трихлоруксусной кислотой, отмытый спиртом и эфиром и высушенный в вакууме из замороженного состояния фильтрат убитой нагреванием культуры микобактерий туберкулеза человеческого и бычьего типов.

В нашей стране отечественный сухой очищенный туберкулин был изготовлен в 1939 г. под руководством МА Линниковой в Ленинградском НИИ вакцин и сывороток, поэтому этот туберкулин называется ППД-Л .

ППД-Л выпускается в двух формах:

  • очищенный туберкулин в стандартном разведении — готовая к употреблению бесцветная прозрачная жидкость в ампулах по 3 мл активностью 2 ТЕ в 0,1 мл. Представляет собой раствор туберкулина в 0,85% растворе натрия хлорида с добавлением твина-80, который является детергентом и обеспечивает стабильность биологической активности препарата, и 0,01% хинозола в качестве консерванта. Готовят также стандартные растворы туберкулина, содержащие в 0,1 мл раствора 5 ТЕ, ЮТЕ, 100 ТЕ;
  • сухой очищенный туберкулин в виде белого порошка в ампулах по 50 000 ТЕ в одной упаковке с растворителем — карболизированным физиологическим раствором.

Активность любого туберкулина выражают в туберкулиновых единицах (ТЕ ). Национальный стандарт для туберкулина ППД-Л утвержден в 1963 г.; в 1 ТЕ отечественного туберкулина содержится 0, 00006 мг сухого препарата. Именно туберкулиновая единица является основой регулирования силы действия туберкулинового теста.

По своему биохимическому составу туберкулин является сложным соединением, включающим белки (туберкулопротеины), полисахариды, липидные фракции и нуклеиновую кислоту. Действующим началом туберкулина являются туберкулопротеины.

С иммунологической точки зрения туберкулин является гаптеном (неполноценный антиген), т. е. он не вызывает выработку специфических антител, но в инфицированном организме инициирует ответную реакцию антиген-антитело, подобную реакции на живую или убитую культуру МБТ.

В настоящее время установлено, что реакции организма на туберкулин являются классическим проявлением иммунологического феномена ГЗТ, развивающегося в результате взаимодействия антигена
(туберкулин) с лимфоцитами-эффекторами, имеющими на своей поверхности специфические рецепторы.

При этом часть лимфоцитов погибает, выделяя протеолитические ферменты, обусловливающие повреждающее действие на ткани. Возникает воспалительная реакция не только в месте введения, но и вокруг туберкулезных очагов. При разрушении сенсибилизированных клеток выделяются активные вещества, обладающие пирогенными свойствами.

В ответ на введение туберкулина в организм инфицированных и больных туберкулезом развиваются уколочные , общие и очаговые реакции . Реакция организма на туберкулин зависит от дозы и места введения. Так, местная (уколочная) реакция возникает при накожном (проба Пирке), внутрикожном (проба Манту) введении препарата, а появление местной, общей и очаговой реакции — при подкожном введении (проба Коха).

Уколочная реакция характеризуется возникновением на месте введения туберкулина папулы (инфильтрат) и гиперемии. При гиперергических реакциях возможно образование везикул, булл, лимфангита, некроза. Измерение диаметра инфильтрата позволяет точно оценить реакцию и отразить степень чувствительности организма к использованному количеству туберкулина.

Патоморфология туберкулиновой реакции в начальной стадии (первые 24 ч) проявляется отеком и экссудацией, в более поздние сроки (72 ч) — мононуклеарной реакцией. При гиперергических реакциях с выраженным некрозом обнаруживают специфические элементы с эпителиоидными и гигантскими клетками в месте введения.

Общая реакция инфицированного организма на введение туберкулина проявляется ухудшением общего состояния, головной болью, артралгиями, повышением температуры тела, изменением гемограммы, биохимических, иммунологических показателей.

Очаговая реакция характеризуется усилением перифокального воспа- ления вокруг туберкулезного очага. При легочном процессе очаговая реакция проявляется усилением кашля, боли в груди, увеличением количества отделяемой мокроты, кровохарканьем, а рентгенологически — нарастанием воспалительных изменений в зоне специфического поражения; при туберкулезе почек — появлением лейкоцитов и МБТ в моче; при свищевых формах периферического лимфаденита — усилением гноетечения и др.

Чувствительность организма человека к туберкулину может быть различной: отрицательной (анергия ), когда организм не реагирует на введение туберкулина; слабой (гипоергия ), умеренной (нормергия ) и резко выраженной (гиперергия ).

Интенсивность реакций на туберкулин зависит от массивности и вирулентности инфекции (наличие контакта с больным туберкулезом, заражение высоковирулентными штаммами МБТ от умирающего больного и др.), сопротивляемости организма, дозы, метода и частоты введения.

Если туберкулин применяют в больших дозах и через короткие промежутки времени, то чувствительность организма к нему повышается (Booster effect).

Отсутствие реакции организма на туберкулин (анергия) делится на первичную — у лиц, не инфицированных МБТ, и на вторичную — состояние, сопровождающееся потерей туберкулиновой чувствительности у инфицированных и больных туберкулезом лиц.

Вторичная анергия развивается при лимфогранулематозе, саркоидозе, многих острых инфекционных заболеваниях (корь, краснуха, скарлатина, коклюш и др.), авитаминозах, кахексии, прогрессирующем течении туберкулеза, лихорадочных состояниях, лечении гормонами, цитостатиками, при беременности.

Наоборот, в условиях экзогенной суперинфекции, при наличии глистной инвазии, хронических очагов инфекции, множественного кариеса, кальцинатов в легких и внутригрудных лимфоузлах, гипертиреозе туберкулиновые пробы усиливаются.

Туберкулинодиагностика подразделяется на массовую и индивидуальную. Под массовой туберкулинодиагностикой подразумевают обследование здоровых коллективов детей и подростков с помощью внутрикожной пробы Манту с 2 ТЕ ППД-Л. Под индивидуальной — проведение дифференциальной диагностики туберкулеза и неспецифических заболеваний, выяснение характера туберкулиновой чувствительности, определение активности специфических изменений.

Целями массовой туберкулинодиагностики являются:

  1. выявление лиц, впервые инфицированных МБТ («вираж» туберкулиновых проб);
  2. выявление лиц с гиперергическими и усиливающимися реакциями на туберкулин;
  3. отбор контингентов для противотуберкулезной прививки вакциной БЦЖМ детей в возрасте 2 мес и старше, не получивших прививку в роддоме, и для ревакцинации БЦЖ;
  4. ранняя диагностика туберкулеза у детей и подростков;
  5. определение эпидемиологических показателей по туберкулезу (инфицированность населения МБТ, ежегодный риск инфицирования МБТ).

При массовой туберкулинодиагностике применяют только единую внутрикожную туберкулиновую пробу Манту с 2 ТЕ ППД-Л.

Техника постановки пробы Манту . Для постановки пробы Манту применяют одноразовые однограммовые туберкулиновые шприцы. В шприц набирают 0,2 мл туберкулина из ампулы, потом выпускают раствор до метки 0,1 мл.

Внутреннюю поверхность средней трети предплечья обрабатывают 70 ° спиртом и просушивают стерильной ватой. Иглу вводят срезом вверх в верхние слои натянутой кожи (внутрикожно) параллельно ее поверхности. После введения отверстия иглы в кожу из шприца вводят 0,1 мл раствора (2 ТЕ ППД-Л), т. е. 1 дозу. При правильной технике в коже образуется папула в виде «лимонной корочки» размером не менее 7-9 мм в диаметре беловатого цвета.

Техника учета пробы Манту . Оценку пробы Манту проводят через 72 ч путем измерения (мм) поперечного к оси предплечья диаметра инфильтрата.

При постановке пробы Манту реакцию считают :

  • отрицательной — полное отсутствие инфильтрата и гиперемии или наличии только следа от укола (инфильтрат диаметром 0-1 мм);
  • сомнительной — наличие инфильтрата 2-4 мм или только гиперемия любого размера;
  • положительной — наличие инфильтрата диаметром 5 мм и более;
  • гиперергической — наличие инфильтрата диаметром 17 мм и более у детей и подростков, у взрослых — 21 мм и более. При наличии везикул, некроза, лимфангоита независимо от размера инфильтрата реакцию учитывают как гиперергическую.

Проба Манту с 2 ТЕ ППД-Л ставится детям и подросткам ежегодно, начиная с 12 месяцев, независимо от предыдущего результата. Постановку пробы производит специально обученная медицинская сестра. Все результаты пробы фиксируют в медицинской карте.

При систематической туберкулинодиагностике врач может проанализировать динамику туберкулиновых проб и выявить момент заражения МБТ — переход ранее отрицательной пробы в положительную (не связанный с прививкой БЦЖ), так называемый «вираж» туберкулиновых проб ; нарастание туберкулиновой чувствительности и развитие гиперергии к туберкулину.

Все дети и подростки из перечисленных выше групп риска, которые выявляются по результатам массовой туберкулинодиагностики, находятся на диспансерном учете у фтизиатра в течение 1 -2 лет. Им проводят обследование, включающее рентгенограмму органов дыхания (по показаниям продольные томограммы), общие клинические анализы крови и мочи, обследуют их окружение с целью ранней диагностики заболевания и поиска источника их заражения. С целью предупреждения развития заболевания инфицированным детям и подросткам проводят профилактическое (превентивное) лечение.

В возрасте 7 и 14 лет дети, имеющие отрицательный результат пробы Манту с 2 ТЕ ППД-Л и отсутствие противопоказаний к введению вакцины, обязательно ревакцинируются вакциной БЦЖ с целью создания у них искусственного активного противотуберкулезного иммунитета.

Цели массовой туберкулинодиагностики:

  • дифференциальная диагностика поствакцинальной и инфекционной аллергии к туберкулину;
  • дифференциальная диагностика туберкулеза и других заболеваний;
  • определение порога индивидуальной чувствительности к туберкулину;
  • определение активности туберкулезного процесса;
  • оценка эффективности противотуберкулезного лечения.

При индивидуальной туберкулинодиагностике кроме пробы Манту с 2 ТЕ ППД-Л применяют пробу Манту с различными дозами туберкулина, пробу Коха и др.

Поствакцинальный иммунитет (поствакцинальная аллергия) . В условиях обязательной массовой вакцинопрофилактики туберкулеза многие дети и подростки имеют противотуберкулезный иммунитет, обусловленный введением вакцины, и тоже положительно реагируют на
туберкулин (поствакцинальная аллергия).

При решении вопроса о том, с чем именно связана положительная туберкулиновая чувствительность, следует учитывать характер самой пробы, сроки, прошедшие после введения вакцины БЦЖ, количество и размер рубчиков от БЦЖ, наличие контакта с больным туберкулезом.

Для поствакцинальной туберкулиновой чувствительности характерно постепенное уменьшение размеров инфильтрата с каждым годом и переходом через 2-3-4 года после прививки в сомнительные и отрицательные результаты. Папула часто плоская, нечетко очерченная, в среднем 7-10 мм в диаметре, не оставляет после себя длительной пигментации.

При инфицировании МБТ наблюдается стойкое сохранение или даже увеличение чувствительности к туберкулину. Папула высокая, яркая, четко очерченная, длительно сохраняется пигментное пятно. Средний диаметр инфильтрата 12 мм; наличие гиперергической реакции свидетельствует в пользу инфицирования МБТ.

Проба Коха используется при проведении индивидуальной туберкулинодиагностики чаще всего с целью дифференциальной диагностики туберкулеза с другими заболеваниями и определения его активности. Туберкулин при пробе Коха вводят подкожно, чаще всего начиная с 20 ТЕ. При отрицательном результате увеличивают дозу до 50 ТЕ, а потом и до 100 ТЕ. Если нет реакции на подкожное введение 100 ТЕ, то диагноз туберкулеза снимают.

При постановке пробы Коха учитывают местную (в области введения туберкулина), очаговую (в области очага специфического поражения) и общую реакцию организма, а также изменения крови (гемотуберкулиновая и протеинотуберкулиновая пробы). Предварительно показатели крови и плазмы определяют до введения туберкулина и через 48 ч после него.

  • Общая реакция характеризуется повышением температуры тела на 0,5 °С, симптомами интоксикации;
  • очаговая — обострением туберкулезных изменений;
  • местная — образованием инфильтрата в месте введения туберкулина диаметром 10-20 мм.

Гемотуберкулиновая проба считается положительной, если отмечается повышение СОЭ на 6 мм в час и более, увеличение количества лейкоцитов на 1000 и более, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, уменьшение лимфоцитов на 10% и более.

Протеинотуберкулиновая проба оценивается как положительная, если отмечается снижение альбуминов и увеличение а- и у-глобулинов на 10% от исходных данных. Пробу Коха сочетают также с иммунологическими тестами бласттрансформации, миграции макрофагов и др.

Проба Коха считается положительной при изменении любых трех показателей и более. Следует помнить, что очаговая реакция имеет наибольшее значение в оценке этой пробы.

5. Состояния с отрицательной энергией. Положительный электрон

Уравнения теории Дирака проявляют особые свойства, допуская решения, соответствующие состояниям частицы, энергия которой может быть отрицательной. Электрон в одном из этих состояний должен обладать довольно странными свойствами. Чтобы увеличить его скорость, у него нужно отнять энергию. И, наоборот, чтобы его остановить, нужно сообщить ему некоторую энергию. В эксперименте электрон никогда не вел себя так странно. Поэтому вполне законно было считать, что состояния с отрицательной энергией, существование которых допускает теория Дирака, в действительности в природе не реализуются. Можно было бы сказать, что в этом смысле теория дает слишком много, по крайней мере на первый взгляд.

То, что уравнения Дирака допускают возможность существования состояний с отрицательной энергией, это, несомненно, результат их релятивистского характера. Действительно, даже в релятивистской динамике электрона, развитой Эйнштейном в рамках специальной теории относительности, обнаруживается возможность движения с отрицательной энергией. Однако в то время в динамике Эйнштейна трудность была не очень серьезной, ибо она, как и все предыдущие теории, предполагала, что все физические процессы непрерывны. А так как собственная масса электрона конечна, то он всегда обладает конечной внутренней энергией в соответствии с релятивистским принципом эквивалентности массы и энергии. Поскольку эта внутренняя энергия не может исчезать, то мы не можем непрерывным образом перейти от состояния с положительной к состоянию с отрицательной энергией. Таким образом, предположение о непрерывности физических процессов полностью исключает такого рода переход.

Следовательно, достаточно предположить, что в начальный момент времени все электроны находятся в состояниях с положительной энергией, чтобы увидеть, что состояние всегда остается таким же. Трудность становится гораздо более серьезной в механике Дирака, ибо это механика квантовая, допускающая существование дискретных переходов в физических явлениях. Можно легко видеть, что переходы между состояниями с положительной и отрицательной энергией не только возможны, но и должны происходить довольно часто. Клейн привел интересный пример того, как электрон с положительной энергией, попав в область, где действует быстро меняющееся поле, может покинуть эту область в состоянии с отрицательной энергией. Следовательно, то, что экспериментально электрон с отрицательной энергией ни разу не был обнаружен, оказывалось очень опасно для теории Дирака.

Чтобы обойти эту трудность, Дирак выдвинул очень остроумную идею. Заметив, что согласно принципу Паули, о котором мы поговорим в следующей главе, в одном состоянии не может находиться более одного электрона, он предположил, что в нормальном состоянии окружающего мира все состояния с отрицательной энергией заняты электронами. Отсюда следует, что плотность электронов с отрицательной энергией везде одинакова. Дирак выдвинул предположение, что эту однородную плотность наблюдать невозможно. В то же время электронов существует больше, чем необходимо для заполнения всех состояний с отрицательной энергией.

Этот избыток и представляют собой электроны с положительной энергией, их-то мы и можем наблюдать в наших экспериментах. В исключительных случаях электрон с отрицательной энергией может под действием внешней силы перейти в состояние с положительной энергией. При этом мгновенно появляется наблюдаемый электрон и в то же время образуется дырка, пустое место, в распределении электронов с отрицательной энергией. Дирак показал, что такая дырка может наблюдаться экспериментально и должна вести себя подобно частице с массой, равной массе электрона и равным ему, но противоположным по знаку зарядом. Мы будем воспринимать его как антиэлектрон, положительный электрон. Эта неожиданно образовавшаяся дырка не может долго существовать. Она будет заполнена электроном с положительной энергией, который испытает спонтанный переход в пустое состояние с отрицательной энергией, сопровождающийся излучением. Итак, Дирак объяснил не наблюдаемость состояний с отрицательной энергией и в то же время предсказал возможность, пусть редкого и эфемерного существования, положительных электронов.

Несомненно, гипотеза Дирака была очень проста, однако на первый взгляд она казалось несколько искусственной. Возможно, что большое число физиков оставалось бы настроенными в этом отношении несколько скептически, если бы эксперимент немедленно не доказал существования положительных электронов, характерные свойства которых только что предсказал Дирак.

Действительно, в 1932 г. сначала тонкие эксперименты Андерсона, а затем и Блэкетта и Оккиалини обнаружили, что при распаде атомов под действием космических лучей появляются частицы, которые ведут себя в точности как положительные электроны. Хотя абсолютно строго еще и нельзя было утверждать, что масса новых частиц равна массе электрона, а их электрический заряд равен и противоположен по знаку заряду электрона, последующие эксперименты делали это совпадение все более вероятным. Далее, оказалось, что положительные электроны имеют тенденцию быстро исчезать (аннигилировать), приходя в соприкосновение с веществом, причем аннигиляция сопровождается излучением. Эксперименты Тибо и Жолио-Кюри, казалось, не оставили в этом вопросе никакого сомнения.

Исключительные обстоятельства, при которых появляются положительные электроны и их способность к аннигиляции, сокращающая время их существования, – это как раз и есть те свойства, которые предвидел Дирак. Таким образом, ситуация оказалась обратной: существование решений уравнений Дирака с отрицательной энергией не только не ставит их под сомнение, но, наоборот, показывает, что эти уравнения предсказали существование и описали свойства положительных электронов.

Тем не менее мы должны признать, что дираковские представления о дырках приводят к серьезным трудностям, касающимся электромагнитных свойств вакуума. Вполне вероятно, что теория Дирака будет преобразована и установит большую симметрию между электронами обоих типов, в результате чего идея о дырках вместе со связанными с ней трудностями будет отброшена. В то же время несомненно, что экспериментальное открытие положительных электронов (ныне носящих название позитронов) представляет собой новое и замечательное подтверждение идей, лежащих в основе механики Дирака. Симметрия между обоими типами электронов, которая устанавливается в результате более тщательного исследования некоторых аналитических особенностей уравнений Дирака, представляет большой интерес и несомненно ей предстоит сыграть важную роль в дальнейшем развитии физических теорий.Из книги Физическая химия: конспект лекций автора Березовчук А В

ЛЕКЦИЯ № 1. Идеальный газ. Уравнение состояния реального газа 1. Элементы молекулярно-кинетической теории Науке известно четыре вида агрегатных состояний вещества: твердое тело, жидкость, газ, плазма. Переход вещества из одного состояния в другое называют фазовым

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

2. Уравнение состояния идеального газа Изучение эмпирических газовых законов (Р. Бойль, Ж. Гей-Люссак) постепенно привело к представлению об идеальном газе, поскольку обнаружилось, что давление данной массы любого газа при постоянной температуре обратно пропорциональноИз книги Нейтрино — призрачная частица атома автора Азимов Айзек

4. Уравнение состояния реального газа Исследования показали, что уравнение Менделеева – Клапейрона не очень точно выполняется при исследовании разных газов. Голландский физик Я. Д. Ван-дер-Ваальс первым понял причины этих отклонений: одна из них состоит в том, чтоИз книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр ИсааковичИз книги «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» автора Фейнман Ричард ФиллипсИз книги Источники питания и зарядные устройства автора

XII. Состояния вещества Железный пар и твердый воздух Не правда ли – странное сочетание слов? Однако это вовсе не чепуха: и железный пар, и твердый воздух существуют в природе, но только не при обычных условиях.О каких же условиях идет речь? Состояние вещества определяется Из книги автора

Как атомы обмениваются энергией? В первом опыте были взяты пары ртути. Энергия снарядов-электронов увеличивалась постепенно. Оказалось, что при малых энергиях электронов никакого возбуждения атомов ртути не наступало. Электроны ударяли в них, но отскакивали с той жеИз книги автора

Электрон появляется В то время, как развивались атомные и молекулярные теории в химии, в исследованиях в области электрической проводимости в жидкостях и электрических разрядов в газах при низком давлении обнаружилось, что атом вовсе не «неделимый», но содержит в себе.

Поделиться:

Оставьте комментарий

15 − четыре =