Uloga elektriciteta u telu

Iako je Nikola Tesla u svom radu bio posvećen prvenstveno fizici, odnosno elektrotehnici, i nije bio direktno uključen u biomedicinska istraživanja, njegova otkrića i izumi značajno su doprineli utiranju puta medicinskoj fizici, posebno radiologiji i visokofrekventnoj elektroterapiji.Analiza Teslinih eksperimenta i objavljenih radova i članaka ukazuje na to da ga je duboko zanimala uloga elektriciteta u telu i kako veštački proizvedene struje mogu uticati na čovekovo zdravlje

Nikola Tesla u jednoj od svojih laboratorija

Era elektroterapije započela je u 18. veku, kada su izmišljeni efikasni elektrostatički generatori i prvi uređaji za skladištenje električne energije. Tako je Bendžamin Frenklin, na primer, koristio statički elektricitet za lečenje paralize, ali sa ne baš ubedljivim rezultatima. Međutim, počeli su da se pojavljuju istraživači koji nisu mnogo marili za naučnu zasnovanost elektroterapijskih metoda i ovo polje medicine postalo je plodno tle za nadrilekarstvo.

Početak razvoja elektroterapije

Na početku 19. veka, zahvaljujući doprinosu brojnih utemeljivača elektromagnetizma, među kojima su bili poznati naučnici tog vremena: Faradej, Volta, Maksvel, Amper, Om, Ersted i mnogi drugi, ova nova oblast medicine dobila je snažan zamah. Zahvaljujući pronalasku baterije, indukcionog kalema i elektromagneta, elektroterapija je dobila nova sredstva za dalji razvoj, ali je u dobroj meri tretirana kao sumnjiva grana medicine. U drugoj polovini 19. veka američki lekari Džordž Miler Berd (George Miller Beard, 1839-1883) i Alfonso Dejvid Rokvel (Alphonso David Rockwell, 1840-1925) pokušali su da uvedu red u ovu oblast i zasnuju je na proverenim naučnim metodama. Upravo njih dvojica objavili su 1871. godine svoje poznato delo „Praktični traktat o medicinskoj i hirurškoj upotrebi elektriciteta“ (engl. A Practical Treatise on the Medical and Surgical Uses of Electricity), koje je doživelo veliki broj izdanja.

Jedno od brojnih izdanja Berdovog i Rokvelovog dela „Praktični traktat o medicinskoj i hirurškoj upotrebi elektriciteta“ Teslin rad „Visokofrekventni oscilatori za elektroterapeutske i druge svrhe“ objavljen je dva meseca posle Konferencije elektroterapeuta u Bafalu u časopisu The Electrical Engineer Jedna od brojnih reklama za „Ljubičasti zrak”

U poslednjim godinama 19. veka revolucinarna naučna otkrića obnovila su interesovanje za elektroterapiju. Kruksova katodna cev, Hercova demonstracija elektromagnetnih talasa, Tomsonovo otkriće elektrona, Rentgenovo otkriće X zraka, i druga otkrića i pronalasci omogućili su nova istraživanja i obezbedili nove pristupe u medicinskim terapijama. Svemu tome pridružio se i Tesla sa svojim izumima izvora visokofrekventnih i visokonaponskih struja koji su dodali još jedan set potencijalno dragocenih medicinskih alata. Tesla je bio jedan od prvih elektroinženjera koji je posvetio posebnu pažnju fiziološkim efektima struja visokih frekvencija i visokog napona. Otkrivši da bi mogao da uvede brzo zagrevanje u metalnim šipkama, čak i njihovo topljenje, Tesla je primetio da se i živa tkiva takođe mogu zagrejati. Osim toga, primetio je i neobičnu činjenicu da ljudi mogu da izdrže visokofrekventne struje izuzetno visokog napona i da su one bezopasne po život. Svoja iskustva, koja je stekao eksperimentišući sa različitim frekvencijama struje, objavio je 21. februara 1891. godine u časopisu Elektrikal vorld, u članku „Fenomeni naizmeničnih struja veoma visoke frekvencije“. Tesla između ostalog zaključuje: „Pražnjenje čak i veoma velikog kalema ne može da proizvede ozbiljne povrede, ali ukoliko isti kalem radi sa strujom niže frekvencije, iako je elektromotorna sila mnogo manja, pražnjenje bi sasvim izvesno proizvelo povrede. Ovaj rezultat ipak delom potiče od visoke frekvencije. Autorovo iskustvo ima nameru da pokaže da što je frekvencija veća, utoliko veća količina električne struje može da prođe kroz telo bez ozbiljnijeg osećanja neprijatnosti“. Iako su ove Tesline tvrdnje prevashodno bile objavljene sa namerom da u tada uveliko razbuktalom „Ratu struja“ opovrgnu Edisonove tvrdnje o opasnostima i štetnom dejstvu naizmeničnih struja, dale su veliki podsticaj brojnim naučnicima da započnu eksperimente sa visokofrekventnim strujama u medicinske svrhe. Tako je pokrenuta nova terapijska metoda koja će kasnije postati poznata kao dijatermija.

Teslin rad na Konferenciji Američkog
elektroterapeutskog udruženja

Pomenuti dr Džordž Miler Berd nije doživeo uvođenje reda u oblast korišćenja elektriciteta u medicinske svrhe kroz osnivanje Američkog elektroterapeutskog udruženja, ali je njegov kolega, dr Alfonso Dejvid Rokvel postao jedan od osnivača ovog udruženja i učesnik osmog susreta elektroterapeuta održanog u Bafalu, od 13. do 15. septembra 1898. Godine, na kome je i Nikola Tesla imao svoj rad. Tadašnji predsednik Američkog elektroterapeutskog udruženja, dr Dikson, zapisao je u svom izveštaju sa ove konferencije da su „osam godina ranije Udruženje osnovali oni koji su osećali, snažno osećali da je struja predugo ostavljena šarlatanima, nesposobnima i beskrupuloznima“.
Svakako ima puno simbolike u činjenici da je ova Konferencija elektroterapeuta održana u Bafalu, „Gradu elektrike“, kako su ga nazivali zbog istorijske činjenice da su, samo tri godine ranije, tamo stigli prvi kilovati struje iz tada prve i najveće komercijalne hidroelektrane u svetu na Nijagarinim vodopadima, čiji je rad bio zasnovan pre svega na Teslinim pronalascima i načinu proizvodnje, prenosa i razvođenja električne energije na velike udaljenosti.
U svom radu sa ove konferencije, „Visokofrekventni oscilatori za elektroterapeutske i druge svrhe“ (engl. High Frequency Oscillators for Electro-Therapeutic and Other Purposes), Tesla opisuje bogatstvo niza metoda za proizvodnju različitih vrsta visokofrekventnih struja u cilju proizvodnje različitih fizioloških efekata, objašnjavajući kombinacije visok napon-niska struja, nizak napon-visoka struja, struje koje se prenose kroz prostor itd. Ovo je bio samo jedan od bezbroj primera Tesline tehničke briljantnosti i njegove sposobnosti da upravlja njemu dostupnim tehnologijama do njihovih granica.
Glavna Teslina briga, na koju je posebno skrenuo pažnju u ovom radu, bila je bezbednost. Tom prilikom iskazao je bojazan da lekari entuzijasti, sa malo znanja o elektricitetu, svojim pacijentima mogu učiniti više štete nego koristi. Primetio je, na primer, da se jednom podvrgao preterano jakim strujama koje su kod njega, u samo nekoliko sekundi, izazvale toplotu i znojenje, nakon čega je usledio “ogroman umor”, veći od bilo kojeg ikada doživljenog, iako se sasvim dobro osećao krajem sledećeg dana. Očigledno je dosta toga uradio radeći eksperimente na sebi, ali je napomenuo da nikada nije bio toliko uplašen kao kada je stavio glavu u kalem koji mu je ranije služio za spajanje lima.
Iako je Tesla uglavnom poštovao mišljenja lekara u pogledu terapeutskih aspekata elektriciteta, ipak nije mogao da odoli da saopšti neke svoje smele spekulacije o mogućim medicinskim upotrebama struja. U jednom ranijem članku predložio je da se efekti zagrevanja korišćenjem visokofrekventnih, visokonaponskih struja mogu koristiti za lečenje određenih bolesti. Ovo je bilo razumno i dovoljno uzdržano, ali je zatim primetio da „jeste zamislivo da bi se potpuno gola osoba na Severnom polu na ovaj način mogla sasvim udobno zagrejati“.
U ovom svom radu iz 1898. dao je razumnu sugestiju da zagrevanje metalnih delova ugrađenih u telo podvrgavanjem visokim naponima može dati nove hirurške tehnike za sterilizaciju rana ili za lociranje i vađenje metalnih predmeta. U ovom radu sugerisao je i da bi milioni volti električne energije primenjene na telo odmah odbacili male čestice prašine i prljavštine i uspostavili novu metodu lične higijene. Ova metoda „bila bi efikasna zamena za vodeno kupatilo koja štedi vreme” a može se koristiti i za lečenje više grupa pacijenata u bolnici u isto vreme.

Tesla se pomalo brinuo da bi neko mogao da ga smatra nadrilekarom. Kako je jednom prilikom napisao: „Ozbiljan poslenik ne može da prezre nešto u tolikoj meri kao što to čini prema pogrešnoj upotrebi ili zloupotrebi električne energije, čemu često imamo priike da svedočimo“. Postoje dokazi da su ga opsedali ljudi koji su hteli da se izleče koristeći njegova čudesna otkrića. Zato ne iznenađuje što su ga saradnici, kada bi mu ponestalo novca, nagovarali da proizvodi i prodaje elektroterapeutske aparate. Iako se opirao takvoj komercijalizaciji, nesumnjivo je bio iskren u svom verovanju u fizičke i mentalne koristi od onoga što je nazvao „hladna vatra“ (engl. ColdFire). Očigledno je koristio redovne električne tretmane na samom sebi. Jednom prilikom je izjavio: „Vidite, struja stavlja u umorno telo upravo ono što mu je najpotrebnije – životnu snagu, nervnu silu. To je odličan doktor, mogu vam reći, možda najveći od svih doktora”.
Kasnije u životu, Tesla je rezimirao svoja uverenja o toničnim efektima električnih struja: „One podstiču rad srca i varenje, obezbeđuju zdrav san, oslobađaju kožu destruktivnih eksudacija i leče prehlade i groznicu zahvaljujući toploti koju stvaraju. One oživljavaju atrofirane ili paralizovane delove tela, ublažavaju sve vrste patnje i godišnje spasu hiljade života.”
Zahvaljujući radu na izumima i patentima koji su našli primenu u oblasti medicine Tesla je 1903. godine proglašen za počasnog člana Američkog elektroterapeutskog udruženja.

„Ljubičast izrak“

Tesli se pripisuje osnivanje medicinske dijatermije – stvaranja toplote u unutrašnjim tkivima organizma, izazvane propuštanjem visokofrekventnih struja čija primena može biti posebno značajna kod ublažavanja bolova, naročito u zglobovima, kod zapaljenja okoline unutrašnjih organa, poboljšanja krvotoka i sličnih tegoba. Međutim, najveći Teslin rival za ovo priznanje bio je vodeći francuski biofizičar Žak-Arsen D’Arsonval (Jacques-Arsène d’Arsonval, 1851-1940), koji je gotovo istovremeno došao do sličnih zaključaka kao i Tesla. Tesla se žalio na to da su D’Arsonvalove francuske pristalice požurile da ga izaberu za člana Francuske akademija nauka kako bi mu na taj način obezbedili prioritet u osnivanju ove discipline. Međutim, Tesla se takođe sećao susreta sa D’Arsonvalom kojim je bio toliko očaran da je kasnije odustao od sopstvenih tvrdnji. Iako je postojala dilema ko od dvojice naučnika ima pravo prvenstva na ovaj izum, treba reći da je Tesla prvi istakao neškodljivost struja fisoke frekvencije. Francuski naučnik, pronalazač i lekar po struci, svoj rad je više usmerio ka fiziološkom dejstvu struja, dok je Tesla stavljao akcenat na same aparate koji se mogu koristiti u ove svrhe.

Teslin instrument za elektroterapiju

Tesla je predložio da se različite talasne dužine na elektromagnetnom spektru mogu koristiti za lečenje medicinskih stanja. Žak-Arsen D’Arsonval i Pol Mari Udan (Paul Marie Oudin, 1851-1923), pioniri u oblasti elektroterapije, napravili su modifikacije Teslinog kalema i stvorili sopstvene instrumente za elektroterapiju. Tesla je takođe razvio svoj instrument i nije prošlo mnogo vremena pre nego što su brojne kompanije počele da prodaju sopstvene verzije ovog uređaja pod nazivom „Ljubičasti zrak“ (engl. VioletRay).
„Ljubičasti zrak“ je postao popularan među lekarima koji su obavljali kućne posete, jer je mogao da se uključi u utičnicu lampe i, za razliku od većine drugih visokofrekventnih uređaja za elektroterapiju, mogao je da radi na naizmeničnu ili jednosmernu struju. U mnogim reklamama naglašavana je lakoća korišćenja uređaja, a slike lepih devojaka sa aparatom u rukama jasno su sugerisale ciljno tržište i potencijalne korisnike – mlade, bogate žene. Slično Teslinoj sijalici, „Ljubičasti zrak“ je imao stakleni kraj, koji bi korisnici stavljali na svoju kožu. Iskre bi se tada ispuštale preko spoljašnje strane stakla, proizvodeći ozon i ljubičaste zrake kao nusproizvode.  Ljubičasti zraci inače nisu nikakvi ultravioletni zraci, kako se to ponekad pogrešno tumači, već se naziv odnosi na boju svetla koju proizvode cevi u aparatu ukoliko su punjene argonom.

Proizvođači su staklene krajeve nazivali „elektrodama“ i kreirali niz oblika koji su omogućavali korisnicima da ciljaju različite delove tela prilikom primene struje. Tvrdili su da uređaj može da izleči sve vrste bolesti uključujući: astmu, glavobolju, perut, preranu ćelavost, sedu kosu, nesanicu, lumbago, reumatizam, giht, neuralgiju, slaba pluća, nervozu, upalu grla, bled ten i niz zubnih oboljenja. Ove smele i preterane tvrdnje o neverovatnim koristima uređaja sa ljubičastim zracima, zajedno sa njegovom širokom popularnošću, izazvale su veliko podozrenje u stručnoj javnosti. Slučaj je dospeo i pred američki sud koji je 1951. godine utvrdio da je uređaj potpuno neefikasan u tretiranju ogromne većine stanja za koja su proizvođači tvrdili da su izlečiva. Ubrzo nakon toga, Uprava za hranu i lekove (Food and Drug Administration) zaplenila je nekoliko uređaja, a usledili su i novi sudski sporovi i presude. Do kraja decenije “Ljubičasti zrak” je uglavnom nestao.

Teslin brodić sa daljinskim uravljanjem

Korišćenje daljinskog upravljanja u medicini

Poznata je činjenica da je svoj rad na daljinskom upravljanju Tesla započeo još 1892. godine da bi njegov rad u ovoj oblasti bio krunisan nekoliko godina kasnije kada je 1898. godine zaštitio svoj čuveni patent „Način upravljanja i aparatura mehanizma za upravljanje pokretnim plovnim objektima ili vozilima“. Te iste godine, na prvoj izložbi električnih aparata u Medison Skver Gardenu u Njujorku, Tesla je prvi put javno demonstrirao primenu radija za prenos komandi na daljinu tako što je pomoću radio-talasa sa udaljenosti upravljao svojim brodićem, koji je nazvao “teleautomaton”. Tako je započela era daljinskog upravljanja, koja danas ima gotovo nezamislivo široku primenu u najrazličitijim oblastima – od vojnih tehnologija, meteorologije, kosmičkih tehnologija, energetike i raznih drugih industrijskih grana, do korišćenja kroz bezbroj uređaja za daljinsko upravljanje kućnim aparatima i sistemima kao i za razne druge namene u svakodnevnom životu.

Međutim, malo je poznato da je ovaj Teslin pionirski doprinos našao svoju primenu i postao nezaobilazni deo korišćenja medicinske opreme, a vrlo široko se primenjuje i u domenu brojnih dijagnostičkih i terapijskih procedura. Tako se u savremenoj medicini koristi bežično upravljanje implantima ugrađenim u ljudski organizam. Bežično upravljanje se često koristi i za uspostavljanje izgubljenih nervnih funkcija kod osoba koje su obolele od Parkinsonove bolesti. Na sličan način se eksperimentiše i sa implantima za kontrolu mokrenja, disanja, vida i sluha.
Vrlo široku primenu bežično upravljanje implantatima danas ima i u kontroli pumpi za postepeno doziranje lekova, u sklopu tretmana nekih hroničnih bolesti i karcinoma, koristi se za regulisanje koncentracije insulina, kao i za upravljanje radom dijafragme, srčanog mišića, veštačkog srca, ili neuroproteza. Primenom Teslinog bežičnog upravljanja učinjen je značajan napredak u negovanju nepokretnih bolesnika. Brojni medicinski roboti u stanju su da eliminišu manuelni rad u toku hirurških intervencija ili da izvedu zahvate koje hirurzi nisu u stanju da učine.

Dijagnostički aparat za nuklearnu magnentu rezonanciju

Telehirurgija, postupak kojim hirurg operiše na daljinu koristeći se najsavremenijom digitalnom opremom, kao i predoperativnim snimcima i slikama pacijenta za vreme operacije, takođe je jedan od postupaka koji daleko ishodište ima u Teslinim patentima i eksperimentima sa daljinskim upravljanjem. Uz određenu opremu i kontrolu robotskih sistema, hirurg može da radi sa bilo koje udaljenosti. Tako je 2001. godine izvršena prva prekookeanska telehirurška intervencija. Tim hirurga se nalazio u Njujorku, dok je pacijent bio u Strazburu, u Francuskoj. Slike pacijenta, dobijene pomoću digitalne kamere i endoskopa, slate su hirurškom timu u Njujorku koji je robotskom sistemu izdavao komande a ovaj ih pretvarao u pokrete hirurških instrumenata. Tako su, iako udaljeni od pacijenta nekoliko hiljada kilometara, hirurzi obavili vrlo preciznu i pouzdanu intervenciju.

„Specijalno zračenje“

Još jedna oblast povezana sa medicinom bila je u fokusu Teslinih istraživanja, a to su rendgenske cevi – drugačije od onih kojima se služio Rentgen. Naime, dok je eksperimentisao sa vakuumskim staklenim cevima, Tesla je zapazio pojavu posebnog zračenja koje je moglo da se detektuje fosforescentnim i fluorescentnim supstancama. O tome je 1892. godine održao predavanje, nazivajući efekte koje je primetio „crnim svetlom i specijalnim zračenjem“. Vršeći eksperimente sa ovim zračenjem uspeo je da na pločama unutar metalnih kontejnera proizvede ono što je nazivao „grafikama senki“ (engl. shadowgraphs).

Teslini snimci šake, stopala i lobanje načinjeni pomoću njegovog „specijalnog zračenja“

Dok je ranije pravio snimke tanjih struktura kao što su bile šake ili stopala, Tesla je vrlo brzo shvatio da može da dobije mnogo bolje rezultate korišćenjem Teslinog transformtora koji proizvodi 4 miliona volti. Tako je uspeo da načini snimak lobanje sa 12 metara udaljenosti od staklene cevi.
Nemački fizičar Vilhelm Konrad Rentgen (Wilhelm Conrad Röntgen, 1845-1923) krajem 1895. godine proizveo je i registrovao elektromagnetske zrake koji su danas poznati kao X-zraci ili rendgenski zraci. Za ovo otkriće dobio je i prvu Nobelovu nagradu koja je dodeljena za fiziku, 1901. godine.
Kada je saznao za Rentgenovo otkriće X zraka, Tesla je shvatio da je reč o istoj pojavi koju je on nazivao „specijalnim zračenjem“. Proizveo je još svojih „grafika senki“ i poslao ih Rentgenu, koji ga je pitao na koji način je uspeo da ih načini.

Nažalost, gotovo sve što je Tesla uspeo da uradi tokom ovih eksperimenata, izgorelo je 1895. godine u požaru njegove njujorške laboratorije. Posle ove prave tragedije, u kojoj su nepovratno izgubljeni brojni dragoceni dokumenti njegovih istraživanja u raznim oblastima, Tesla je prekinuo dalje eksperimente sa X-zracima. Ipak, poučen svojim velikim eksperimentalnim iskustvom i svim uočenim posledicama, u članku pod nazivom „O štetnom delovanju Lenardovih i Rendgenovih cevi“ (On Hurtful Actions of Lenard and Roentgen Tubes), objavljenom 5. maja 1897. godine u časopisu „Elektrikal rivju“, Tesla upozorava na opasnosti od ovog novog i moćnog medicinskog sredstva. On pominje nekoliko uzroka štetnog delovanja X-zraka – termalni efekat; električni efekat, pod kojim podrazumeva uništavanje tkiva usled dejstva velike količine naelektrisanih čestica, što je eksperimentalno dokazao i izmerio; elektrohemijsko dejstvo, koje nastaje zbog toga što ove cevi proizvode ozon i druge gasove sa razarajućim učinkom, i mehanički efekat, pošto se po Teslinom shvatanju može zamisliti da čestice koje se kreću velikom brzinom mogu i mehanički da oštete dublje slojeve tkiva, a ne samo površinske. Na kraju svog članka Tesla iznosi preporuku da se kao manje štetne, a sa boljom oštrinom snimaka koriste Lenardove cevi, da se koriste zaklon od aluminijuma, mokra tkanina ili sloj tečnosti kao zaštita, a snimci treba da se prave sa veće udaljenosti, makar i sa dužom ekspozicijom.

Nažalost, iako je svoja istraživanja i eksperimente započeo nekoliko godina pre Rentgena, Tesla nije dobio zaslužena priznanja za svoja otkrića u ovoj oblasti.

Doprinos medicini

Iako biomedicinska istraživanja nisu bila u fokusu Teslinih interesovanja u meri u kojoj su to bile brojne oblasti elektrotehnike i mašinstva, njegov doprinos razvoju medicine je nesumnjiv. I sam je, kasnije u životu, bio veoma ponosan na svoj doprinos elektroterapiji. „Vodeći stručnjaci u medicini“, istakao je jednom prilikom, „uverili su me da sam ovim medicinskim tretmanom za čovečanstvo učinio više nego što su to učinila moja druga otkrića i pronalasci“.
U svom čuvenom radu iz 1898. godine istakao je činjenicu da su neki od vodećih istraživača, još pre jednog veka, bili intenzivno zainteresovani za razumevanje uloge elektriciteta u telu i kako veštački proizvedene struje utiču na zdravlje ljudi. Ova pitanja ni danas nisu izgubila na aktuelnosti.

http://www.planeta.rs/111/intro.php?page=nauka01

?????????????????????

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
“PLANETA” – štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
“Novinarnica”