
- •Учебное пособие
- •Тираж 150 экз. Заказ
- •1 97376, С.-Петербург, у л. Проф. Попова, 5
- •Введение
- •1. Скорость распространения звука в биологических тканях
- •1.1. Измерение скорости ультразвуковых волн в биологических тканях
- •1.2. Погрешности измерений скорости звука в образцах однородных тканей
- •1.3. Влияние неоднородностей биологических тканей на время прихода импульса
- •1.4. Испытания на стандартных материалах
- •1.5. Результаты анализа опубликованных данных о скорости звука
- •1.6. Зависимость скорости звука в биологических тканях от температуры
- •2. Затухание и поглощение ультразвука в биологических средах
- •2.1. Поглощение звука в биологических тканях
- •2.2. Затухание в биологических тканях
- •2.3. Погрешности измерения затухания в однородных средах
- •2.4. Влияние неоднородностей
- •2.5. Контрольные измерения на стандартных материалах
- •2.6. Влияние условий измерений
- •2.7. Частотная зависимость затухания
- •3. Доплеровские методы в ультразвуковой медицинской аппаратуре
- •3.1. Эффект Доплера
- •3.2. Измеритель скорости кровотока непрерывного действия
- •3.3. Определение направления кровотока
- •3.4. Импульсно-доплеровский измеритель скорости звука
- •4. Электроакустические преобразователи, применяемые в медицинской акустической аппаратуре
- •4.1. Общая характеристикапьезопреобразователей, используемых в медико-биологической аппаратуре
- •4.2. Расчет амплитудно-частотной характеристики пьезопреобразователя
- •4.3. Работа излучателя в импульсном режиме
- •5. Виды сканирования. Общая характеристика сканирующих устройств
- •5.1. Режимы представления эхоимпульсной информации
- •5.2. Ультразвуковое сканирование
- •5.3. Структура сканирующих устройств
- •5.4. Механические сканирующие устройства
- •5.5. Устройства электрического сканирования
- •5.5.1. Фазированные матрицы пьезопреобразователей
- •5.5.2. Коммутируемые матрицы пьезопреобразователей
- •Заключение
- •Оглавление
Заключение
Методы ультразвуковой диагностики в настоящее время получили всеобщее признание в медицинской практике и успешно применяются наряду с традиционно используемыми методами рентгеновской диагностики. Изучение внутренней структуры живых организмов, основанное на исследовании характера распространения ультразвуковых волн в биологических объектах, относится к самостоятельному разделу физики – биомедицинской акустике. Успехи этой молодой науки позволяют сегодня проводить диагностические процедуры самыми разными путями: методами эхоэнцефалографии (опухоли и отеки мозга), эхокардиографии (измерение размеров сердца в динамике), доплеровской эхокардиографии (определение работы сердечных клапанов), ультразвуковой визуализации мягких тканей (ультрасонограмма желудка, грудной железы, сердца, костей, мышц, печени), ультразвуковой локации в офтальмологии для определения глазных заболеваний, ультразвукового сканирования (например, для исследования развития плода) и т. п. Ультразвук используется также для определения скорости кровотока (ультразвуковая расходометрия), при введении лекарственных веществ (фонофорез), так как под действием ультразвука повышается проницаемость кожи и слизистых оболочек.
При использовании акустических методов исследования организма необходимо учитывать, что в зависимости от интенсивности, частоты и длительности воздействия могут возникать различные биологические эффекты. При малых интенсивности и длительности облучения ультразвук дает чаще положительный эффект, при больших – отрицательный. Возникающие при этом физические процессы вызывают в биологических объектах разнообразные эффекты:
1. При облучении малой интенсивности происходит микровибрация на клеточном и субклеточном уровнях. При интенсивности не более 1 Вт/см2 усиливается движение цитозоли, активизируются транспортные процессы в цитоплазматических и клеточных мембранах, что приводит к увеличению проницаемости клеточной мембраны и улучшению процессов тканевого обмена. Таким образом вызывается положительный эффект.
2. При средней интенсивности (менее 10 Вт/см2) переменное ультразвуковое давление может привести к разрушению биомакромолекул и их перестройке и повреждению.
3. При интенсивностях более 10 Вт/см2 и длительном облучении в организме происходят необратимые морфологические и функциональные изменения – наблюдается отрицательный биологический эффект. Необратимые повреждения начинаются чаще всего в ядрах клеток и выражаются в патологических деформациях, скручиваниях и разрывах, что приводит к разрушению клеток и гомогенизации ткани.
4. При длительном воздействии на человека ультразвука с частотой 30 кГц в производственных условиях наблюдаются утомляемость, сонливость, головокружение, расстройство нервной системы. Это объясняется способностью ультразвука вызывать двухфазные изменения возбудимости: сначала повышение в области воздействия ультразвука, а затем понижение.
Научные и профессиональные интересы обязывают исследователей выяснять, какую опасность для пациента и оператора представляет использование ультразвука, аналогично тому, как это делается в случае других физических полей, которые передают энергию телу человека. Такие исследования идут с первых дней применения ультразвука как в терапии, так и в диагностике. Вероятно, и в дальнейшем этим вопросам будет уделяться самое пристальное внимание.
Список литературы
1. Домаркас В. Й., Пилецкас Э. Л. Ультразвуковая эхоскопия. Л.: Машиностроение, 1988.
2. Физика визуализации изображений в медицине: В 2 т. Т. 2 / Пер. с англ.; Под ред. С. Уэбба. М.: Мир, 1991.
3. Применение ультразвука в медицине. Физические основы / Пер. с англ.; Под ред. К. Хилла. М.: Мир, 1989.
4. Колесников А. Е. Акустические измерения. Л.: Судостроение, 1983.
5. Ермолов И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981
6. Розенберг Л. Д. Звуковые фокусирующие системы. М. – Л.: Изд-во АН СССР, 1949.
7. Харитонов А. В. Электрические схемы – аналоги электроакустических преобразователей: Учеб. пособие / ЛЭТИ. Л., 1970.
8. Коновалов С. И., Кузьменко А. Г. Исследование возможности излучения и приема коротких импульсов при использовании механического демпфирования или согласующих слоев // Дефектоскопия. 1998. № 8. С. 3–12.
9. Коновалов С. И., Кузьменко А. Г. Влияние согласующих слоев на излучение и прием коротких импульсов // Акустич. журн. 1999. Т. 45, № 4. С. 568–569.