8. Взаимодействие ультразвука различной частоты и интенсивности с веществом. Применение ультразвука в медицине.

Физические процессы, обусловленные воздействием УЗ, вызывают в биологических объектах следующие основные эффекты: микровибрации на клеточном и субклеточном уровне, разрушение биомакромолекул, перестройку и повреждение биологических мембран, изменение проницаемости мембран, тепловое действие, разрушение клеток и микроорганизмов.

Механические колебания звуковых частот оказывают массирующее действие, способствующее улучшению местного кровообращения. Размеры массируемых областей соизмеримы с длиной волны, а она для ультразвука мала.

Чем больше интенсивность УЗ, тем больше перепад давления на единицу длины, называемый градиентом давления. Большие градиенты давления могут представлять угрозу для клеток. Разрушительные действия больших градиентов давления в УЗ большой интенсивности можно использовать для подавления и разрушения клеток злокачественных опухолей.

Если интенсивность УЗ в жидкости превосходит пороговый уровень, в ней появляется еще один фактор разрушительного действия – кавитация – явление возникновения в жидкости пустот в виде пузырьков, заполненных газом, в условиях, когда в жидкости возникает пониженное давление.

Медико-биологические приложения УЗ можно разделить на:

1. Методы диагностики

Эхоэнцефалография – определение опухолей и отека головного мозга, ультразвуковая кардиография – измерение размеров сердца в динамике, ультразвуковая локация в офтальмологии – для определения размеров глазных сред.

С помощью УЗ эффекта Доплера изучают характер движения сердечных клапанов и измеряют скорость кровотока.

2. Методы воздействия

УЗ физиотерапия (первичный механизм – тепловое воздействие на ткань), при хирургических операциях применяют УЗ скальпель, способный рассекать и мягкие, и костные ткани (Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества), «сваривание» поврежденных костных тканей.

9. Ультразвуковые методы исследования (узи) в медицинской диагностике.

Ультразвуковое исследование (УЗИ) — неинвазивное исследование организма человека или животного с помощью ультразвуковых волн. Физическая основа УЗИ — пьезоэлектрический эффект. При деформации монокристаллов некоторых химических соединений (кварц, титанат бария) под воздействием ультразвуковых волн, на поверхности этих кристаллов возникают противоположные по знаку электрические заряды — прямой пьезоэлектрический эффект. При подаче на них переменного электрического заряда, в кристаллах возникают механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Таким образом, один и тот же пьезоэлемент может быть попеременно то приёмником, то источником ультразвуковых волн. Эта часть в ультразвуковых аппаратах называется акустическим преобразователем, трансдюсером или датчиком.

Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества. Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые, характеризуются периодом колебания — временем, за которое молекула (частица) совершает одно полное колебание; частотой — числом колебаний в единицу времени; длиной — расстоянием между точками одной фазы и скоростью распространения, которая зависит главным образом от упругости и плотности среды. Длина волны обратно пропорциональна её частоте. Чем меньше длина волн, тем выше разрешающая способность ультразвукового аппарата. В системах медицинской ультразвуковой диагностики обычно используют частоты от 2 до 10 МГц. См. пункт 8