- •Оглавление
- •Часть I. Теоретические основы акустики 8
- •Глава 1. Немного истории 8
- •Глава 3. Ультразвук и его свойства 66
- •Часть II. Ультразвуковая аппаратура 115
- •Глава 1. Введение в ультразвуковую аппаратуру 115
- •Глава 2. Схемы и характеристики аппаратуры 136
- •Глава 3. Алгоритм обработки изображений при уз-диагностике 188
- •Часть III. Применение ультразвука 218
- •Глава 1. Применение ультразвука в промышленности 218
- •Глава 2. Применение ультразвука в медицине 246
- •Глава 3. Применение ультразвука в фармации 263
- •Вступление
- •Часть I. Теоретические основы акустики Глава 1. Немного истории
- •1.1. Открытия в области звуковых колебаний
- •1.2. Рождение ультразвука
- •Глава 2. Волны и колебания
- •2.1. Колебания
- •2.1.1. Периодическое движение
- •2.1.2. Свободные колебания
- •2.1.3. Маятник; кинематика его колебаний
- •2.1.4. Гармоническое колебание. Частота
- •2.1.5. Динамика гармонических колебаний
- •2.1.6. Период
- •2.1.7. Сдвиг фаз
- •2.1.8. Вынужденные колебания
- •2.1.9. Резонанс
- •2.2. Волны
- •2.2.1. Поперечные волны в шнуре
- •2.2.2. Продольные волны в столбе воздуха
- •2.2.3. Звуковые колебания
- •2.2.4. Музыкальный тон. Громкость и высота тона
- •2.2.5. Акустический резонанс
- •2.2.6. Шумы
- •2.2.7. Волны на поверхности жидкости
- •2.2.8. Скорость распространения волн
- •2.2.9. Радиолокация, гидроакустическая локация и звукометрия
- •2.2.10. Отражение волн
- •2.2.11. Отражение плоских волн
- •2.2.12. Перенос энергии волнами
- •2.3. Звук и его характеристики
- •2.3.1 Звуковые колебания
- •2.3.2. Высота звука
- •2.3.3. Громкость звука
- •2.3.4. Тембр звука
- •2.3.5. Восприятие созвучий
- •2.3.6. Устройство уха. Резонансная теория Гельмгольца
- •Глава 3. Ультразвук и его свойства
- •3.1. Что такое ультразвук
- •3.1.1 Характеристика ультразвука
- •3.1.2. Ультразвук как упругие волны
- •3.1.3. Специфические особенности ультразвука
- •3.2. Скорость звука
- •3.2.1. Измерение скорости звука
- •3.2.2. Дисперсия
- •3.2.3. Эффект Доплера в акустике
- •3.3. Ослабление звука с расстоянием
- •3.3.1. Ослабление звука для сферических волн
- •3.3.2. Поглощение звука
- •3.3.3. Коэффициент поглощения звука
- •3.3.4. Коэффициент поглощения ультразвука в воздухе.
- •3.3.5. Молекулярное поглощение и дисперсия ультразвука
- •3.3.6. Физический механизм молекулярного поглощения
- •3.4. Дифракция и интерференция
- •3.4.1. Понятие Дифракции
- •3.4.2. Интерференция звука
- •3.4.3. Акустооптическая дифракция
- •3.4.4. Дифракция света на ультразвуке в анизотропной среде
- •3.4.5. Применение на практике акустооптической дифракции
- •Часть II. Ультразвуковая аппаратура Глава 1. Введение в ультразвуковую аппаратуру
- •1.1. Обзор мировой ситуации
- •1.2. Действующие факторы и особенности ультразвукового воздействия
- •1.3. Общие требования к ультразвуковым аппаратам
- •Глава 2. Схемы и характеристики аппаратуры
- •2.1. Ультразвуковые колебательные системы
- •2.1.1. Общая характеристика
- •2.1.2. Ультразвуковые преобразователи
- •2.1.3. Согласование преобразователей со средой
- •2.1.4. Конструкция колебательной системы
- •2.1.5. Рабочие инструменты, соединения и опоры
- •2.2. Генераторы ультразвуковых колебаний
- •2.2.1. Общая характеристика
- •2.2.2. Ультразвуковые генераторы с независимым возбуждением
- •2.2.3. Генераторы с самовозбуждением
- •2.2.4. Генераторы с автоподстройкой частоты
- •2.3. Конструкции многофункциональных аппаратов
- •2.3.1. Многофункциональный аппарат для индивидульного потребителя
- •2.3.2. Многофункциональный аппарат мощностью 40 вт (миксер "алёна")
- •2.3.3. Многофункциональный ультразвуковой аппарат мощностью 160 вт. (электронный фитомиксер "алёна")
- •2.3.4. Многофункциональный аппарат мощностью 400 вт ("сонатор - 22/04 - 01")
- •Глава 3. Алгоритм обработки изображений при уз-диагностике
- •3.1. Общая характеристика
- •3.1.1. История
- •3.1.2. Биофизика ультразвука
- •3.1.3. Лучевая безопасность ультразвукового исследования
- •3.1.4. Общая схема ультразвукового аппарата.
- •3.2. Методы и алгоритмы обработки изображений
- •3.2.1. Принципы обработки
- •3.2.2. Линейное контрастирование
- •3.2.3. Пороговая обработка
- •3.2.4. Алгоритмы линейной фильтрации изображений
- •3.2.5. Медианный фильтр
- •3.2.6. Выделение контуров
- •3.2.7. Градиентный метод
- •3.2.8. Метод активных контуров
- •3.3. Пример ультразвуковой диагностики
- •3.3.1. Методика ультразвуковой ангиографии печени
- •3.3.2. Техника проведения ультразвуковой ангиографии печени
- •3.3.3. Ультразвуковая картина печени при гепатите
- •3.3.4. Ультразвуковая диагностика острого гепатита
- •3.3.5. Ультразвуковая диагностика хронического гепатита
- •1.1.2. Ультразвуковая обработка молока
- •1.1.3. Интенсификация процессов приготовления сыров
- •1.1.4. Применение ультразвука при приготовлении соков
- •1.1.5. Применение ультразвука в сельском хозяйстве
- •1.1.6. Ультразвуковое снятие заусенцев
- •1.1.7. Ультразвуковая дегазация жидкостей
- •1.1.8. Ультразвуковая мойка и очистка
- •1.2. Применение ультразвуковых многофункциональных аппаратов для обработки твердых тел
- •1.2.1. Общая характеристика
- •1.2.1. Ультразвуковая размерная обработка
- •1.2.2. Соединение порлимерных материалов под действием ультразвука
- •Глава 2. Применение ультразвука в медицине
- •2.1. Диагностика
- •2.1.1. Принципы уз-диагностики
- •2.1.3. Акушерство
- •2.1.4. Офтальмология
- •2.1.5. Исследование внутренних органов
- •2.1.6. Приповерхносные и наружные органы
- •2.1.7. Кардиология
- •2.1.8. Неврология
- •2.1.9. Использование эффекта Доплера в диагностике
- •2.2. Применение ультразвука в терапии и хирургии
- •2.2.1. Принципы применения уз в терапии и хирургии
- •2.2.2. Нагрев
- •2.2.3. Увеличение растяжимости коллагенсодержащих тканей
- •2.2.4. Повышение подвижности суставов
- •2.2.5. Болеутоляющее действие
- •2.2.6. Изменения кровотока
- •2.2.7. Уменьшение мышечного спазма
- •2.2.8. Хирургия с помощью фокусированного ультразвука
- •2.2.9. Ускорение регенерации тканей
- •2.2.10. Лечение трофических язв
- •2.2.11. Ускорение рассасывания отеков
- •2.2.12. Заживление переломов
- •2.2.13. Ультразвук и косметика
- •2.3. Ультразвук в стоматологии
- •2.3.1. История
- •2.3.2. Пародонтология
- •2.3.3. Эндодонтия
- •2.3.4. Хирургия
- •2.3.5. Ультазвуковая терапия
- •2.3.6. Профилактика и гигиена
- •2.3.7. Дезинфекция и очистка
- •Глава 3. Применение ультразвука в фармации
- •3.1. Обработка растворов
- •3.1.1. Ускорение процессов растворения
- •3.1.2. Приготовление эмульсий
- •3.1.3. Ультразвуковая стерилизация жидких сред
- •3.2. Обработка природного сырья
- •3.2.1. Ускорение процессов экстрагирования лекарственного сырья
- •3.2.2. Ультразвуковое диспергирование и приготовление суспензий
- •Заключение
- •Список использованной литературы
2.2.8. Хирургия с помощью фокусированного ультразвука
Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств.
Возможность использования фокусированного ультразвука для создания зон поражения в глубине органа без разрушения вышележащих тканей изучено в основном в операциях на мозге. Позже операции проводились на печени, спинном мозге, почках и глазе.
2.2.9. Ускорение регенерации тканей
Одно из наиболее распространенных применений ультразвука в физиотерапии - это ускорение регенерации тканей и заживления ран. Восстановление тканей можно описать с помощью трех перекрывающихся фаз.
В течение воспалительной фазы фагоцитарная активность макрофагов и полиморфнонуклеарных лейкоцитов ведет к удалению клеточных фрагментов и патогенных частиц. Переработка этого материала происходит главным образом при помощи лизосомальных ферментов макрофагов. Известно, что ультразвук терапевтических интенсивностей может вызвать изменения в лизосомальных мембранах, тем самым ускоряя прохождение этой фазы.
Вторая фаза в залечивании ран - пролиферация или фаза разрастания. Клетки мигрируют в область поражения и начинают делиться. Фибробласты начинают синтезировать коллаген. Интенсивность заживления начинает увеличиваться, и специальные клетки, миофибробласты, заставляют рану стягиваться. Показано, что ультразвук значительно ускоряет синтез коллагена фибробластами как in vitro, так и in vivo. Если диплоидные фибробласты человека облучить ультразвуком частотой 3 МГц и интенсивностью 0,5 Вт/см2 in vitro, то количество синтезированного белка увеличится. Исследование таких клеток в электронном микроскопе показало, что по сравнению с контрольными клетками в них содержится больше свободных рибосом, шероховатой эндоплазматической сети.
Третья фаза - восстановление. Эластичность нормальной соединительной ткани обусловлена упорядоченной структурой коллагеновой сетки, позволяющей ткани напрягаться и расслабляться без особых деформаций. В рубцовой ткани волокна часто располагаются нерегулярно и запутанно, что не позволяет ей растягиваться без разрывов. Рубцовая ткань, формировавшаяся при воздействии ультразвука, прочнее и эластичнее по сравнению с "нормальной" рубцовой тканью.
2.2.10. Лечение трофических язв
При облучении хронических варикозных язв на ногах ультразвуком частотой 3 МГц и интенсивностью 1 Вт/см2 в импульсном режиме 2 мс : 8 мс были получены следующие результаты: после 12 сеансов лечения средняя площадь язв составляла примерно 66,4% от их первоначальной площади, в то время как площадь контрольных язв уменьшилась всего до 91,6%. Ультразвук может также способствовать приживлению пересаженных лоскутов кожи на края трофических язв.
2.2.11. Ускорение рассасывания отеков
Ультразвук может ускорить рассасывание отеков, вызванных повреждениями мягких тканей, что скорее всего обусловлено увеличением кровотока или местными изменениями в тканях под действием акустических микропотоков.
2.2.12. Заживление переломов
При экспериментальном исследовании переломов малой берцовой кости у крыс было обнаружено, что ультразвуковое облучение во время воспалительной и ранней пролиферативной фаз ускоряет и улучшает выздоровление. Костная мозоль у таких животных содержала больше костной ткани и меньше хрящей. Однако в поздней пролиферативной фазе приводило к негативным эффектам - усиливался рост хрящей и задерживалось образование костной ткани.