Лекция 2 Дагностикалық және емдік ультрадыбысты аспаптың жасалу және қолдану апсектілері.

Ультрадыбыс емдік және диагностикалық мақсатта медецинаның физиотерапия, неврология, хирургия, оториноларигология, офтальмология, урология, онкология және т.б. саласында қолданады (Барер, Дернер, 1958; Бергман, 1956; Эльвиберг, 1973; Кавецкий және т.б., 1972).

Ултрадыбысты ортаның (ауа, газ, сұйықтық және т.б.) механикалық қозғалысы ретінде елестетуге болады. Ультрадыбысқа 16 – 20 кГц жоғары механикалық тербелістер жатады. Ультрадыбыстың таралу жылдамдығы әр түрлі ортада әртекті болып келеді. Жұмсақ құлымдарда 1450-1600 м/с болып келсе, ал мысалы, сүйек ұлпаларында 3300-3400 м/с.

Әр түрлі ұлпалардың ультрадыбысты қабылдауы түрлі болыпкеледі: жұмсақ ұлпаларда май қабатына қарағанда ултрадыбысты энергияның жұтылуы екі есе көп, ал жүйке ұлпаларында бұлшықетке қарағанда үш – төтр есе көп болып келеді. Ультрадыбыстық толқындардың жиілігі жоғарылаған сайын ортаның жұтылуы көбейіп, олардың ену тереңдігі азайады.

Акустикалық біргелкі ортада таралып және ультрадыбыстық баяулау энергиясы сол ортаүшін тұрақты болып келсе α – экспоненциалды заң бойынша өзгереді. (1 сурет).

Егер орта акустикалық біркелкі болмаса белгілі орталарда шағылысу байқалады. Бұл ультрадыбысты емдік мақсатта пайдалану кезінде қосымша қиындықтар тудырады, себебі ену тереңдігі азайып, кей кезде тіпті толықтай шағылуға алып келеді. Бұл аймақтарда ауырудың тарлу көздері қалып қалуы мүмкін.

Ультрадыбыстың шағылуы диагностикада біртекті емес заттарды ультрадыбыстық эхолокация әдісі бойынша орналасуын анықтау үшін қолданады.

Ультрадыбысты медециналық аспаптарды келесідей көрсеткштер бойынша кластарға бөлуге болады: акустикалық тербелістің қуаты және олардың жиілігі.

Аз қуатты ультрадыбысты аспаптың акустикалық интенсивтілігі 1-2Вт/ сәйкес.

Жоғары интенсивтілікті ультрадыбысты қолдану биологиялық жасушалардың бұзылуына әкеліп соқтырады.

Акустикалық тербелісі 2Вт/ интенсивтілікке сәйкес аспап қуатты ультрадыбысты аспаптарға жатады. Ол хирургия мен онкологияда емдік мақсатта және технологиялық аспап ретінде қолданылады. Мысалы медециналық жабдықтар мен құралдарды стирильдеу үшін.

Ультрадыбыстық толқындардың биологиялық ұлпаларға әсері ультрадыбыстық кавитацияға негізделген. Сұйықтықтарда жоғары интенсивтілікті ультрадыбыстық толқындардың таралу кезінде газды кватациялық торсылдақтың пайда болуы мүмкін.Қысымның арқасында ол торсылдақ тез жойлады. Бұл құбылыс акустикалық кватиация деп аталады. Ол кезде акустилаық өрістің төменгі энергия тығыздығы жоғарғы тығыздыққа түрленеді.

Төменгі және жоғарғы ультрадыбыстың бәлінуті ең бірінші техникалық көрсеткіштеріне байланысты. Бірінші, ультрадыбыстық медецинаны пайдалану кезінде радиоқабылдауға кедергі келтірмес үшін байланыс министрлігімен белгілі диапазодар қабылданған. Олар мынандай қатардағы жіліктер I – 22,44, 66,88 кГц; II – 110, 220, 440, 880, 1760, 3520 кГц. Екіншіденг, I және II қатардағы жиіліктегі акустикалық тербелістер медециналық мақсатта пайдаланылу мүмкін.

22,44 және 66 кГц жиіліктегі акустикалық тебрелістер магнитострикционды түрлендіргіштер арқылы алынады.

Магнитострикционды түрлендіргіштің жұмысы келесідей жағдайға негізделген. Никель, кобальт, темір және т.б. неізінде жасалынған магнитті матерялдар электромагнитті өріске орнатылады. Олар өз кезегінде электромагнитті өріс жиілігіне сәйкес өзінің көлемін деформациялай қозғалады. Мұндай аспаптың функционалды сұлбасы 2 суретте көрсетілген. Магнитострикционды түрлендіргіш жіңішке ферромагнитті пластиналардан тұрады. Пластиналрға электромагнитті генераторға жалғанған орам қойылған. Жиілігі жоғарыллаған сайын электромагнитті тербелістің механикалыққа түрленуі төмендейі. 880, 1760, 3520 кГц жиілікті акустикалық тербелісті пайдалану үшін кварцты және пъезокерамикалық түрлендіргіштер пайдаланылады. Олардың пластиналарының көлемі оған берілген кернеуге байланысты өзгереді.

Техникалық факторланымен қоса ультрадыстық тербелістерді медико – биологиялық факторларына байланысты төменгі және жоғарғы жиілікті болып бөледі. Біріншіден, ультрадыбыстың таралу тереңдігі. Ультрадыбыстық тербелістің жиілігі жоғарылаған сайын, оның ағзада таралу тереңдігі азаяды. Екіншіден, диагностика үшін айқындау қаблеті өте маңызды, яғни ультрадыбыс көмегімен анықталуы мүмкін айырмашылықтардың минималды көлемі. Ондай зиянды түзілулердің көлемі ультрадыбыстық тербелістің толқын ұзындығының жартысынан үлкен болы қажет. 880 Кгц жиілігі үшін толқын ұзындығы 2 мм, ал 22 кГц үшін одан 40 есе үлкен болып келеді. Бұл, әрине, төменгі жиілікті ультрадыбысты эхолокация әдісн пайдалану арқылы диагностика жүргізуге мүмкіндк бермейді. Сол себепті, медецинада төменгі жиілікті 22,44 және 66 кГц және жоғарғы жиілікті 880, 1760, 3520 кГц ультрадыбыс пайдаланылады.

Ультрадыбысты радиоэлектронды медециналық аспап диагностикалық, емдік және технологиялық болып бөлінеді.

Диагностикалық ультрадыбысты аспап кардиология, офтальмалогия, оториноларингология және медецинаның басқа да салаларында пайдаланылады. Кардиологияда ультрадыбысты аспап жүректің қозғалысын эхолокация әдісімен зерттеуге қолданылады. Дәл осы әдіспен офтальмалогияда патологиялық күйді зерттейді. Ультрадыбысты эхолокация әдісінің негізі радилокация әдісіне жақын болып келеді. Ультрадыбыстық эхолокация әдісінің биологиялық аналогтары бар. Жарқанат ұшу кезінде жоғарғы жиілікті дыбыстық тербелістер – ультрадыбысты импульстар шығарады. Тербелістер ұшу жолындағыкедергіге шағыла отыра қайтып есту органдарымен қабылданады. Сигналдың беріліуі мен қайту уақытынайырмашылығына байланысты жарқанат кедергінің қандай қашықтықта екенін жобалайды. Осыған дельфидер де тұнық емес суда балықты аңдуын жүргізеді. Тек мұнда ультрадыбыс ауада емес, суда таралады.

Адам ағзасы физикалық көзқарас бойынша басым бөлігі судан тұрады. Сулы ортадағы әртүрлі қабаттардың калыңдығы ультрадыбысты тербелістерді шағылдырады. Бұл эхолокацияны кардиология, офтальмалоги және ағзадағы бөгде заттарды, зиянды түзілістерді анықтауда қолдану тиімділігін көрсетеді.

Емханаларда ультрадыбыстық эхолокация эдісін диагностикалық мақсатта бауыр, асқазан ішек жолдарының , әртүрлі бездердің, бүйрек, жүрек, көз және т.б. ағзалардың ауыруы кезінде пайдаланылады. Ол үшін отандық УЗД – 5, «ЭХО-11», «Обзор-100» аспаптары қолданылады. Ультрадыбыстық эхолокацияның диагностикалық құндылығы алынған ақпаратты дұрыс бағалануында. Ол аталған әдісті өзге диагностикалықәдістермен қоса пайдаланған кезде жоғарылайды. Ультрадыбысты эхолокацияны офтаьмалогиямен қоса пайдалану жоғары әсер береді.

Оториноларингологияяда ультрадыбыс диагностикалық мақсатта есту қаблетін анықтау үшін пайдаланылады. Ортаңғы және үшкі құлақ бөлімдерінде дыбысқабылдағыш элементердің зақымдануына байланысты есту қабелті бұзылған адамдарда ультрадыбысты қабылдау толықтай сақталуы мүмкін.

Медецинлық диагностика үшін адам ағзасындағы бөгде заттарды анықтау мақсатныда ультрадыбысты көріністі бейнеге түрлендіру айтарлықтай көлемде қызығушылық тудырып отыр. Рентген контрастылығына сәйкес келмейтін көптеген түзілулер қоршаған ұлпалардан акустикалық көрсеткіштеріне байланысты өзгешеліктер байқалған. Ол өзгерсітердің нақты бейнесін алуға мүмкіндік беретіндігін көрсетеді.

Медецина үшін перспекттивалы және қызықты болып ультрадыбысты бейнені акустикалық ультрадыбыстық голлография әдісімен алу болып табылады. Әдістің негізін осыған ұқсас арнайы оқулықтарда келтірілген биологиялық голография арқылы жеңіл түсінуге болады. Оптикалық голограмма түзілу сұлбасы 3 сурете көрсетілген.

Голограмма бір толқын ұзындығында жазыла отыра, екіншісінде қайта қалпына келуі мүмкін. Сәйкесінше, ультрадыбысты голограмманы жазып, одан кейін оны жарық арқылы қалпына келтіруге болады. Бұл әдіс акустикалық голографи деген атқа ие. Оптикалық және акустикалық голографияның принціпі бірдей болғанмен, глографияның жазылуында айырмашылық бар. Сол себепті қазіргі уақытта экономикалық, кедергіен қорғаныштық, қолданысқа жарамды және емханаға сәйкес акустикалық голограмманы жазу мәселелері шешілмеген. Оториноларингологияда ЛОР – 1А аспапбы қолданылады. Аспаптың тахникалық көрсеткіштері: жұмыс істеу жиілігі 880 кГц + 1%; ультрадыбыстық тербелістің интенсивтілігі 0,2 және 0,4 ; шығарылу аймағы 2 ; бір процедура кезіндегі уақыт (автоматты тұрде қойылады) 6 минут.

Созылмалы тонзилит емдеу 75 % эффектілі. Ультрадыбысты емдеуден кейін ангинамен ауыру азаяды.

ЛОР – 1А аспабының жаңартылған моделі болып ЛОР – 2 аспапбы танылған. Оның көмегімен созылмалы тонзилитпен қоса, гайморит, вазомотрлы және алергиялық ринитті емдеуге болады. Бұл мақсатта ЛОР – 3 аспабында қосымша 0,38 ауданды бар екі дыбыс шығарғыш орнатылған.

Физиотерапияда 880 кГц және 3520 кГц жұмыс жиілігіне сәйкес ультрадыбысты УТП-1 және утп-3 аспаптары қолданылады. Олардың акустикалық қуаты 0 ден 25 Вт-қа дейін өзгере алады. УТП аспабы әмбебап, әртүрлі ауруларға физиотерапиялық әсер беру үшін арналған. Мұндай аспаптардың жетілдірілген түрі «Ультразвук Т-5» болып табылады. Мұнда куатты 10 қадамдық өзгертуге арналған реттегіш және 1 квадратты қосымша дыбыс шығарғыш бар.

Өкінішке орай емдік мақсатта пайдаланылатын ультрадыбыстық аспапар осымен шектеледі.

Фонофоретикалық әдістердің пайда болуы жоғарғы жиілікті ультрадыбысты пайдалаундың жаңа қырларын ашты. Ультрадыбыс жасуша мембраналардың енуін жоғарылатуына сәйкес, дәрілік заттардың фонофорезі жоғарылайды.

Қазіргі заманғы ультрадыбысты терапиялдық аспаптарда үздіксіз бен қоса импульсті режим қолданылады. Үздіксіз режим ретінде ем жүргізудің барлық кезеңінде ультрадыбыстық тербелістің интенсивтілігі өзгермеуін қабылданған. Импульсті жұмыс істеу режимі – ем жүргізу кезінде улбтрадыбыстық тербелістердің интенсивтілігі периодтты түрде өзгеретін режим. Ол кеі күйде болу мүмкін: номиналды және нөлге тең. Импульстердің қайталану ұзақтығы әдетте 50 Гц тең.