Использование звуковых методов в диагностике.

1. Аудиометрия - метод измерения остроты слуха по восприятию стандартизированных по частоте и интенсивности звуков.

а) Исследование органов слуха с помощью аудиометра - генератора, в котором плавно или дискретно меняются частота и интенсивность звука. По данным исследования строится график зависимости силы звука от частоты (кривые равной громкости). Наиболее часто используется порог слышимости - минимальная интенсивность, при которой слышен звук на данной частоте. Эту кривую, сняв у конкретного пациента, сравнивают со среднестатистической для многих здоровых людей.

б) Исследование слуха с помощью камертонов.

в) Исследование с помощью звуков, воспроизведенных магнитофоном.

г) Изучение реакции на звук по ЭЭГ.

2. Аускультация - выслушивание звуков, возникающих при работе различных органов, (сердца, легких, кровеносных сосудов и др.) в норме и патологии с диагностическими целями. Для этого используются стетоскоп, фонендоскоп, микрофон, магнитофон. В клинической практике широко используется фонокардиография (ФКГ) - графическая регистрация тонов и шумов сердца.

3. Перкуссия - выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. При ударе о поверхность тела возникает звуковая волна, гармонический спектр которой имеет широкий диапазон. Во внутритканных полостях возникают резонансные явления, которые изменяют тембр и громкость звучания в зависимости от размеров и положения этих полостей. Опытный врач по изменению звучания определяет состояние обследуемого органа (воспаление в мягких тканях, трещины и переломы в твердых тканях и т.д.).

4. Ультразвук - это процесс распространения, колебаний в упругой среде в виде продольных волн с частотой свыше 20 кГц. Ультразвук получают с помощью специальных аппаратов, основанных на явлениях магнитострикции - при низких частотах и обратном пьезоэлектрическом эффекте - при высоких частотах.

Магнитострикция - это изменение продольных размеров ферромагнитного стержня при воздействии на него высокочастотным (20-100 кГц) магнитным полем. Амплитуда колебаний, а, следовательно, и сила звука определяются напряжением и размерами стержня (явление резонанса). При подключении переменного напряжения, к катушке торцевые плоскости стержня колеблются с частотой переменного напряжения.

Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении размеров пьезодиэлектрика под воздействием на него высокочастотным (свыше 100 кГц) электрическим полем.

№9 Под ультразвуком понимают, колебания упругой среды, распространяющиеся в ней в виде продольных волн, превышающие частоту 20 кГц, которые не улавливаются органом слуха человека.

Свойства ультразвуковых волн

1. Ультразвук активно поглощается воздушной средой. На расстоянии 12 см интенсивность ультразвуковой волны в воздухе уменьшается в 10 раз (в воде расстояние больше почти в 3000 раз).

2. Скорость распространения ультразвука зависит как от среды, в которой он распространяется, так и от состояния этой среды (температуры, давления, влажности и др.). Например, в воздухе  = 330 м/с, в воде и мягких тканях  = 1500 м/с, в костных тканях  около 3370 м/с.

3. Ультразвук активно отражается от границы раздела сред с разным акустическим сопротивлением. Так на границе вода - воздух отражается более 90% ультразвуковой энергии.

4. Ультразвуковая волна обладает достаточно большой энергией, которая зависит от частоты, поэтому при распространении ультразвука в различных средах могут наблюдаться механические разрушения и значительный тепловой эффект.

5. Распространение ультразвука в жидкостях и газах сопровождается такими явлениями как осаждение суспензий, коагуляция аэрозолей, катализ химических реакций, кавитация.

№10 Течение жидкости называется стационарным или установившимся, если с течением времени скорость частиц жидкости в каждой точке потока не изменяется.

Идеальной называется жидкость, не обладающая внутренним трением и несжимаемая. К такой жидкости по своим свойствам близок гелий при сверхнизких температурах.

Для идеальной жидкости при стационарном течении скорости течения обратно пропорциональны площадям поперечного сечения.

Уравнение неразрывности струи:

№ 11

Реальной считается такая жидкость, которая обладает всеми физическими свойствами жидкости и является легкоподвижной и однородной и имеется внутреннее трение.

При стационарном движении жидкости трубы на нее со стороны стенок будут действовать тормозящие силы вязкого трения. Поэтому скорость движения жидкости в поперечном сечении будет различной, установится некоторое стационарное распределение скоростей – скорость максимальна в центре трубы и приближается к нулю вблизи стенок. Пристеночных краях скорость равно = 0

Вязкость жидкости

Вязкость – свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев относительно друг друга, обусловливающее силы внутреннего трения между слоями, имеющими различные скорости движения. Вязкость жидкости с повышением температуры уменьшается.

Вязкость — величина, обратная текучести жидкости; зависит от природы жидкости и уменьшается с увеличением температуры. Обычно на практике определяют отношение вязкости данной жидкости η к вязкости воды ηо при той же температуре.

Вязкость жидкости вычисляют по формуле

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. В уравнении Навье — Стокса для ньютоновской жидкости имеет место аналогичный вышеприведённому закон вязкости (по сути, обобщение закона Ньютона, или закон Навье — Стокса[6]):

№12 Вязкость жидкости обусловлена 2-мя причинами :

а) межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул.

б) перемещение молекул жидкости

из одного слоя в другой и передачей вследствии этого, кинитической энергии от одних молекул жидкости другим.

Основной закон вязкого течения был установлен Ньютоном и выражается, формулой Ньютона:

Fтрения=

Из формулы следует, что силы внутреннего трения возникающие между слоями жидкости при сдвиге их относительно друг друга зависят:

1.от площади соприкасающихся слоев.

2.градиента скорости, показывающего как быстро меняется скорость при переходе от слоя к слою в направлении Х, перпендикулярном направлению движения слоев.

3.от природы жидкости.

Коэффициентом вязкости или динамической вязкостью жидкости - называется величина численно равная силе трения, возникающей между 2-мя слоями жидкости, соприкасающимися на площади равной единице и при градиенте скорости между ними равным единице.

Единицей динамической вязкости является – является паскаль* секунду

В медицине принято измерять вязкость в Пуазах: 1Па*с = 10 Пуаз.

Коэффициент вязкости зависит не только от природы жидкости, но и от t. С повышением t коэффициент вязкости понижается.

№13 МЕТОД СТОКСА: основан на измерении скорости падения в жидкости небольших тел сферической формы. ОПР.: На сферическое тело, движущееся в жидкости под действие собственного веса, действует сила трения прямо пропорциональная радиусу это тела, его скорости и градиенту концентрации.

Для определения очень вязких жидкостей.

При падении шарика массой m и радиусом r в вязкой среде на него действуют 3 силы:

1.сила тяжести –

2.выталкивающая сила

3 сила трения

При использовании данного метода следует исключить тормозящее действие на шарик со стороны неподвижных слоев жидкости у стенок сосуда.

№14 Вискозиметр Гесса  допускает измерения с очень малыми объемами жидкости, что удобно, например, при измерении вязкости крови. Он состоит из двуходинаковых горизонтальных капилляров. Один из капилляров частично наполнен водой, а другой частично наполнен кровью. Оба капилляра присоединены кисточнику давления. Сравниваются расстояния, которые проходят эти жидкости в обоих капиллярах. Отношение этих расстояний равно обратному отношению двухвязкостей. Точность вискозиметра Гесса не очень высока.

В вискозиметре Гесса объем крови всегда одинаков, а объем H2O отсчитывают по делениям на трубке, поэтому непосредственно получают значение относительно вязкости крови. Вязкость крови человека в норме 0,4-0,5 Пас, при патологии колеблется от 0,17-2,83 Пас, что сказывается на скорости оседания эритроцитов. Венозная кровь обладает несколько большей вязкостью, чем артериальная.

№15 Течение жидкости называется ламинарным или слоистым, если поток жидкости представляет собой совокупность слоёв, перемещающихся относительно друг друга без перемешивания. При некоторой высокой скорости течение становится турбулентным (вихревым), когда происходит перемешивание слоёв жидкости.

При турбулентном течении жидкости возрастают силы трения, а следовательно и работа по преодолению сил трения. Это течение жидкости сопровождается звуковым феноменом.

Скорость, при которой ламинарное течение переходит в турбулентное называется критической ( кр.)

Величина этой скорости зависит от вязкости жидкости, радиуса трубки, плотности жидкости и состояния внутренней поверхности.

Критическая скорость вычисляется по формуле: ,

где  - вязкость жидкости,  - плотность, D - диаметр трубки. Безразмерная величина R_е называется числом Рейнольдса. Для гладких трубок R_е = 2300, для трубок с шероховатыми поверхностями эта величина меньше.

Метод графической регистрации пульсовой волны называется сфигмографией. Тензодатчики регистрируют пульс в двух точках, разно удаленных от сердца (сонная и лучевая артерии) и по известному расстоянию между сердцем и точками начала регистрации импульса определяют отношение пути, проходимое пульсовой волной за время t, т.е. скорость

№16

При методе Короткова используется ручной тонометр: механический манометр, манжета с грушей и фонендоскоп. Метод основан на полном пережатии манжетой плечевой артерии и выслушивании тонов, возникающих при медленном выпускании воздуха из манжеты.

В пережатой манжетой артерии кровь с силой проходит через сдавленный участок сосуда, что вызывает звуковой феномен турбулентного течения. Тоны этого феномена прослушиваются в фонендоскоп.

№17

Непре­рывный ток крови в сосудах объясняется эластичностью стенок артерий и сопротивлением току крови, возникающим в мелких кровеносных сосудах. Благодаря этому сопротивлению кровь задерживается в крупных сосудах и вызывает растяжение их сте­нок. Растягиваются стенки артерий и при поступлении крови под давлением из сокращающихся желудочков сердца при систоле. Во время диастолы кровь из сердца в артерии не поступает, стенки сосудов, отличающиеся эластичностью, спадаются и продвигают кровь, обеспечивая непрерывное движение ее по кровеносным Сосудам.

Пульсовая волна представляет волнообразное колебание эластической стенки артериальных сосудов. Это колебание возникает в момент систолы в аорте, когда систолический объем крови растягивает ее стенки и вызванное им колебание распространяется по стенкам артерий и по столбу находящейся в них крови. Пульсовые колебания отражают, следовательно, работу сердца. Скорость их распространения точно соответствует скорости распространения колебаний кровяного давления.

У здорового человека скорость распространения пульсовой волны колеблется от 7 до 10 м/с.

Следовательно, пульсовая волна значительно опережает скорость движения крови (0,5 м/с), так как скорость распространения пульсовой волны в 14-20 раз превышает максимальную скорость движения, крови. Поэтому, если в аорте пульсовые колебания стенки возникают одновременно с поступлением в нее систолического объема крови, то в периферических артериях кровь, выброшенная сердцем в момент возникновения пульсовой волны, остается далеко позади и не она вызывает колебания стенок артерий на периферии. Следовательно, ритмические сокращения стенок кровеносных сосудов (так называемое «периферическое сердце») не участвуют в движении крови.

Длину пульсовой волны можно определить, умножая скорость распространения на продолжительность волны при прохождении через определенную точку. Продолжительность волны в любой точке равна продолжительности сердечного цикла, т. е. 0,8 с. Если скорость распространения пульсовой волны равна 7 м/с, то длина волны 5,6 м.

скорость распространения пульсовой волны выясняется по формуле V = L/t.

Сфигмография (греч. sphygmos пульс, пульсация + graphō писать, изображать) — метод исследования гемодинамики и диагностики некоторых форм патологии сердечно-сосудистой системы, основанный на графической регистрации пульсовых колебаний стенки кровеносного сосуда.

Сфигмографию осуществляют с помощью специальных приставок к электрокардиографу или другому регистратору, позволяющих преобразовывать воспринимаемые приемником пульса механические колебания стенки сосуда (или сопутствующие им изменения электрической емкости либо оптических свойств исследуемого участка тела) в электрические сигналы, которые после предварительного усиления подаются на регистрирующее устройство. Записываемую кривую называют сфигмограммой (СГ). Существуют как контактные (накладываемые на кожу над пульсирующей артерией), так и бесконтактные, или дистанционные, приемники пульса. Последние обычно используют для регистрации венного пульса — флебосфигмографии. Запись пульсовых колебаний сегмента конечности с помощью накладываемых по ее периметру пневматической манжеты или тензометрического датчика называют объемной сфигмографией.

Сфигмография применяется как самостоятельный метод исследования или входит в состав других методик, например механокардиографии, поликардиографии. Как самостоятельный метод С. используют для оценки состояния артериальных стенок (по скорости распространения пульсовой волны, амплитуде и форме СГ), диагностики некоторых заболеваний, в частности клапанных пороков сердца, неинвазивного определения ударного объема сердца по методу Вецлера — Бегера. По диагностическому значению С. уступает более совершенным методам, например рентгенологическим или ультразвуковым методам исследования сердца и сосудов, но в ряде случаев дает ценную дополнительную информацию и в связи с простотой исполнения доступна для применения в условиях поликлиники.

Диагностическое значение. Патологические изменения артериальных СГ при некоторых заболеваниях имеют определенную специфичность. При стенозе устья аорты на анакроте центральных СГ появляются зазубрины (анакротический пульс), время подъема анакроты удлиняется, иногда кривые приобретают вид петушиного гребня (рис. 3, а). При гипертрофическом субаортальном стенозе (см. Кардиомиопатии) время подъема анакроты укорачивается, соотношение длительности анакроты и изгнания уменьшается. Недостаточность клапанов аорты проявляется резким возрастанием амплитуды всех волн, сглаживанием или исчезновением инцизуры на СГ центральных артерий (рис. 3, б), появлением высокочастотных осцилляций на анакроте бедренного пульса (рис. 3, в) и на всех объемных СГ нижних конечностей. При коарктации аорты амплитуда центральных СГ и объемных СГ верхних конечностей увеличена, длительность накроты СГ сонной артерии укорочена, вершина пульсовой волны расщеплена; СГ бедренной артерии и объемные СГ нижних конечностей представляют собой низкоамплитудные куполообразные волны, лишенные дикроты (треугольный пульс, рис. 3, г). Облитерирующие и окклюзионные поражения периферических артерий проявляются на объемных СГ, зарегистрированных ниже места окклюзии, снижением амплитуды пульсовых волн (в тяжелых случаях регистрируется прямая линия) и отсутствием дикроты (монокротический пульс). При поражении сосуда одной конечности или неравномерной облитерации артерий в случаях их системного поражения имеет место разница амплитуд и формы кривых пульса на симметричных артериях. Преобладание коллатерального кровоснабжения проявляется на объемных СГ конечностей пологими куполообразными волнами низкой амплитуды без признаков дикротии (коллатеральный пульс, рис. 3, д). При синдроме Такаясу амплитуда пульсовых волн периферических артерий снижена, форма их изменена, СГ сонной артерии сохраняет обычно нормальные амплитуду и форму.

№18

О́птика (от др.-греч. ὀπτική, optike' появление или взгляд) — раздел физики, рассматривающий явления, связанные с распространением электромагнитных волн преимущественно видимого и близких к нему диапазонов (инфракрасное иультрафиолетовое излучение). Оптика описывает свойства света и объясняет связанные с ним явления. Методы оптики используются во многих прикладных дисциплинах, включая электротехнику, физику, медицину.

Геометрическая оптика основана на представлении о световых лучах.

Световой луч - линия, вдоль которой распространяется энергия светового излучения. Луч всегда  перпендикулярен к волновой поверхности. 

Оптические свойства вещества характеризуются величиной, называемой абсолютным показателем преломления n.