Аппарат УЗТ (ультразвуковой терапии) / Курсовой проект УЗТ

ЗАДАНИЕ НА ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Студентов Бучневой А. А., Исакова А. О.

Группа 7501

Тема реферата: Аппарат УЗТ Исходные данные:

Индивидуальное задание

1. Описать обоснование физического воздействия, физиологического воздействия; обоснование показаний, противопоказаний;

результативность метода

2.Разработать структурную и функциональную схемы прибора

3.Разработать алгоритм работы прибора

4.Рассчитать мощность воздействующего излучения

5.Рассмотреть типы/модификации прибора, их характеристики, типы излучателей, особенности применения

6.Описать меры обеспечения безопасности для пациента и врача-лаборанта

Предполагаемый объем реферата:

Не менее 30 страниц (обязательны разделы «Содержание», «Введение», «Заключение», «Список использованных источников»).

Дата выдачи задания: 27.02.2020

Дата сдачи реферата:

Исаков А. О.

3

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Ультразвуковая терапия – это метод лечения механическими колебаниями упругой среды в неслышном акустическом диапазоне. С лечебной целью его применяют в непрерывном или импульсном режимах с частотой

800-900 кГц.

Под воздействием энергии ультразвукового поля в подлежащих тканях образуется чередование зон сжатия и разрежения. Вследствие возникающего акустического давления, частицы среды колеблются относительно состояния покоя, передавая часть энергии соседним частицам. [1]

ФИЗИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ

В работе аппаратов используется обратный пьезоэлектрический эффект.

Он основывается на способности некоторых кристаллических веществ (кварц,

титанат бария и др.) деформироваться под действием электрического поля.

Если к поверхности пластинки вещества приложить переменное электрическое напряжение, то в ней возникает переменная по знаку деформация: сжатие и расширение. Деформация пластинки вызывает колебательные движения частиц касательной к ней среды, которое будет распространяться в форме ультразвуковой волны. [2]

Применение УЗ в медицине связано с особенностями его распространения и характерными свойствами.

По физической природе УЗ является механической (упругой) волной.

Отражение УЗ на границе двух сред зависит от соотношения их волновых сопротивлений. Так, УЗ хорошо отражается на границах мышца– надкостница–кость, на поверхности полых органов и т. д. Поэтому можно определить расположение и размер неоднородных включений, полостей,

внутренних органов и т. п. (УЗ-локация). При УЗ-локации используют как непрерывное, так и импульсное излучения. В первом случае исследуется

4

стоячая волна, возникающая при интерференции падающей и отраженной волн от границы раздела. Во втором случае наблюдают отраженный импульс и измеряют время распространения ультразвука до исследуемого объекта и обратно. Зная скорость распространения ультразвука, определяют глубину залегания объекта.

Волновое сопротивление биологических сред в 3000 раз больше волнового сопротивления воздуха. Поэтому, если УЗ-излучатель приложить к телу человека, то УЗ не проникнет внутрь, а будет отражаться из-за тонкого слоя воздуха между излучателем и биологическим объектом. Чтобы исключить воздушный слой, поверхность УЗ-излучателя покрывают слоем масла.

Скорость распространения ультразвуковых волн и их поглощение существенно зависят от состояния среды; на этом основано использование ультразвука для изучения молекулярных свойств вещества.

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. [3]

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ТКАНЬ

Механический фактор, обусловленный переменным акустическим давлением вследствие чередования зон сжатия и разрежения вещества,

проявляется в вибрационном "микромассаже" тканей на клеточном и субклеточном уровнях. При этом происходит повышение проницаемости клеточных мембран, гистогематических барьеров, разрыв слабых

5

межмолекулярных связей, уменьшение вязкости цитозоля (тиксотропный эффект), изменение микроциркуляции и коллагеновой структуры тканей, ее разрыхление, повышение функциональной активности клеток крови.

Ультразвук вызывает акустические микропотоки в цитозоле, перемещение внутриклеточных включений, что сопровождается стимуляцией функций клеточных элементов и клетки в целом. [2]

При операциях ультразвук применяют как «ультразвуковой скальпель»,

способный рассекать мягкие и костные ткани. Способность ультразвука дробить тела, помещенные в жидкость, и создавать эмульсии используется в фармацевтической промышленности при изготовлении лекарств. При лечении таких заболеваний, как туберкулез, бронхиальная астма, катар верхних дыхательных путей, применяют аэрозоли различных лекарственных веществ,

полученные с помощью ультразвука. В настоящее время разработан новый метод «сваривания» поврежденных или трансплантируемых костных тканей с помощью ультразвука (ультразвуковой остеосинтез). Губительное воздействие ультразвука на микроорганизмы используется для стерилизации. [3]

ЛОКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Это эхоэнцефалография – определение опухолей и отека головного мозга;

ультразвуковая кардиография – измерение размеров сердца в динамике; в

офтальмологии – ультразвуковая локация для определения размеров глазных сред. С помощью ультразвукового эффекта Доплера изучают характер движения сердечных клапанов и измеряют скорость кровотока. С

диагностической целью по скорости ультразвука находят плотность сросшейся или поврежденной кости. Находит применение ультразвук и для слепых.

Благодаря ультразвуковой локации с помощью портативного прибора

6

«Ориентир» можно обнаружить предметы и определить их характер на

расстоянии до 10 м. [3]

МЕХАНИЗМЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО И ЛЕЧЕБНОГО ДЕЙСТВИЯ

УЛЬТРАЗВУКА

На организм человека при проведении ультразвуковой терапии действуют два фактора: тепловой и физико-химический.

Тепловой эффект обусловлен трансформацией поглощенной механической энергии ультразвуковых волн в тепло. В настоящее время ему придается второстепенная роль. Повышение температуры приводит к изменению активности ферментов, скорости биохимических реакций и диффузионных процессов, улучшению микроциркуляции.

Физико-химический фактор проявляется в изменении физико-химических, биохимических и биофизических процессов. Ультразвук становится их своеобразным катализатором. Это приводит к образованию свободных радикалов и биологически активных веществ, стимуляции окислительно-восстановительных процессов, изменению рН и ферментативной активности, повышению дисперсности коллоидов клетки и т.д.

Действие всех трех факторов тесно взаимосвязано. В формировании ответных реакций организма участвуют и рефлекторные механизмы

(неврогенный фактор). Биологическое действие ультразвука зависит от его дозы, которая может быть для тканей стимулирующей, угнетающей или даже разрушающей. Наиболее адекватными для лечебно-профилактических воздействий являются небольшие дозировки ультразвука (до 1,2 Вт/см2),

особенно в импульсном режиме.

УЗТ способна вызывать болеутоляющее, антиспастическое, сосудорасши ряющее, рассасывающее, противовоспалительное, десенсибилизирующее действие. При ее применении в зоне воздействия активируется крово- и

7

лимфообращение, повышается фагоцитоз, активируются механизмы общей и иммунологической реактивности организма, ускоряются процессы репаративной регенерации, стимулируются функции эндокринных органов,

прежде всего надпочечников. Отмечаются гипотензивный и бронхолитический эффекты, нормализация функции внешнего дыхания, улучшение моторной,

эвакуаторной и всасывательной функций желудка и кишечника, увеличение диуреза. Ультразвук оказывает деполимеризующее и разволокняющее действие на уплотненную и склерозированную ткань, в связи с чем он с успехом используется при лечении рубцов, келоидов, контрактур суставов. Он повышает сосудистую и эпителиальную проницаемость, что послужило основанием для сочетанного использования фактора с лекарственными веществами и обоснования ультрафонофореза.

Благодаря способности ультразвука повреждать клеточные оболочки некоторых патогенных микроорганизмов, в особенности лептоспир, можно говорить об его бактерицидном действии. [2]

Глубина проникновения низкочастотного УЗ составляет от 5–7 до 14–15

см (чем ниже частота, тем глубже он проникает в биологические ткани);

среднечастотные — генерируют УЗ частотой 880 кГц, глубина проникновения до 5 см;

высокочастотные — генерируют УЗ частотой 2640 кГц, глубина проникновения до 2–3 см. [4]

Скорость распространения ультразвуковых колебаний в тканях зависит от плотности среды и величины акустического сопротивления. Чем плотнее ткань, тем больше скорость распространения ультразвука. Так, в воздухе она равна 330 м/с, в воде – 1500 м/с, в сыворотке крови – 1060-1540 м/с, в костной ткани – 3350 м/с. Поэтому в неоднородных средах, какими являются ткани организма, распространение ультразвука происходит неравномерно. Таким

8

образом, максимум поглощения ультразвуковой энергии наблюдается в костной ткани, на границе разных тканей, а также на внутренних мембранах клеток. [5]

СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМЫ

Рисунок 1 – Структурная схема аппарата УЗТ

Структурная схема ультразвукового аппарата приведена на рисунке 1.

Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов — 2, 4 и 10 мс и постоянной частоте следования — 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора. [6]

На панели управления расположены:

9

●индикатор выходного напряжения, обеспечивающий световую сигнализацию при подаче напряжения электрических колебаний на излучатель;

●индикатор включения сети, обеспечивающий световую сигнализацию при подаче напряжения сети на электронный блок;

Регулировка интенсивности ультразвукового излучения производится

путем изменения напряжения питания предварительного и выходного усилителей.

Он имеет ступенчатый переключатель интенсивности ультразвуковых колебаний, при этом значения интенсивности ультразвуковых колебаний на ступенях переключателя ИНТЕНСИВНОСТЬ находятся в пределах, указанных

в таблице 1.

Таблица 1 – Предельные значения интенсивности на разных ступенях переключателя. [7]

Функциональная схема электронного блока ультразвукового аппарата приведена на рисунке 2. Электронный блок предназначен для получения напряжения возбуждения ультразвукового излучателя в непрерывном и импульсном режимах работы. [3]

10