- •Звуковые и ультразвуковые волны
- •Ультразвук
- •Инфразвук
- •Законы распространения звуковой волны
- •Ультразвук в медицине
- •Поглощение и распространение уз-волн
- •Затухание ультразвука
- •Ультразвук на границе сред
- •Отражение и преломление уз-волн при различных углах падения
- •Действие уз на ткани
- •1. Механическое действие.
- •2. Тепловое действие.
- •3. Химическое действие.
- •Биологические эффекты
- •Ультразвуковая диагностика
- •Магнитострикция
- •Пьезоэлектрический эффект
- •Процесс уз сканирования
- •Сигналы, используемые в уз датчике
- •Выбор датчика
- •Основные типы датчиков
- •Линейный датчик
- •Конвексный датчик
- •Секторный датчик
- •Режимы работы уз аппаратов
- •Доплеровский режим
- •Непрерывная (постоянноволновая) псд
- •Импульсная псд
- •Цветовой доплер
- •Энергетическая доплерография
- •Безопасность диагностического узи
- •Механический и термальный индексы
- •Термальный индекс
- •Механический индекс
2. Тепловое действие.
Кавитационные микрополости, образующиеся в среде при прохождении ультразвука, существуют короткое время. Пониженное давление в каждой точке среды существует лишь на протяжении полупериода колебаний, затем сменяется повышенным давлением, что приводит к быстрому захлопыванию микрополостей. В результате увеличения колебательного движения частиц среды, а также захлопывания каверн, в небольших объемах выделяется большая тепловая энергия, что приводит к повышению температуры среды. Следовательно, ультразвук оказывает тепловое действие. Тепловой эффект ультразвука зависит от его интенсивности и длительности.
3. Химическое действие.
• При захлопывании каверн молекулы среды движутся с большой скоростью и испытывают взаимное трение, вследствие чего молекулы могут возбуждаться и ионизироваться, так как возможен разрыв молекулярных связей. Это в свою очередь приводит к образованию ионов и радикалов.
• Например, молекула воды расщепляется на водород и гидроксильную группу, образуются радикалы водорода и гидроксильной группы. Ионы и радикалы вступают во взаимодействие с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами, что может привести к пространственной перестройкой внутриклеточных молекулярных компонентов.
• Таким образом, при кавитации образуются реакционно способные вещества, которые вступают во взаимодействие с молекулами, следовательно, УЗ оказывает химическое действие. Проявляется химическое действие не сразу после облучения, а по истечению некоторого времени.
Биологические эффекты
В зависимости от интенсивности, частоты, длительности УЗ вызывает разные биологические эффекты. При низкой интенсивности и длительности облучения УЗ вызывает чаще положительный эффект, при большой интенсивности и длительности - отрицательный.
1. Облучение малой интенсивности: микровибрация на клеточном и субклеточном уровне. При интенсивности не более 1 Вт/см2 усиливается движение цитозоли, активизируются транспортные процессы в цитоплазматических и клеточной мембранах, что приводит к увеличению проницаемости клеточной мембраны, улучшаются процессы тканевого обмена, таким образом вызывается положительный эффект.
2. Облучение средней интенсивности (менее 10 Вт/см2) переменное ультразвуковое давление может привести к разрушению макромолекул и их перестройке и повреждению.
3. При интенсивностях более 10 Вт/см2 и длительном облучении происходят необратимые морфологические и функциональные изменения – наблюдается отрицательный биологический эффект. Необратимое повреждение начинается чаще всего в ядрах клеток и выражается в патологических деформациях, скручиваниях, разрывах, что приводит к разрушению клеток и гомогенизации ткани.
4. При длительном действии УЗ с частотой 30 кГц в производственных условиях наблюдается утомляемость, сонливость, головокружение, расстройство нервной системы. Это объясняется способностью УЗ вызывать двухфазные изменения возбудимости: сначала повышение в области воздействия ультразвука, а затем понижение.
Ультразвуковая диагностика
ГЕНЕРАТОРЫ И ПРИЕМНИКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
Рождением ультразвукового метода можно считать создание эхолота или сонара (гидролокатора) во время первой мировой войны. Гидролокатор был изобретен в 1900-х годах Льюисом Никсоном. Первоначально он использовался для обнаружения айсбергов. Однако интерес к нему очень сильно возрос в период. Первой мировой войны, где он использовался для обнаружения подводных лодок. 2
Гидролокатор – прибор, который посылает звуковые волны через воду к погруженным объектам и воспринимает отраженные от них эхосигналы. В последующем эти концепции нашли применение и дальнейшее развитие в медицинской диагностике.