Лабораторные по физике

Прямой пьезоэффект связан с возникновением на обкладках кристаллической пластинки разности потенциалов при воздействии на нее внешних сил. Напротив, обратный пьезоэффект обусловлен возникновением механических деформаций кристалла с частотой приложенного к обкладкам пластики электрического тока. Таким образом, если разнести во времени периоды генерации зондирующего импульса (обратный пьезоэффект) и локации отраженного эхосигнала (прямой пьезоэффект), можно реализовать функцию излучателя и приемника на основе одного кристаллического элемента.

Режимы сканирования и формат представления изображений

Для отображения содержащейся в эхо-сигналах информации обычно применяют различные режимы представления (форматы) данных. Здесь, мы рассмотрим лишь самые распространенные режимы, из которых наиболее простым является А-режим

визуализации. В этом режиме на экране дисплея отображается А-эхограмма -

одномерная зависимость амплитуды эхо-сигнала от времени. А-режим наиболее часто используют при офтальмологических обследованиях, когда необходимо провести точные измерения длины оптической оси глаза. Кроме того, его применяют для обнаружения локализованных в объеме головного мозга аномалий путем регистрации положения эхо-сигнала, отраженного от срединной структуры мозга. Следует отметить, что в настоящее время для решения этой проблемы практически повсеместно вместо ультразвуковой одномерной локации применяют рентгеновскую компьютерную томографию или радиоизотопное сканирование.

М-режим (известный также и как ТМ-режим) применяют с целью наблюдений за временными эволюциями А-эхограммы. При этом А-эхограмма, содержащая эхосигналы из тела пациента, используется для модуляции яркости линии развертки вдоль вертикальной оси. Медленная развертка в горизонтальном направлении позволяет получить ТМ-запись в координатах «время — перемещение». Типичным примером применения М-режима является исследование и количественная оценка характеристик движения створок клапанов сердца.

112

ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИЯ

Введение

Движение крови в сосудах обусловлено работой сердца. Ритмические сокращения миокарда образуют ритмическое расширение сосудистой стенки (пульс), которые под действием распространения волн давления от начальной части аорты к артериолам и капиллярам приводят к появлению пульсовых волн. Скорость распространения пульсовой волны не зависит от скорости течения крови, а определяется диаметром сосуда, толщиной его стенки и эластичностью сосуда, а также реологических свойств крови. Например, в аорте она может составлять 4-6 м/сек, а в артериях мышечного типа 8/12 м в сек. Линейная скорость кровотока по артериям обычно не превышает 0,5 м/сек.

С возрастом эластичность сосудов снижается, и это приводит к увеличению скорости распространении пульсовой волны. Кроме того, изменения, как скорости распространения пульсовой волны, так и ее реологических свойств, происходят при развитии ряда патологических процессов. Поэтому в клинической практике широко используются методы, позволяющие количественно оценить параметры кровотока в сосудах различных отделов кровеносной системы. Одним из распространенных методов является плетизмография.

Плетизмография (от греч. plethysmos - наполнение, увеличение + grapho -

писать, изображать) — метод исследования сосудистого тонуса и кровотока в сосудах мелкого калибра, основанный на графической регистрации пульсовых и более медленных колебаний объема какой-либо части тела, связанных с динамикой кровенаполнения сосудов. В силу высокой информативности, малого времени проведения исследования и безопасности для пациента, плетизмография в настоящее время является популярным методом выявления патологий различных органов человеческого организма. Объём тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, остаётся постоянной величиной, а объём крови, заполняющий орган, постоянно меняется, динамически повторяя фазы сердечного цикла. Эти изменения объёма крови могут быть зарегистрированы с помощью приборов, получивших название плетизмографов.

Метод фотоплетизмографии основан на регистрации оптической плотности исследуемой ткани (органа). Исследуемый участок ткани просвечивается

118

инфракрасным излучением, которое после рассеивания (или отражения, в зависимости от положения источника и приёмника) попадает на фотопреобразователь. Интенсивность света, отражённого или рассеянного исследуемым участком ткани (органа), определяется количеством содержащейся в ней крови. В широкой клинической практике наибольшее распространение получила методика измерения периферического капиллярного кровотока с помощью пальцевой фотоплеотзмографии.

Физические основы кровотока (гемодинамики)

При рассмотрении физических закономерностей движения крови по сосудам опираются на основные положения гидродинамики. К основным гемодинамическим показателям относят скорость кровотока и кровяное давление.

Объёмной скоростью кровотока (Q) называют объём жидкости (V), протекающий в единицу времени через поперечное сечение сосуда:

Линейная скорость кровотока определяется отношением пути, проходимого

частицами крови, ко времени:

Для сплошного течения несжимаемой жидкости выполняется уравнение неразрывности: через любое сечение струи в единицу времени протекают одинаковые

Поскольку для кровообращения характерно сплошное течение, то уравнение неразрывности выполняется и в гемодинамике, где принята его следующая формулировка: в любом сечении сердечно-сосудистой системы объёмная скорость

кровотока одинакова.

Одной из моделей круга кровообращения (как большого, так и малого) является, так называемая, разветвлённая сосудистая трубка (Рис. 1). Каждое её сечение представляет собой поперечный разрез всех кровеносных сосудов одного уровня ветвления. Например, в большом круге кровообращения первое сечение проходит через аорту, второе - через все артерии, на которые разветвляется аорта непосредственно, третье -

119