3. Действие уз на вещество и на ткани организма.

При взаимодействии УЗ с веществом можно условно выделить три действия: механическое, тепловое и химическое.

а. механическое действие.

Действие УЗ на вещество связано в первую очередь с деформациями, которые происходят в результате поочередного сгущения и разряжения частиц среды, вызываемого ультразвуковыми волнами. При вынужденном колебательном движении частицы создают переменное давление в среде. В жидких средах при действии ультразвука амплитуда переменного давления изменяется в зависимости от плотности среды, скорости распространения УЗ-волн и частоты колебания частиц среды. В момент растяжения (пониженное давление) жидкость может разорваться и в ней могут образоваться микрополости (каверны), заполненные парами жидкости. Это явление образования микрополостей называется кавитацией.

Растяжение, которое могут выдержать жидкости зависит от примесей в них (наличие газов и газовых пузырьков). При образовании каверн плотность жидкости понижается, а скорость колебательного движения частиц увеличивается. Таким образом УЗ-волны оказывает механическое действие, в основе которого лежит действие переменного давления, создающего кавитацию.

б. 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.

в. 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, в биологическом объекте молекула воды расщепляется на водород и гидроксильную группу, образуются радикалы водорода и гидроксильной группы. Ионы и радикалы вступают во взаимодействие с белками, ли

пидами и нуклеиновыми кислотами, что может привести к пространственной перестройкой внутриклеточных молекулярных компонентов. Таким образом, при кавитации образуются реакционноспособные вещества, которые вступают во взаимодействие с молекулами, следовательно УЗ оказывает химическое действие. Проявляется химическое действие не сразу после облучения, а по истечению некоторого времени.

4. Биологические эффекты, вызываемые ультразвуковыми волнами

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. Физические процессы,обусловленные УЗ, вызывают в биологических объектах следующие эффекты:

1. При облучении малой интенсивности происходит 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 роницаемости клеточной мембраны, улучшаются процессы тканевого обмена, таким образом вызывается положительный эффект.

2. При средней интенсивности (менее 10 Вт/см²) переменное ультразвуковое давление может привести к разрушению биомакромолекул 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 разрушение 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.