Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами (2006) (1095846), страница 44
Текст из файла (страница 44)
5.1), Основная часть УЗ-излучателя — пластиРис.5.1.Электрпмехани- на или стержень 1 с хорошо выражен- ческий излучатель: ными пьезоэлектрическими свойствами 1 — пластина 1стапжань), 2- 1кварц, сегнетова соль, керамический электроды; 3 — генератор материал на основе титаната бария и др.), На поверхность пластины в виде проводящих слоев наложены электроды 2. К ним прикладывается переменное электрическое напряжение от генератора 3, при этом пластина 1 начинает вибрировать, излучая механическую волну соответствующей частоты.
В современной сканирующей аппаратуре используют многоэлементные преобразователи с теми же основными принципами конструирования, что и одноэлементные. Приемники ультразвука создают на основе прямого пьезоэлек- 226 трического эффекта. Под воздействием механической УЗ-волны возникает деформация кристалла, которая приводит при пьезоэффекте к генерации переменного электрического поля; соответствующее электрическое напряжение может быть измерено (рис. 5.2).
ника ультразвука: Медико-биологические приложения 1 — пластина (стержень); ультразвука делятся на два направления: диагностическое и лечебное. К первому направлению относятся локационные методы, в которых используется в основном импульсное излучение. Это эхоэнцефалография (определение опухоли и отека головного мозга); УЗ-локация для определения размеров глазных сред; УЗ-кардиография — измерение размеров сердца в динамике. При этом используются несколько методов сканирования (рис. 5.3) — простое линейное, простое секторное, сложное сканирование, при котором излучение формируется посредством наложения нескольких эхограмм, полученных при секторном сканировании. Рис.
5.3. Методы сканирования н эхографии: а — простое линейное сканирование; б — простое секторное; в — сложное Простое линейное сканирование требует большой области (ионна») доступа в теле пациента, но дает изображение самого высокого качества с расширенным полем зрения через кожные покровы. Простое секторное сканирование можно провести при значительно меньшей области доступа (визуализация сердца или печени через межреберные промежутки и т. д,), но оно сужает поле зрения вблизи поверхности кожи. Применение ультразвука в медицине связано с особенностями его распространения и характерными свойствами.
Как было указано в 5.1, отражение ультразвука на границе двух сред зависит от соот- 227 ношения их волновых сопротивлений. Ультразвук хорошо отражается на границах мышца — надкостница — кость, на поверхностях полых органов и др. Поэтому можно определить расположение и размер неоднородных включений, полостей, внузренннх органов и тому подобное (УЗ-локацня).
При этом используют непрерывное и импульсное излучение, При непрерывном излучении образуется стоячая волна, формируемая падающей и отраженной от границы раздела волной. В импульсном режиме наблюдают отраженный импульс и измеряют время распространения ультразвука до исследуемого объекта и обратно. Зная скорость распространения ультразвука, определяют глубину залегания объекта. С диагностической целью по скорости ультразвука находят плотность сросшейся или поврежденной кости.
С помошью УЗ-эффекта Доплера изучают характер движения сердечных клапанов и измеряют скорость кровотока. При этом используется непрерывное и импульсное излучение. Области применения ультразвука в клинической диагностике: акушерство, гинекология, обследование органов брюшной полости, сердечно-сосудистой системы и сердца, приповерхностные системы и наружные органы, глаз, мозг, легкие и др. Ко второму направлению медико-биологического приложения ультразвука относятся ультразвуковая физиотерапия и хирургия.
В терапии обычно применяют ультразвук с частотой ч = 800 кГц и 2 средней интенсивностью <1) < 1 Вт/см . Первичным механизмом этой терапии является либо механическое, либо тепловое, либо физико-химическое действие на ткань. Механическое действие представляет собой своего рода микромассаж клеток и тканей. При этом смещение частиц невелико, скорость их движения также небольшая. Тепловое действие основано на глубоком и равномерном прогревании тканей в результате поглощения ими энергии ультразвукового излучения.
Физико-химическое действие заключается в изменении хода окислительно-восстановительных процессов, ускоренном расшеплении сложных белковых комплексов до обычных органических молекул, активизации ферментов. Ультразвуковая физиотерапия оказывает обезболивающее, противовоспалительное и тонизирующее действие. Широкое распространение получил ультрафонофорез — одновременное воздействие на организм ультразвуком и лекарственными препаратами.
Ультразвуковые колебания увеличивают проницаемость кожи для частиц лекарственного вещества, нанесенного на кожу. 228 В хи гни ультразвук применяют как «УЗ-скальпель», способный рассекать и мягкие, и костные ткани. «УЗ-скальпе рль» ежет ткань на границах клеточных мембран за счет высокочастотнои энергии. . УЗ-остеосинтез — метод «сваривания» поврежденных или трансплантируемых костных тканей с помощью ультразвука. Применение ультразвука при остеотомии (операции по рассечению кости) исключает образование костных сколов, мелких отломков. Ультразвук применяется также в зубоврачебной практике.
5.4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН И БЕЗОПАСНОСТЬ Ученые установили, что на человека оказывают действие ультразвук в вуковые колебания только большой интенсивности. Те, кто попал в зону сильного УЗ-излучения, жалуются на недомогание и легкое головокружение, тошноту.
В настоящее время разработаны эффективные методы борьбы с воздействием ультразвука на человека на производстве. Многолетнее использование ультразвука в медицинской диагностике позволяет утверждать, что УЗ-излучение не оказывает вредного воздействия на пациента. Исследования в акушерстве показали, что ультразвук при используемых интенсивностях не влияет на эмбрион или организм матери. Однако отсутствие подтверждения опасности применения ультразвука не является доказательством невозможности нанесения вреда. Поэтому ультразвук следует применять в случаях, когда очевидна его медицинская целесообразность. Подавляющее большинство экспериментальных данных показало ало отсутствие биоэффектов на генетическом уровне, хотя обнаено изменение содержания нуклеиновых кислот в семенника х н изменение нуклеинового обмена в коже и внутренних органах белых мышей.
Облучение ультразвуком вызывает изменения резистентности эритроцитов и морфологического состава периферической крови, выраженные реакции со стороны кровеносных сосудов и изменение элементов периферической нервнои системы; патофологические изменения внутренних и внешних органов, расположенных в облучаемой области.
Однако все эти изменения оратимы, восстановление происходит на десятые — пятнадцатые сутки после облучения [89). Важно не допускать нагрева облучаемого участка, так как он может вызвать патологические изменения вплоть до мумификации. 229 Кавитация обычно возникает в тех случаях, когда используется ультразвук высокой мощности в режиме непрерывного излучения, что связано с механическим воздействием образующихся ударных волн и акустических течений на клеточные мембраны (вплоть до их разрыва), а также с химическими реакциями, инициируемыми высвобождением Н2 и гидроксильных ионов.
Обратимся теперь к инфразвуку. Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: вызывает усталость, головную боль, сонливость, раздражение, тошноту в связи с потерей чувствительности органами равновесия тела, иногда ослабление зрения и др. Некоторые ученые считают, что инфразвук оказывает сильное влияние на психику людей. Предполагается, что первичный механизм действия инфразвука на организм имеет резонансную природу.
Частота собственных колебаний тела человека в положении лежа (3...4 Гц), стоя (5...12 Гц), частота собственных колебаний грудной клетки (5...8 Гц), брюшной полости (3...4 Гц) и т. д. соответствует частоте инфразвука [26, 901. Собственно звук, воспринимаемый ухом человека, может и положительно и отрицательно влиять на человека, животных и растения. Гармоничные музыкальные звуки оказывают положительное воздействие на человека в психоэмоциональном плане.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
