Ультразвуковая хирургия.

Для разрушения тканей в УЗ-хирургии существуют два метода. Первый из них основан на действии самого ультразвука, второй – на приведении в ультразвуковые колебания хирургического инструмента. Ультразвуком можно рассекать ткани, для чего хирургические инструменты соединяют с магнитострикционными преобразователями. Преимущества этого метода: снижение усилия резания, уменьшение болевого ощущения при операции, кровоостанавливающий и стерилизующий эффект ультразвука.

Ультразвуковой скальпель применяют для рассечения любых мягких тканей, позволяет проводить операции без вскрытия грудной клетки в дыхательных органах, пищеводе, на кровеносных сосудах. УЗ используют для удаления опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки. Вводя ультразвуковой инструмент в вену, можно разрушать холестериновые утолщения. В урологии ультразвук используется для дробления камней в почках и мочевом пузыре.

Ультразвук позволяет не только разрезать, но и сваривать мягкие ткани, поврежденные или трансплантируемые костные ткани (ультразвуковой остеосинтез). Область перелома заполняют костной щебенкой, смешанной и жидкими пластмассами (например, с циакрином), которые под действием ультразвука быстро полимеризуются, создавая прочный шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной мозолью.

В фармацевтической промышленности используется способность ультразвука дробить твердые тела в жидкой среде – для получения различных препаратов в виде порошков, суспензий, аэрозолей и т.п. При стерилизации используется способность ультразвука губительно влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. Портативные звуковые локаторы способны существенно облегчить слепым ориентирование в пространстве.

5.5.3. Новые направления лечебного использования ультразвука.

В настоящее время в практической медицине расширяется область применения фокусированного ультразвука с целью создания в глубине тканей высокой интенсивности. Медико-биологические аспекты использования фокусированного УЗ состоят в разрушении биологических тканей (нейрохирургия, офтальмология, нефрология, урология); раздражении нервных структур (неврология, аудиологическая диагностика и слухопротезирование), воздействии на биологически активные точки (акупунктура), получении аэрозолей (ультразвуковая аэрозольтерапия), непосредственном воздействии на внутренние органы (внутриорганная УЗ-терапия).

Среди путей оптимизации воздействия УЗ наиболее перспективным представляется путь биоуправления, основанный на использовании обратной связи в системе «пациент - физический фактор». Биосинхронизация - наиболее простой вариант биоуправляемой физиотерапии. В настоящее время проводятся исследования и разработка устройств, позволяющих перестраивать параметры (частоту, интенсивность, скважность) ультразвуковой терапии в соответствии с характером реакции организма и изменением деятельности его систем на лечебное воздействие.

Дальнейшие перспективы расширения медицинских применений ультразвука связано с внедрением новых технологий – таких как ультразвуковая голография, позволяющая получать трехмерные изображения биообъектов в процессе их жизнедеятельности.

 

5.5.4. Биофизика инфразвука.

К инфразвуку относятся механические колебания и волны с частотами ниже 16 Гц. Нижняя частотная граница инфразвука не определена. Практический интерес представляют инфразвуки с частотами в несколько герц, десятых и сотых долей герца. Источником инфразвука может быть любое тело, колеблющееся с соответствующей частотой; обычно инфразвуки возникают при колебаниях и быстрых перемещениях тел, имеющих большие поверхности. В природе источниками инфразвука являются грозовые разряды, взрывы, землетрясения.

Для инфразвука характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на большие расстояния. Обладая большой длиной волны, инфразвук огибает препятствия (дифрагирует), и таким образом проникает в помещения, обходя преграды.

Инфразвук не воспринимается человеческим ухом, поскольку вызываемые им колебания барабанной перепонки слишком медленные, а перилимфа в улитке, будучи сдавленной со стороны овального окна, в течение периода колебания успевает выровнять давление выпячиванием круглого окна. Поэтому инфразвук не может вызвать колебания волокон основной мембраны, связанных со слуховым нервом.

Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма. Следствиями этого влияния являются усталость, головная боль, сонливость, раздражение, затруднение дыхания и др.. Предполагается, что первичный механизм действия инфразвука на организм имеет резонансную природу – так, медики обратили внимание на опасный резонанс брюшной полости при частотах 4-8 Гц.

Резонансные колебания некоторых органов ведут к раздражению различных рецепторов, передающих информацию в нервные центры, и создают рефлекторные реакции других органов и систем. Энергия инфразвука, таким образом, переходит в энергию биохимических процессов, характеризующих ответную реакцию всего организма на действие инфразвукового раздражителя.

Особенно вредно воздействие инфразвука на такую объемную резонирующую систему, как сердце. В инфразвуковом поле возникают резонансные колебания сердечной мышцы, что может привести к разрывам сосудов... Если инфразвук находится в противофазе с собственными колебаниями сосудистой системы, то кровообращение тормозится, а при достаточной интенсивности инфразвука сердце может остановиться.

Частоты собственных колебаний крупных органов, как правило, лежат в диапазоне 2-17 Гц, что и обусловливает опасное действие инфразвука. Особенно следует отметить резонанс инфразвука с частотой 7 Гц с колебаниями a-волн мозга – даже при небольших интенсивностях такой инфразвук вызывает расстройство органов зрения, тошноту, общую слабость. При средних уровнях интенсивности (140-155 дБ) регистрируют обмороки, временную потерю зрения, а при уровнях интенсивности порядка 180 дБ – параличи, приводящие к смертельным поражениям. Некоторые исследователи указывают на психическое действие инфразвука. У облученных людей поражаются все виды интеллектуальной деятельности, появляются чувства тревоги, страха.

В настоящее время исследования влияния инфразвука на жизнедеятельность человека находятся в начальной стадии.

 

Задания для самоконтроля знаний.

Задание 1. Вопросы для самоконтроля.

1. Каковы границы слышимого человеческим ухом диапазона звуковых частот?

2. Как связаны между собой объективные и субъективные характеристики звука (сформулируйте закон Вебера-Фехнера)?

3. Каковы свойства и возможности медицинского использования ультразвука и инфразвука?

4. В чем достоинства и недостатки методов аускультации и перкуссии?

5. Какой звуковой метод позволяет провести диагностику сердечной деятельности?

Что такое аудиометрия и как производится снятие аудиограммы пациента?

Задание 2. Тесты для самоконтроля.

Вставьте пропущенное слово:

К инфразвуковым относятся колебания, частота которых…… 16Гц.

По своей природе инфразвуковые колебания являются……..

Длина волны ультразвуковых колебаний ……. длины волны слышимого звука.

Для получения ультразвука используется ……. пьезоэффект.

Удельное акустическое сопротивление численно равно произведение скорости распространения звука (ультразвука) на ……. среды.

Найдите правильные ответы:

Субъективной характеристикой звука является

А. акустический спектр;

В. высота тона;

С. акустическое давление;

Д. частота звука

Интенсивность звуковой волны измеряется в СИ:

А. Вт; В. Вт/см²; С. Вт/м²; Д. Дж/м ² ∙с.

На применении законов акустики основаны все перечисленные методики, за исключением

А. фонокардиографии;

В. эхокардиографии;

С. аудиометрии;

Д. баллистокардиографии

При переходе звука из одной среды в другую изменяются:

А. длина волны;

В. частота;

С. скорость распространения;

Д. акустическое давление.

С помощью ультразвука можно производить

А. остеосинтез;

В. эхоэнцелографию;

С. эхокардиографию;

Д. фонофорез.

Ответы: 1-меньше; 2-механическими; 3-меньше; 4-обратный; 5-плотность; 6-В; 7-С,Д; 8-Д; 9-А, С, Д; 10-А, В, С, Д.

Задание 3. Получите связь между единицами измерения:

удельной энергии кДж/см³ и Дж/м³;

потока энергии ультразвука мкДж/мин и Дж/с (Вт);

интенсивности звуковой волны мкВт/см² и Вт/м²

интенсивности ультразвуковой волны Вт/см² и Вт/м².

коэффициента поглощения ультразвука см^-1 и м^-1.

Задание 4. Задачи медико-биологического содержания.