Ультразвук. Використання ультразвуку в медицині
Ультразвук — це механічні коливання з частотою, більшою від 20кГц. Ультразвукові коливання поширюються у середовищі зі сталою швидкістю, рівною швидкості звуку. В основі генерації ультразвуку лежить зворотний п'єзоелектричний ефект і магнітострикція. Під час проходження через речовину інтенсивність ультразвуку зменшується за експоненціальним законом. Ультразвук поглинається повітрям та іншими газами, менше рідинами і ще менше твердими тілами. Під час введення ультразвуку в тканину повітряний прошарок між датчиком (випромінювачем) і тілом людини необхідно заповнити водою або кремом для зменшення поглинання. Завдяки короткій довжині хвилі ультразвук можна сконцентрувати на малій ділянці. У рідинах під впливом ультразвуку виникають змінні напруження стиску та розтягу. Вони перевищують сили, що втримують молекули, і тоді між частинками утворюються мікроскопічні порожнини (кавітація). Ці порожнини швидко закриваються, внаслідок чого виділяється значна енергія, яка може викликати іонізацію і дисоціацію оточуючих молекул. Поширюючись у середовищі, ультразвукова хвиля чинить тиск на перешкоди. У результаті тиску ультразвукової хвилі в рідині на межі рідина—повітря утворюється "фонтан". У середовищі енергія хвилі втрачається внаслідок абсорбції. Ця енергія перетворюється в тепло і тому на межі двох різних середовищ (м'язи—кістки та ін.) виникає локальний нагрів. Частинки (наприклад, мікроорганізми), що знаходяться в опроміненому ультразвуком середовищі, здійснюватимуть коливання разом з коливанням ультразвуку. Амплітуда коливань залежить від частоти та інтенсивності ультразвуку, а також від розмірів частинок і в'язкості середовища. За певних умов ці коливання зумовлюють рівномірний розподіл частинок у середовищі, або їх розпад. Цей ефект можна використати у фармації для виготовлення суспензій, емульсій, аерозолей і т.п. Під впливом ультразвуку, подібно до дії іонізуючого випромінювання у водних розчинах, відбувається радіоліз води. Енергія, необхідна для цього, виділяється під час кавітації. Ультразвук має бактерицидну дію, що використовують для стерилізації ліків та продуктів харчування, для виділення білків, бактерій. При великих інтенсивностях переважає руйнівна дія ультразвуку, а при малих — поліпшується обмін речовин. Це пояснюється здатністю ультразвуку збільшувати інтенсивність дифузії, проникність клітинних мембран. У терапії переважно використовують ультразвук з частотою 800 кГц та інтенсивністю 1 Вт/см2. Для забезпечення контакту ділянку тіла змащують маслом і головним електродом здійснюють обертовий рух.Під час лікування головну роль відіграють теплова та механічна дія (мікромасаж). Метод ультразвукової діагностики грунтується на тому, що здатність тканин поглинати ультразвук залежить від їхньої густини: здорова та хвора тканини мають різну густину, а тому й різну здатність до поглинання. У процесі діагностики, наприклад пухлини головного мозку, одну сторону черепа опромінюють ультразвуком, а на його протилежній стороні знаходиться приймач, який фіксує вихідне випромінювання. Переміщуючи джерело і приймач, на фотопапері отримаємо тіньове зображення пухлини, стороннього тіла. За такою методикою можна також досліджувати і серце. Інтенсивність ультразвуку, що проходить через серце, зазнає зміни у відповідності зі скороченнями серця, внаслідок зміни товщини шару, що поглинає ультразвук. Так реєструють ультразвукову кардіограму. У травматології та ортопедії використовують ультразвукову "пилу" — це "ніж" з насічкою, якому надають коливань з частотою від 20 до 50 кГц. Зубці насічки рухаються з розмахом 80 мкм, вибираючи мікрочастинки кістки, і виконують філігранну, м'яку роботу. Ультразвуком можна сполучати (зварювати) зламані кості під час операцій, скріплювати їх з пересадженою кістковою тканиною. Розтин займає в середньому 4 хвилини, зварювання — 1,5-2 хвилини.
|
