Ультразвуковий терапевтичний апарат

Механічні коливання з частотою, більшою 20 кГц, що роз­повсюджуються в пружних середовищах, називають ультра­­звуком (УЗ). УЗ хвиля являє собою процес розповсюд­ження коливань тиску або густини пружного середовища в часі і просторі. Гармонічну УЗ хвилю можна описати та­­ким рівнянням:

А (x, t) = A_м× sin[ w (t – x/υ;)],

де А (x, t) – миттєве значення змінної величини (тиску або гу­стини середовища) у деякій точці простору, A_м – її ам­плі­туд­не значення, x – координата точки, u – швидкість по­ши­рен­ня УЗ-хвилі.

Біологічна дія ультразвуку обумовлена комплексною дією механічних, теплових та фізико-хімічних факторів і за­ле­­жить від інтенсивності і частоти УЗ-випромінювання.

Механічна дія ультразвуку обумовлена деформаціями мі­­кро­­структур тканин при періодичних стисках і розтягах, що виникають при проходженні ультразвукової хвилі. Збіль­­­шення потужності ультразвуку призводить до деструк­ції (руйнування) тканин, виникнення значного перепаду тис­ку в мікрооб’ємі тканини може стати причиною виникнен­ня мі­кропорожнин, розривів. Це явище відоме під назвою “ ка­ві­тація ”. Кавітація супроводжується тепловим ефек­том, дисо­ціацією макромолекул, активацією специ­фіч­них хімічних реакцій.

Тепловий ефект ультразвуку обумовлений тим, що у біо­логіч­них тканинах відбувається процес поглинання акустичної енергії ультразвукової хвилі і перетворення її у теплову. Для зменшення теп­­ло­вого ефекту використовують ім­пуль­сне УЗ-випромінювання.

Кількість теплоти, яка виділяється в одиниці об’єму тка­нини, дорівнює

q ~ r×w ² × ,

де r – густина середовища, w – частота, A_м – амплітуда.

Фізико-хімічна дія ультразвуку обумовлена акти­ві­за­цією деяких хімічних і біохімічних реакцій. Так, наприклад, дія ультразвуку прискорює реакції окислення і полімери­за­ції. Ультразвук незначної потужності призводить до збіль­шен­ня проникності клітинних мембран, активізує процеси об­міну.

Ультразвук частотою 800 кГц низької інтенсивності вико­ри­стовується у фізіотерапії. В хірургії сфокусоване від декількох джерел УЗ-випромінювання високої інтенсив­нос­ті використовується для дроблення каменів у сечовому мі­ху­­рі, руйнування злоякісних пухлин, розпилення і “зварюван­ня” кісток. З діагностичною метою використовують УЗ-про­свічування і УЗ-локацію. Ці методи базуються на від­мін­нос­тях у ступені поглинання і відбивання ультразвукової хви­лі тканинами з різними акустичними властивостями (гу­с­тиною, пружністю).

Апарат УТП-1 – складається з генератора високої часто­ти (ГВЧ), який живить п’єзоелектричний перетворювач (крис­тал кварцу – КВ, що знаходиться між пластинами кон­ден­сатора). Перетворювач КВ перетворює високочастотні елек­тричні коливання в ультразвукові. При збігові частоти ГВЧ і власної частоти коливань кварцу в резонато­рі до­ся­гається найбільша інтенсивність ультразвукового ви­про­мінювання.

Мал. 5.7. Спрощена схема апарата УТП-1.

Модулятор (ГМІ – генератор модульованих імпульсів) фор­мує з напруги мережі імпульси негативної полярності, котрі закривають лампу генератора на деякий час, від­по­від­но до положень покажчика “режим роботи” (безперервно, ім­­пульсно – 10 мс, 4 мс). Регулятор потужності змінює напру­­гу на екрануючій сітці лампи і, як наслідок, амплітуду коливань в анодному контурі, а значить, і інтенсивність випромінювання УЗ. Процедурний годинник (ПГ) задає час ро­боти генератора, роз’єднуючи через певний час блок жив­лен­ня (БЖ) і генератор. Величина УЗ тиску оцінюється за фор­мулою:

P = ,

де ru – акустичний опір (r – густина, u – швидкість поширен­ня звуку в середовищі); I – інтенсивність звуку.