Биофизическое обоснование методов ультразвуковой терапии.

В звуковых и ультразвуковых волнах колебания частиц происходят в том же направлении, что и распространение волны. Такие волны, называемые продольными, представляют собой чередующиеся участки сгущения и разрежения вещества, перемещающиеся в направлении распространения волны. В твердых веществах могут образовываться, кроме продольных, также и поперечные звуковые или ультразвуковые волны.

Расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одной фазе (например, между центрами двух соседних участков сгущения или разрежения), называется длиной стоячей волны. Между частотой ультразвуковых колебаний n и длиной волны l существует зависимость , где V - скорость распространения волны в данной среде. Скорость распространения зависит от упругих свойств и плотности среды; в жидкостях она выше, чем в газах, а в твердых телах выше, чем в жидкостях.

В воздухе ультразвуковые волны распространяются со скоростью около 330 м/с. Скорость распространения ультразвука в различных мягких тканях организма находится в пределах 1445 - 1600 м/с, не отличаясь более, чем на 10 % от скорости распространения в воде (около 1500 м/с).

В костной ткани скорость распространения выше - около 3370 м/с. Таким образом, при наиболее часто используемой в ультразвуковой терапии частоте 880 кГц длина волны в воде и мягких тканях тела имеет величину порядка 1,6 - 1,8 мм.

Для создания и поддержания ультразвуковой волны требуется постоянная передача в среду энергии источника колебаний. Эта энергия в процессе колебания частиц среды около положения равновесия передается от одной частицы другой так, что в ультразвуковой волне происходит передача энергии без переноса самого вещества.

Количество энергии, переносимое за 1 с через площадку 1 м², перпендикулярную направлению распространения волны, называется ИНТЕНСИВНОСТЬЮ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ. Поскольку величина энергии за 1с есть мощность, то интенсивность равна мощности колебаний, приходящейся на 1м²(Вт/ м²).

Происходящие в ультразвуковой волне колебательные движения частиц вещества характеризуются очень малой амплитудой смещения и чрезвычайно большими ускорениями. Так, например, при частоте 880 кГц частицы тканей тела, в которых распространяется волна с интенсивностью 2 Вт/см² (максимальная интенсивность, используемая при ультразвуковой терапии), колеблются с амплитудой порядка 3,5 10^-6 см. Максимальное ускорение достигает при этом 90 10⁶ см/с², что превышает величину ускорения свободного падения тел почти в 100 тыс. раз.

На колеблющиеся частицы вещества действуют значительные величины переменного (акустического) давления. Так, например, при терапевтическом применении ультразвука с вышеуказанными параметрами амплитуда переменного давления достигает 2,7 атм.

Огромные ускорения и значительные давления, испытываемые частицами среды при ультразвуковых колебаниях, определяют в значительной степени действие ультразвука (в том числе и лечебное) на ткани организма.

При распространении ультразвуковой волны происходят потери энергии на нагрев частиц среды. Интенсивность ультразвука уменьшается при этом по экспоненциальному закону. Для характеристики этого процесса используют понятия «глубина проникновения». Глубина проникновения равна расстоянию до поверхности, на которой интенсивность ультразвуковой волны уменьшилась в е раз (е=2,73 - основание натуральных логарифмов). Поглощение энергии увеличивается с частотой колебаний, соответственно уменьшается глубина проникновения. На частоте 880 кГц глубина проникновения ультразвуковой энергии в мышечные ткани составляет около 5 см, в жировые ткани - около 10 см, в кости - около 0,3 см. Малые потери энергии в слоях жировой ткани и, следовательно, незначительный их нагрев при достаточном проникновении энергии в мышцы обеспечивают хорошие условия для терапевтического применения ультразвука.

Вместе с тем, распределение ультразвуковой энергии между слоями тканей тела имеет характерную особенность, заключающуюся в интенсивном нагреве костных тканей. Это отличает действие ультразвука от действия электромагнитной волны и должно учитываться при проведении процедуры ультразвуковой терапии.

УЗ-колебания находят широкое применение в диагностике и терапии.

В терапии используются такие свойства ультразвука, как химическое, тепловое, бактерицидное и т.д. При лечении ультразвуком наблюдается болеутоляющее, рассасывающее, противовоспалительное действие. При действии УЗ на кожу увеличивается ее проницаемость для лекарственных веществ и т.д. Широкое применение находит УЗ-диагностика при анализе динамических процессов в организме.

Воздействие ультразвуком на ткани организма осуществляется обычно непосредственно путем приложения поверхности ультразвукового излучателя к области, подлежащей воздействию. Такой способ применяется при воздействии на относительно плоские поверхности мягких тканей тела и может быть как неподвижным (стабильным), так и подвижным (лабильным), при котором ультразвуковую головку плавно, массирующим движением перемещают по всей поверхности области воздействия.