Što je ultrazvuk? Ultrazvuk u medicini. Ultrazvučni tretman

Unatoč činjenici da proučava ultrazvučnih valova započela je prije više od stotinu godina, samo posljednjih pola stoljeća, su naširoko koristi u različitim područjima ljudske djelatnosti. To je zbog brzog razvoja i na visinu i nelinearnih akustičnih dijelova i kvantne elektronike i fizike čvrstog stanja. Danas ultrazvuk - nije samo simbol visoke frekvencije akustični val terenu, a cijeli istraživački prostor u modernoj fizici i biologiji, koja je povezana s industrijskim, informacija i mjerenja tehnologije, kao i dijagnostičke, kirurške i terapijskih metoda moderne medicine.

Što je ovo?

Svi se zvučni valovi mogu podijeliti na zvučni znak osobe - frekvencije od 16 do 18 tisuća Hz, a one koji nisu u rasponu ljudske percepcije - infra- i ultrazvuk. Pod infrasound valovi su slični zvuku, ali s frekvencije, dolje percipiraju ljudski uho. Gornja granica infrasusnog područja je 16 Hz, a donja granica je 0.001 Hz.

Ultrazvuk je i zvučni val, ali samo njihova učestalost veća je od onoga što ljudska pomoć pri slušanju može apsorbirati. U pravilu, oni se podrazumijevaju kao frekvencije od 20 do 106 kHz. Njihova gornja granica ovisi o mediju u kojem se ti valovi šire. Dakle, u plinskom okruženju granica je 106 kHz, a u krutinama i tekućinama ona doseže 1010 kHz. U buku kiše, vjetra ili vodopada, ispuštanja munje i šuštanja šljunka morskih šljunaka, postoje ultrazvučni dijelovi. Zahvaljujući sposobnosti da percipiraju i analiziraju valove ultrazvučnog asortimana kitova i dupina, šišmiši i noćni insekti orijentirani su u prostor.

Malo povijesti

Prve studije ultrazvuka (US) su provedena na početku francuskog znanstvenika XIX stoljeća F. Savar (F. Savartov), ​​tražimo da se odredi gornja granica frekvencije čujnosti ljudskog sustava sluha. U daljnjoj studiji ultrazvučnih valova, poznatih znanstvenika poput njemačkog W. Wyn, Engleza F. Galton, ruski P. Lebedev s grupom studenata.

Godine 1916., fizičar P. Langevin u Francuskoj, u suradnji s ruskom znanstveniku Konstantin Shilovsky imigranta, bio u mogućnosti koristiti kvarca za primanje i ultrazvučne radijacije do morskih mjerenja i otkrivanje podvodnih objekata, što je omogućilo istraživačima da stvoriti prvi sonar, koji se sastoji od predajnika i ultrazvuk prijemnik. Godine 1925, američki W. Pierce stvorio uređaj nazvan interferometrijski Pierce danas se mjeri s velikom točnošću i brzinom apsorpcije ultrazvuka u tekućem i plinovitom mediju. U 1928, sovjetski znanstvenik, Sokolov bio prvi koristiti ultrazvučnih valova za otkrivanje raznih nedostataka u krute tvari, uključujući željezo, tijelima.

U poslijeratnom 50-60-a, na temelju teoretske istraživačkog tima sovjetskih znanstvenika na čelu s LD Rosenberg počinje široko korištenje ultrazvuka u različitim industrijskim i tehnološkim područjima. Istovremeno, zahvaljujući radu britanskih i američkih znanstvenika, kao i istraživanja sovjetskih istraživača, kao što su Khokhlov, V. Krasilnikov i mnoge druge brzo razvija znanstvene discipline kao što su nelinearne akustike.

Oko približno istodobno počinju prvi pokušaji Amerikanaca da koriste ultrazvuk u medicini.

Sovjetski znanstvenik Sokolov krajem četrdesetih godina prošlog stoljeća razvio je teorijski opis uređaja dizajniran za vizualizaciju neprozirnih objekata - "ultrazvučni" mikroskop. Na temelju tih studija, sredinom 1970-ih, stručnjaci sa Sveučilišta Stanford stvorili su prototip skeniranja akustičnog mikroskopa.

Značajke

Imajući zajedničku prirodu, valovi zvučnog raspona, kao i ultrazvučni valovi, poštuju fizičke zakone. Ali ultrazvuk ima niz značajki koje mu omogućuju široko korištenje u različitim područjima znanosti, medicine i tehnologije:

1. Niske valne duljine. Za najniži ultrazvučni raspon, ona ne prelazi nekoliko centimetara, što uzrokuje propuštanje signala signala. U ovom slučaju, val je usredotočen i propagiran linearnim snopovima.

2. Beznačajno razdoblje oscilacije, zbog čega se ultrazvučni puls može emitirati.

3. U različitim okruženjima ultrazvučne vibracije s valnom duljinom ne prelazi 10 mm, imaju svojstva slična zrake svjetlosti, što omogućuje fokusiranje oscilacije generirati usmjereno zračenje, tj ne samo u željenom smjeru za slanje energije, ali i da ga se fokusiraju na potrebnom volumenu.

4. S malom amplitudom, moguće je dobiti visoku vrijednost energije vibracija, koja omogućuje stvaranje visokoenergetskih ultrazvučnih polja i greda bez korištenja velike opreme.

5. Pod utjecajem ultrazvuka na okoliš postoje mnogi specifični fizički, biološki, kemijski i medicinski učinci, kao što su:

• disperzije;
• kavitacija;
• otplinjavanje;
• lokalno grijanje;
• dezinfekciju i množinu. et al.

vrste

Sve ultrazvučne frekvencije podijeljene su u tri vrste:

• ULF - niska, s rasponom od 20 do 100 kHz;
• UHF - srednje frekvencije - od 0,1 do 10 MHz;
• UZVCH - visoka frekvencija - od 10 do 1000 MHz.

Danas je praktična primjena ultrazvuka prije svega uporaba valova niskih intenziteta za mjerenje, kontrolu i istraľivanje unutarnje strukture različitih materijala i proizvoda. Visokofrekventni se koriste za aktivno djelovanje na različite tvari, što omogućuje mijenjanje njihovih svojstava i strukture. Dijagnoza i liječenje mnogih bolesti ultrazvukom (koristeći različite frekvencije) je zaseban i aktivno razvijen smjer moderne medicine.

Gdje se primjenjuje?

U posljednjih nekoliko desetljeća, ultrazvuk zainteresiranih ne samo znanstvenih teoretičara, ali sve više i aktivnije prakticiraju ga implementirati u različite vrste ljudske djelatnosti. Danas se ultrazvučni uređaji koriste za:

U suvremenom svijetu, ultrazvuk je važan tehnološki alat u takvim industrijskim sektorima kao što su:

• željeza i čelika;
• kemijski;
• Poljoprivreda;
• tekstil;
• hrana;
• farmakološka;
• stroj i izrada instrumenta;
• petrokemijska, prerada i ostali.

Osim toga, ultrazvuk se sve više koristi u medicini. O tome ćemo razgovarati u sljedećem odjeljku.

Koristite u medicini

U suvremenoj praktičnoj medicini postoje tri glavna smjera upotrebe ultrazvuka različitih frekvencija:

1. Dijagnostički.

2. Terapeutski.

3. Kirurški.

Razmotrimo detaljnije svako od ovih tri smjera.

dijagnostika

Jedna od najmodernijih i informativnijih metoda medicinske dijagnostike je ultrazvuk. Njegove nedvojbene prednosti su: minimalni utjecaj na ljudsko tkivo i visoku informativnost.

Kao što je već spomenuto, ultrazvuk je zvučni val koji se propagira u homogenoj sredini pravocrtno i konstantnom brzinom. Ako na svom putu postoje regije različite akustičke gustoće, odražavaju se neke od vibracija, a drugi dio je prekinut, pravocrtno kretanje. Dakle, što je veća razlika u gustoći graničnih medija, više se reflektiraju vibracije ultrazvukom. Suvremene metode ultrazvuka mogu se podijeliti na lokacijske i prozirne.

Mjesto ultrazvuka

U procesu takve istrage zabilježeni su impulsi od granica medija s različitim akustičnim gustoćama. Pomoću pokretnog senzora možete postaviti veličinu, položaj i oblik predmeta koji se razmatra.

prozirnost

Ova metoda temelji se na činjenici da različita tkiva ljudskog tijela različito apsorbiraju ultrazvuk. Tijekom istrage unutarnjeg organa šalje se val s određenim intenzitetom, nakon čega poseban senzor registrira preneseni signal sa stražnje strane. Slika skeniranog objekta se reproducira na temelju promjene intenziteta signala na "ulazu" i "izlaznom". Primljene informacije obrađuju i transformiraju računalo u obliku echogram (krivulje) ili sonogram - dvodimenzionalna slika.

Dopplerova metoda

Ovo je najaktivnije dijagnostička metoda u kojoj se koristi i pulsirani i kontinuirani ultrazvuk. Doppler naširoko koristi u opstetriciju kardiologije i onkologiju, jer omogućuje zapis čak i manje promjene u kapilarama i malih krvnih žila.

Područja primjene za dijagnozu

Danas su ultrazvučni načini vizualizacije i mjerenja najčešće korišteni u takvim područjima medicine kao što su:

• opstetricije;
• oftalmologija;
• kardiologiju;
• neurologija novorođenčadi i dojenčadi;
• pregled unutarnjih organa:

- ultrazvuk bubrega;

- jetre;

- žučni mjehur i kanali;

- ženski reproduktivni sustav;

• dijagnostika vanjskih i približno površinskih organa (štitnjače i mliječne žlijezde).

Koristite se u terapiji

Glavni terapeutski učinak ultrazvuka je zbog njegove sposobnosti prodiranja u ljudska tkiva, zagrijavanja i zagrijavanja, za obavljanje micromasaže pojedinih područja. SAD se mogu koristiti i za izravne i neizravne učinke na fokus boli. Nadalje, pod određenim uvjetima, ti valovi imaju baktericidne, protuupalne, analgetičke i spazmolitičke efekte. Ultrazvuk koji se koristi u terapeutske svrhe uvjetno je podijeljen na oscilacije visokog i niskog intenziteta. To su valovi s niskim intenzitetom koji se najčešće koriste za poticanje fizioloških reakcija ili manje, bez štetnog zagrijavanja. Liječenje ultrazvukom daje pozitivne rezultate u takvim bolestima kao što su:

• artritis;
• artritis;
• mialgija;
• spondilitis;
• neuralgiju;
• varikoznih i trofičnih ulkusa;
• Bechterewova bolest;
• uništavanje endarteritisa.

U tijeku su studije, tijekom kojih se ultrazvuk koristi za liječenje Meniereove bolesti, emfizem pluća, ulkus dvanaesnika i želuca, bronhijalna astma, otoskleroza.

Ultrazvučna operacija

Suvremena kirurgija pomoću ultrazvučnih valova podijeljena je u dva smjera:

- selektivno uništavaju tkiva mjesta posebnim kontroliranim ultrazvučnim valovima visokog intenziteta s frekvencijama od 10⁶ do 10⁷ Hz;

- Korištenje kirurškog instrumenta s nametanjem ultrazvučnih vibracija od 20 do 75 kHz.

Primjer izborne ultrazvučne operacije može biti fragmentacija ultrazvuka u bubrežnom kamenu. U procesu takve neinvazivne operacije, ultrazvučni val djeluje na kamen kroz kožu, tj. Izvan ljudskog tijela. Nažalost, takva kirurška metoda ima niz ograničenja. Ne koristite ultrazvučno drobljenje u sljedećim slučajevima:

- trudnice u bilo koje vrijeme;

- ako je promjer kamenja veći od dva centimetra;

- za sve zarazne bolesti;

- u prisutnosti bolesti koje ometaju normalnu koagulaciju krvi;

- u slučaju teških lezija koštanog tkiva.

Unatoč činjenici da je uklanjanje bubrežnih kamenaca ultrazvukom se obavlja bez reza, to je vrlo bolno i obavlja se u općoj ili lokalnoj anesteziji.

Kirurški ultrazvučni instrumenti koriste se ne samo za manje bolne disekcije kostiju i mekih tkiva nego i za smanjenje gubitka krvi. Skrenimo pogled prema stomatologiji. Ultrazvučni zubni kamenci manje su bolno uklonjeni, a sve druge manipulacije liječniku se prenose mnogo lakše. Osim toga, u traumi i ortopedskoj praksi ultrazvuk se koristi za vraćanje integriteta slomljenih kostiju. Za takve operacije prostor između koštanih ulomaka je ispunjen s posebnim sastavom čine komadiće kosti i posebni tekućeg plastičnog materijala, a zatim obrađena ultrazvukom, pri čemu su svi dijelovi čvrsto povezani. Oni koji su podvrgnuti kirurškim intervencijama, tijekom kojih je korišten ultrazvuk, ostavljaju izjave različitim - i pozitivnim i negativnim. Međutim, valja napomenuti da su zadovoljni pacijenti još više!