Ултразвукът е какво? Ултразвук в медицината. Ултразвуково лечение

Въпреки факта, че изучава ултразвукови вълни започва преди повече от сто години, само на последния половин век, те са били широко използвани в различни области на човешката дейност. Това се дължи на бързото развитие както на квантовата и нелинейни акустични секции и квантовата електроника и физика на твърдото тяло. Днес ултразвук - не е само символ на висока честота поле на звукови вълни, както и цялата научна област в съвременната физика и биология, който е свързан с промишлени, информация и технологии за измерване, както и диагностични, хирургични и терапевтични методи на съвременната медицина.

Какво е това?

Всички звукови вълни могат да бъдат разделени в чуваем човека - с честота от 16 Hz до 18 хиляди души, и тези, които са извън обхвата на човешкото възприятие. - инфрачервена и ултразвук. Под инфразвука има вълни, подобни на звука, но с честоти, по-долу възприемано от човешкото ухо. Горната граница на инфразвука е 16 Hz, а долната граница е 0.001 Hz.

Ултразвукът също е звук вълни, но само тяхната честота е по-висока от това, което човешкото слухов апарат може да поеме. Като правило те се разбират като честоти от 20 до 106 kHz. Горната им граница зависи от средата, в която се разпространяват тези вълни. Така че в газовата среда границата е 106 kHz, а в твърдите вещества и течностите достига 1010 kHz. В шума на дъжд, вятър или водопад, излъчвания от мълнии и шумолене на чакъл от морски камъчета, има ултразвукови компоненти. Това е благодарение на способността да се възприемат и анализират вълните от ултразвуковата гама от китове и делфини, прилепите и нощните насекоми се ориентират в пространството.

Малко история

Първите проучвания с ултразвук (САЩ) са проведени в началото на XIX век от френския учен F. Savart (F. Savart), който се стреми да определи горната граница на честотата на чуваемост на човешкия слухов апарат. В по-нататъшното проучване на ултразвукови вълни, такива известни учени като германец W. Wyn, англичанин F. Galton, руски П. Лебедев с група ученици.

През 1916 г., физик П. Langevin във Франция, в сътрудничество с руски учен Константин Shilovsky имигрант, е в състояние да използва кварцов за приемане и ултразвук за морски измервания и откриване на подводни обекти, което позволи на учените да създадат първия сонар, състоящ се от предавател и ултразвуково приемник. През 1925 г. американският В. Пиърс създава устройство, наречено Pierce интерферометър, което измерва с висока точност скоростите и абсорбцията на ултразвук в течни и газообразни среди. През 1928 г. съветският учен С. Соколов е първият, който използва ултразвукови вълни за откриване на различни дефекти в твърди, включително метални, тела.

В следвоенния 50-60-те години, въз основа на теоретични изследвания екип от съветски учени, ръководени от LD Розенберг започва широко използване на ултразвук в различни индустриални и технологични области. В същото време, благодарение на работата на британски и американски учени, както и изследвания на съветските учени, като Khokhlov, В. Красилников и много други бързо развиващи се научна дисциплина, като нелинейни акустика.

Приблизително в същото време се предприемат първите опити на американците да използват ултразвук в медицината.

Соколов, съветски учен в края на четиридесетте години на миналия век, разработен теоретичното описание на устройството, предназначена за визуализация на непрозрачни обекти - "ултразвуков" микроскоп. Въз основа на тези проучвания в средата на 70-те години специалистите от Станфордския университет създадоха прототип на сканиращ акустичен микроскоп.

Удобства

Имайки обща природа, вълните на звуковия диапазон, както и ултразвуковите вълни, се подчиняват на физическите закони. Но ултразвукът има редица характеристики, които му позволяват да се използва широко в различни области на науката, медицината и технологиите:

1. Ниска дължина на вълната. За най-ниския диапазон на ултразвук, той не надвишава няколко сантиметра, причинявайки разпространението на сигнала от лъча. В този случай вълната се фокусира и разпространява чрез линейни греди.

2. Незначителен период на колебание, поради което ултразвукът може да бъде излъчен импулсен.

3. В различни среди ултразвукови вибрации с дължина на вълната не повече от 10 mm, има свойства, подобни на светлинните лъчи, което позволява фокусиране трептения генерира насочени лъчи, т.е. не само в желаната посока за изпращане на енергия, но също така да се фокусират в необходимия обем.

4. При малка амплитуда е възможно да се получат високи стойности на вибрационната енергия, която позволява създаването на високоенергийни ултразвукови полета и греди без използване на големи съоръжения.

5. Под въздействието на ултразвук върху околната среда има много специфични физически, биологични, химически и медицински ефекти като:

• дисперсия;
• кавитация;
• обезгазяване;
• локално отопление;
• дезинфекция и множествено число. и др.

видове

Всички ултразвукови честоти са разделени на три типа:

• ULF - ниско, с обхват от 20 до 100 kHz;
• UHF - средна честота - от 0,1 до 10 MHz;
• UZVCH - висока честота - от 10 до 1000 MHz.

Днес практическото използване на ултразвук е предимно използването на вълни с ниска интензивност за измерване, контрол и изследване на вътрешната структура на различни материали и продукти. Високочестотните се използват за активно въздействие върху различни вещества, което позволява промяна на техните свойства и структура. Диагнозата и лечението на много заболявания чрез ултразвук (с използване на различни честоти) е отделна и активно развиваща се посока на съвременната медицина.

Къде се прилага?

През последните десетилетия не само научните теоретици се интересуват от ултразвук, но и практикуващите, които все повече го въвеждат в различни видове човешка дейност. Днес ултразвукови устройства се използват за:

В съвременния свят ултразвукът е важен технологичен инструмент в такива индустриални сектори като:

• желязо и стомана;
• химически;
• Селското стопанство;
• текстил;
• храна;
• фармакологична;
• машина и инструмент;
• петрохимия, преработка и др.

В допълнение, ултразвукът се използва все повече в медицината. Ще говорим за това в следващия раздел.

Употреба в медицината

В съвременната практическа медицина има три основни направления за използване на ултразвук с различни честоти:

1. Диагностика.

2. Терапевтични.

3. Хирургически.

Нека разгледаме по-подробно всяко от тези три направления.

диагностика

Един от най-модерните и информативни методи за медицинска диагностика е ултразвукът. Нейните несъмнени предимства са: минимално въздействие върху човешките тъкани и висока информираност.

Както вече беше споменато, ултразвукът е звукова вълна, разпространяваща се в хомогенна среда праволинейно и при постоянна скорост. Ако по пътя им има области с различни акустични плътности, някои от вибрациите се отразяват, а другата част се пречупва, като продължава праволинейно движение. По този начин, колкото по-голяма е разликата в плътността на граничната среда, толкова по-ултразвукови вибрации се отразяват. Съвременните методи на ултразвук могат да бъдат разделени на локализирани и полупрозрачни.

Ултразвукова локация

В процеса на такова изследване се записват импулси, отразени от границите на средата с различни акустични плътности. С помощта на подвижен датчик можете да зададете размера, местоположението и формата на изследвания обект.

полупрозрачност

Този метод се основава на факта, че различни тъкани на човешкото тяло по различен начин абсорбират ултразвук. По време на изследването на вътрешен орган се изпраща вълна с определена интензивност, след което специален сензор регистрира предавания сигнал от задната страна. Картината на сканирания обект се възпроизвежда въз основа на промяна в интензитета на сигнала при "вход" и "изход". Получената информация се обработва и трансформира от компютър под формата на ехограма (крива) или синограма - двуизмерно изображение.

Доплеров метод

Това е най-активно развиващия се диагностичен метод, при който се използва както импулсен, така и постоянен ултразвук. Доплер широко използвани в акушерството, кардиология и онкологията, тъй като позволява на пистата дори незначителни промени в капилярите и малките кръвоносни съдове.

Области на приложение за диагностика

Днес ултразвукови методи на визуализация и измервания са най-широко използвани в такива области на медицината като:

• акушерство;
• офталмологията;
• кардиология;
• неврология на новородени и кърмачета;
• изследване на вътрешните органи:

- ултразвук на бъбреците;

- черен дроб;

- жлъчен мехур и канали;

- женска репродуктивна система;

• диагностика на външни и близки повърхностни органи (тироидни и млечни жлези).

Употреба в терапията

Основният терапевтичен ефект на ултразвука се дължи на неговата способност да прониква в човешките тъкани, да ги затопля и затопля, да извършва микромасаж на отделни области. САЩ могат да бъдат използвани както за директни, така и за индиректни ефекти върху болката. Освен това, при определени условия тези вълни имат бактерицидни, противовъзпалителни, аналгетични и спазмолитични ефекти. Ултразвукът, използван за терапевтични цели, условно се разделя на трептения с висока и ниска интензивност. Това са вълни с нисък интензитет, които най-често се използват за стимулиране на физиологични реакции или незначителни, незастрашаващи нагряване. Лечението с ултразвук даде положителни резултати при такива заболявания като:

• артрит;
• артрит;
• миалгия;
• спондилит;
• невралгия;
• варикозни и трофични язви;
• Болест на Бехтерев;
• заличава се ентерит.

Проучванията са в ход, по време на които се използва ултразвук за лечение на болестта на Meniere, емфизема на белите дробове, язви на дванадесетопръстника и стомаха, бронхиална астма, отосклероза.

Ултразвукова операция

Модерната хирургия, използваща ултразвукови вълни, е разделена на две направления:

- селективно унищожаване на тъканни места чрез специално контролирани ултразвукови вълни с висока интензивност с честоти от 10⁶ до 10⁷ Hz;

- Използване на хирургически инструмент с налагане на ултразвукови вибрации от 20 до 75 kHz.

Пример за изборна ултразвукова операция може да бъде фрагментацията на ултразвук в камъните в бъбреците. В процеса на такава неинвазивна операция ултразвуковата вълна действа върху камъка през кожата, т.е. извън човешкото тяло. За съжаление такъв хирургически метод има редица ограничения. Не използвайте ултразвуково смачкване в следните случаи:

- бременни жени по всяко време;

- ако диаметърът на камъните е повече от два сантиметра;

- за всяка инфекциозна болест;

- в присъствието на заболявания, които нарушават нормалната коагулация на кръвта;

- в случай на тежки лезии на костна тъкан.

Въпреки факта, че ултразвуковото отстраняване на камъни в бъбреците се извършва без хирургични инцизии, то е доста болезнено и се извършва под обща или местна анестезия.

Хирургичните ултразвукови инструменти се използват не само за по-малко болезнени дисекции на костите и меките тъкани, но и за намаляване на загубата на кръв. Нека да обърнем поглед към стоматологията. Ултразвуковите зъбни камъни се отстраняват по-малко болезнено, а всички други манипулации на лекаря се извършват много по-лесно. Освен това, при травмата и ортопедичната практика, ултразвукът се използва за възстановяване на целостта на счупените кости. По време на тези операции пространството между костните фрагменти се запълва със специален състав, състоящ се от костни стърготини и специална течна пластмаса, след което те се обработват с ултразвук, така че всички компоненти са здраво свързани. Тези, които са претърпели хирургични интервенции, по време на които е използван ултразвук, оставят показанията различни - както положителни, така и отрицателни. Трябва обаче да се отбележи, че удовлетворените пациенти са още повече!