Kaj je ultrazvočno? Ultrazvok v medicini. Ultrazvočno zdravljenje

Kljub temu, da proučuje ultrazvočnih valov se je začela pred več kot sto leti, samo zadnje pol stoletja, so se pogosto uporablja v različnih področjih človekovega delovanja. To je zaradi hitrega razvoja tako z zneski in nelinearnih akustične oddelkov, in kvantne elektronike in fizike trdne snovi. Danes ultrazvok - ni samo simbol visokofrekvenčnem področju akustičnih valov, in celotno raziskovalno področje v sodobni fiziki in biologiji, ki je povezana z industrijsko, informacije in merilne tehnike, kot tudi za diagnostiko, kirurške in terapevtskih metod sodobne medicine.

Kaj je to?

Vse zvočne valove je mogoče razdeliti na slišno osebo - frekvence od 16 do 18 tisoč Hz in tiste, ki so izven dosega človeškega zaznavanja - infrardeči in ultrazvočni. Pod infrasound so valovi podobni zvoku, toda z frekvence, spodaj zaznavajo človeško uho. Zgornja meja območja infundiranja je 16 Hz, spodnja meja pa je 0,001 Hz.

Ultrazvok je tudi zvočni valovi, vendar je njihova frekvenca večja od tistega, kar absorbira človeški slušni aparat. Praviloma jih razumemo kot frekvence od 20 do 106 kHz. Njihova zgornja meja je odvisna od medija, v katerem se ti valovi širijo. Torej, v plinskem okolju je meja 106 kHz, v trdnih snoveh in tekočinah pa doseže 1010 kHz. V hrupu dežja, vetra ali slapa, razsvetljave strele in šuma šindra morskih kamenčkov, so ultrazvočne komponente. To je zahvaljujoč sposobnosti zaznavanja in analiziranja valov ultrazvočne palete kitov in delfinov, netopirji in nočni žuželke se orientirajo v vesolje.

Malo zgodovine

Prve študije ultrazvoka (ZDA) so bile izvedene na začetku XIX stoletja, francoski znanstvenik F. Savar (F. Savartov) je, želimo določiti zgornje mejne frekvence slišnosti sistema človeškega sluha. V takih znanih znanstveniki dodatni preiskavi ultrazvočnih valov so nemške W. Wien, Anglež F. Galton, Ruski P. Lebedev s skupino študentov.

Leta 1916, fizik P. Langevin v Franciji, v sodelovanju z ruskim znanstvenikom Konstantin Shilovsky priseljenca, je lahko uporaba kremena za sprejem in ultrazvočno sevanje z morskimi meritev in odkrivanje podvodnih predmetov, kar je omogočilo raziskovalcem ustvariti prvo sonar, ki je sestavljen iz oddajnika in ultrazvočnega sprejemnika. Leta 1925 je ameriški V. Pierce ustvaril napravo, imenovano Piercejevega interferometra, ki z visoko natančnostjo merila hitrosti in absorpcijo ultrazvoka v tekočih in plinskih medijih. Leta 1928 je bil sovjetski znanstvenik S. Sokolov prvi, ki je uporabljal ultrazvočne valove za odkrivanje različnih napak v trdnih, vključno s kovinskimi, teles.

V povojnih 50-60 je, na podlagi teoretične raziskovalne skupine sovjetskih znanstvenikov, ki jih LD Rosenberg čelu začne razširjeno uporabo ultrazvoka v različnih industrijskih in tehnoloških področjih. Ob istem času, zahvaljujoč delu britanskih in ameriških znanstvenikov, kot tudi študij sovjetskih raziskovalcev, kot so Khokhlov, V. Krasilnikov in mnoge druge hitro razvijajoče se znanstvene discipline, kot nelinearnih akustiko.

Približno ob istem času se izvajajo prvi poskusi Američanov za uporabo ultrazvoka v medicini.

Sovjetski znanstvenik Sokolov je v poznih štiridesetih letih prejšnjega stoletja razvil teoretični opis naprave, ki je zasnovala vizualizacijo neprozornih predmetov - "ultrazvočni" mikroskop. Na podlagi teh študij so sredi 1970-ih strokovnjaki s Stanfordske univerze izdelali prototip skenirnega akustičnega mikroskopa.

Značilnosti

Običajne vrste, valovi zvočnega območja, kot tudi ultrazvočni valovi, se držijo fizičnih zakonov. Ampak ultrazvok ima številne funkcije, ki omogočajo široko uporabo na različnih področjih znanosti, medicine in tehnologije:

1. Nizka valovna dolžina. Za najnižjo ultrazvočno območje ne presega nekaj centimetrov, kar povzroči propagacijo signala. V tem primeru je val osredotočen in razširjen z linearnimi žarki.

2. Pomembno obdobje nihanja, zaradi katerega se ultrazvok lahko sproži pulz.

3. V različnih okoljih ultrazvočne vibracije z valovno dolžino, ki ne presega 10 mm, imajo podobne lastnosti kot svetlobnih žarkov, ki omogoča osredotočajo nihanja ustvarjajo izvrstno sevanja, to ne samo v želeno smer za pošiljanje energije, ampak tudi, da se osredotočajo na zahtevani volumen.

4. Z majhno amplitudo je mogoče pridobiti visoke vrednosti energije vibracij, kar omogoča nastanek visokoenergetskih ultrazvočnih polj in nosilcev brez uporabe velike opreme.

5. Pod vplivom ultrazvoka na okolje obstaja veliko specifičnih fizikalnih, bioloških, kemijskih in medicinskih učinkov, kot so:

• razpršitev;
• kavitacija;
• razplinjevanje;
• lokalno ogrevanje;
• dezinfekcijo in množino. drugo

Vrste

Vse ultrazvočne frekvence so razdeljene v tri vrste:

• ULF - nizek, s frekvenco od 20 do 100 kHz;
• UHF - srednja frekvenca - od 0,1 do 10 MHz;
• UZVCH - visokofrekvenca - od 10 do 1000 MHz.

Danes je praktična uporaba ultrazvoka predvsem uporaba nizkointenzivnih valov za merjenje, nadzor in raziskovanje notranje strukture različnih materialov in izdelkov. Visoke frekvence se uporabljajo za aktivno vplivanje na različne snovi, kar omogoča spreminjanje njihovih lastnosti in strukture. Diagnoza in zdravljenje mnogih bolezni z ultrazvokom (z uporabo različnih frekvenc) je ločena in aktivno razvija smer sodobne medicine.

Kje se uporablja?

V zadnjih desetletjih ne zanima samo znanstveni teoretiki ultrazvok, temveč tudi praktikanti, ki ga vse bolj uvajajo v različne vrste človeške dejavnosti. Danes se ultrazvočne naprave uporabljajo za:

V sodobnem svetu je ultrazvok pomembno tehnološko orodje v industrijskih sektorjih, kot so:

• metalurški;
• kemični;
• kmetijski;
• tekstil;
• hrana;
• farmakološki;
• strojno in instrumentalno oblikovanje;
• petrokemične, predelovalne in druge.

Poleg tega se ultrazvok vedno bolj uporablja v medicini. O tem bomo govorili v naslednjem poglavju.

Uporaba v medicini

V sodobni praktični medicini obstajajo tri glavne smeri uporabe ultrazvoka različnih frekvenc:

1. Diagnostika.

2. Terapevtski.

3. Kirurški.

Podrobneje bomo podrobneje preučili vsako od teh treh smeri.

Diagnostika

Ena najsodobnejših in informativnih metod medicinske diagnostike je ultrazvok. Njegove nedvomne prednosti so: minimalen vpliv na človeška tkiva in visoka informativnost.

Kot smo že omenili, je ultrazvok zvočni val, ki se razmnožuje v homogenem mediju rektilinearno in s konstantno hitrostjo. Če so na poti, obstajajo regije z različnimi zvočnimi gostotami, se odražajo nekatere vibracije, drugi del pa je prekrit, medtem ko nadaljuje svojo rektilinearno gibanje. Tako je večja razlika v gostoti mejnega medija, se odražajo bolj ultrazvočne vibracije. Sodobne metode ultrazvokov lahko razdelimo na lokacijske in prosojne.

Lokacija ultrazvoka

V postopku takega preiskovanja se zabeležijo impulzi, ki se odražajo iz meja medija z različnimi zvočnimi gostotami. S pomočjo gibljivega senzorja lahko nastavite velikost, mesto in obliko predmetnega predmeta.

Translucency

Ta metoda temelji na dejstvu, da različna tkiva človeškega telesa drugače absorbirajo ultrazvok. Med preiskavo notranjega organa se nanjo posreduje val z določeno intenziteto, po kateri posebni senzor registrira preneseni signal s hrbtne strani. Slika skeniranega predmeta se reproducira na podlagi spremembe intenzitete signala na "input" in "output". Prejete informacije obdeluje in pretvori računalnik v obliki ehograma (krivulje) ali sonogram - dvodimenzionalno sliko.

Dopplerjeva metoda

To je najbolj aktivno razvijajoča se diagnostična metoda, v kateri se uporablja impulzni in zvezni ultrazvok. Dopplerografija se pogosto uporablja v porodništvu, kardiologiji in onkologiji, saj vam omogoča sledenje najmanjšim spremembam kapilar in majhnih krvnih žil.

Področja uporabe za diagnozo

Danes se ultrazvočne metode vizualizacije in merjenja najbolj uporabljajo na področjih medicine kot:

• porodništvo;
• oftalmologija;
• kardiologija;
• nevrologija novorojenčkov in dojenčkov;
• pregled notranjih organov:

- ultrazvok ledvic;

- jetra;

- žolčnik in kanali;

- ženski reproduktivni sistem;

• diagnostika zunanjih in skoraj površinskih organov (ščitnice in mlečne žleze).

Uporaba v terapiji

Glavni terapevtski učinek ultrazvokov je zaradi sposobnosti, da prodre v človeška tkiva, jih ogreje in ogreje, izvaja mikromasažo posameznih področij. ZDA se lahko uporabljajo za neposredne in posredne učinke na težišče bolečine. Poleg tega imajo ti valovi pod določenimi pogoji baktericidne, protivnetne, analgetske in spazmolitske učinke. Ultrazvok, ki se uporablja za terapevtske namene, je pogojno razdeljen na nihanja visoke in nizke intenzitete. To so valovi z nizko intenziteto, ki se najpogosteje uporabljajo za stimulacijo fizioloških reakcij ali manjšega, neškodljivega ogrevanja. Zdravljenje z ultrazvokom je dalo pozitivne rezultate pri boleznih, kot so:

• artroza;
• artritis;
• mialgija;
• spondilitis;
• nevralgija;
• razjede in trofični ulkusi;
• Bechterewova bolezen;
• obliteratni endarteritis.

V teku so študije, med katerimi se ultrazvok uporablja za zdravljenje Menierejeve bolezni, emfizem pljuč, razjede dvanajstnika in želodca, bronhialne astme, otoskleroze.

Ultrazvočna kirurgija

Sodobna operacija, ki uporablja ultrazvočne valove, je razdeljena na dve smeri:

- selektivno uničevanje tkivnih mest s posebnimi nadzorovanimi ultrazvočnimi valovi visoke intenzitete s frekvencami od 10⁶ do 10⁷ Hz;

- Uporaba kirurškega instrumenta z uvedbo ultrazvočnih vibracij od 20 do 75 kHz.

Primer izbirne ultrazvočne kirurgije je lahko razdrobljenost ultrazvoka v ledvičnih kamnih. V postopku takega neinvazivnega delovanja ultrazvočni val deluje na kamen skozi kožo, to je zunaj človeškega telesa. Žal takšna kirurška metoda ima številne omejitve. Ne uporabljajte drobljenja z ultrazvokom v naslednjih primerih:

- nosečnice v vsakem trenutku;

- če je premer kamnov več kot dva centimetra;

- za vse nalezljive bolezni;

- v prisotnosti bolezni, ki motijo ​​normalno koagulacijo krvi;

- v primeru resnih poškodb kostnega tkiva.

Kljub temu, da se ultrazvočno odstranjevanje ledvičnih kamnov izvaja brez kirurških rezov, je precej boleče in se izvaja v splošni ali lokalni anesteziji.

Kirurški ultrazvočni instrumenti se ne uporabljajo samo za manj boleče disekcije kosti in mehkih tkiv, temveč tudi za zmanjšanje izgube krvi. Obrnimo si oči proti zobozdravstvu. Ultrazvočni zobni kamni odstranijo manj bolečine, vse druge manipulacije zdravnika pa so precej lažje. Poleg tega se v traumi in ortopedski praksi ultrazvok uporablja za obnovo integritete lomljenih kosti. Med take operacije je prostor med delci kosti napolnjen s posebnim sestavka, ki sestoji iz kosti čipov in posebno tekočo umetno snovjo, in nato sonificiramo, pri čemer so vsi sestavni deli trdno povezani. Tisti, ki so bili operirani, v katerem se ultrazvok uporablja, pustite ocene so različni - tako pozitivne kot negativne. Vendar pa je treba opozoriti, da so zadovoljni bolniki še vedno večji!