Физические основы ультразвуковых исследований Определение Ультразвуком называют механические

Физические основы ультразвуковых исследований. Определение: Ультразвуком называют механические колебания и волны, которые имеют частоты более 20 к. Гц. Методы получения ультразвука 1. Основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте. 2. Основан на магнитострикционном эффекте.

Пластина, стержень (кварц, сегне това соль) Электроды Особенности распространения ультразвука в организме человека. Применение в медицине Для диагностики используют ультразвук с частотами 0. 5 – 15 МГц Для физиотерапии используют ультразвук с частотами 0. 8 - 3 МГц. Распространение ультразвуковых волн в сплошных средах, а также при переходе из одной среды в другую определяются волновым сопротивлением.

Волновым сопротивлением называют величину ρ – плотность среды с – скорость звука Различные биологические ткани (кости, мышцы и т. д. ) имеют различные волновые сопротивления, что приводит к различиям отражения, поглощения и распространения ультразвуковых волн в этих средах. I 0 Iотр Iпрош Среда 1 Среда 2

При рассмотрении распространения ультразвука в среде вводят понятие коэффициента отражения ультразвука R На явлении отражения ультразвука от границы раздела двух сред основан метод эхолокации А-метод (метод локализации неоднородностей в средах). U 1 2 А Δt t

Поглощение ультразвука в биологических средах k – коэффициент поглощения [k] = м-1 , см-1 Ткань f (МГц) k(cм -1) H (см) Вода 1 0, 001 350 2 0, 004 90 Плазма 0, 87 0, 02 17 крови 1, 7 0, 04 8, 7 Кровь 1 0, 01 17 Хрящ 3 1, 45 0, 24 5 2, 2 0, 16 3 0, 85 0, 41 5 1, 05 0, 33 0, 88 0, 71 0, 5 2, 64 6, 3 0, 055 4, 5 9, 2 0, 038 Кожа Кость H – глубина Половинного поглощения (глубина, на которой интенсивность волны убывает в два раза)

Ультразвуковая томография В-метод. Позволяет получать изображение различных сечений исследуемого органа.

Эффекты воздействия ультразвука на биологические среды - - Микровибрации на клеточном и субклеточном уровне разрушение биомакромолекул перестройка и повреждения биологических мембран изменение проницаемости мембран тепловое действие разрушение клеток и микроорганизмов

Эффект Доплера в ультразвуковых исследованиях

источник и приемник неподвижны источник и приемник приближаются источник и приемник удаляются

vи Источник (скорость источника) с Приемник (скорость волны) Источник A АВ= vи Т С Приемник λ/ В λ Длина волны равна расстоянию между точками, имеющими разность фаз 2π За время T волна пройдет расстояние λ, источник расстояние АВ. Фазы точек B и C будут отличаться на 2π, следовательно расстояние равно длине волны λ/ образуемой при движении источника.

В таком случае приемник воспримет волну с длиной: В этом случае наблюдатель воспримет частоту: Таким образом, оказывается, что частота воспринимаемая Наблюдателем (приемником) будет отличаться от частоты исходного сигнала В общем, случае, когда и двигаются и наблюдатель и источник, частота будет такой: с – скорость волны - скорость источника - скорость наблюдателя - частота сигнала

Верхние знаки относятся для сближения источника и приемника, нижние для удаления. Применение эффекта Доплера в медицине Определение скоростей движения тел Движущееся тело УЗотр УЗ Источник УЗ (техническая система)

Разница частот называется Доплеровским сдвигом частоты Скорость ультразвука значительно выше скорости тела , с >> v 0 Применение ультразвука: Определение скорости кровотока, определение скорости движения клапанов и стенок сердца и других органов. Определение продольных размеров глазного яблока, (эхоокулометрия)выявление объемных поражений мозга (опухоли, гематомы, инородные тела) (эхоэнцефалография).

Определение скорости кровотока 1 - Источник ультразвуковых волн 2 - Излучатель 3 - Устройство сравнения частот 4 - УЗ волна 5 - кровеносный сосуд 6 - движущиеся эритроциты 7 - отраженная УЗ волна

Применение Ультразвука в терапии. Физиологические основы Ультразвуковой терапии. 1. Нагрев. Заметный терапевтический эффект возможен при воздействии на коллагеносодержащие ткани. 2. Увеличение растяжимости коллагеносодержащих тканей. Слабое прогревание может вызывать эластичность таких тканей. Показано, что ультразвуковой нагрев приводит к увеличению растяжимости сухожилий. 3. Повышение подвижности суставов. 4. Изменение кровотока. Возможно увеличение кровотока мышечных волокон. Причем эффект может быть нетепловым (не связан с нагревом тканей). 5. Уменьшение мышечного спазма.