Применение ультразвука в биологии и медицине Исполнитель: Пьянкова З. А. , ЕНМ-251 -707
Ультразвук. Основные физические параметры Ультразвук – высокочастотные механические колебания частиц среды, которые распространяются в ней в виде попеременных сжатий и разрежений вещества. Частота ультразвуковых колебаний лежит в неслышном акустическом диапазоне (выше 20 000 Гц). Частота колебаний – число чередований сжатий и разряжений в единицу времени. Единица измерения в СИ – герц (Гц). 1 Гц – одно колебание в секунду. В терапевтической практике ультразвук используют в диапазоне частот 800 -3000 к. Гц (1 к. Гц=1000 Гц). Глубина проникновения УЗ-колебаний зависит от их частоты. Чем больше частота колебаний, тем меньше глубина проникновения и наоборот. vпри частоте 1600 -3000 к. Гц ультразвук проникает на глубину 1 -1, 5 см (поглощается кожей). vпри частоте 800 -900 к. Гц – на 4 -5 см. vпри частоте 20 -45 к. Гц проникает на глубину 8 -14 см.
Ультразвук. Основные физические параметры Интенсивность ультразвуковых колебаний – это количество энергии, проходящее через 1 см² площади излучателя аппарата в течение 1 секунды. Ед. измер. в системе СИ – Вт/см². Применяемую в физиотерапевтической и косметологической практике интенсивность ультразвуковых колебаний условно подразделяют на: • малую(0, 05 -0, 4 Вт/см²) – стимулирующее действие • среднюю(0, 5 -0, 8 Вт/см²) – корригирующее действие (противовоспалительное, обезболивающее) • большую(0, 9 -1, 2 Вт/см²) – рассасывающее действие.
Скорость распространения звуковой волны Кость 4080 м/с Ткань 1540 м/с Воздух 330 м/с Скорость Чем ближе молекулы вещества (выше плотность), тем лучше вещество проводит звук. Скорость распространения ультразвуковой волны необходимо знать для вычисления расстояний между объектами, а также нахождения глубины их залегания. Средняя скорость распространения УЗ в мягких тканях 1540 м/с.
Специфические особенности ультразвука q. Малая длина волны. Для самого низкого ультразвукового диапазона длина волны не превышает в большинстве сред нескольких сантиметров. Малая длина волны обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя ультразвук распространяется в виде пучков по размеру близких к размеру излучателя. q. Малый период колебаний, что позволяет излучать ультразвук в виде импульсов и осуществлять в среде точную временную селекцию распространяющихся сигналов. q. Возможность получения высоких значений энергии колебаний при малой амплитуде. Это позволяет создавать УЗ пучки и поля с высоким уровнем энергии, не требуя при этом крупногабаритной аппаратуры. q. В ультразвуковом поле развиваются значительные акустические течения. Поэтому воздействие ультразвука на среду порождает специфические эффекты: физические, химические, биологические и медицинские. Такие как кавитация, звукокапиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и др. q. Ультразвук неслышим и не создаёт дискомфорта обслуживающему персоналу.
Механизм действия ультразвука Механический фактор Смена фаз сжатия и разрежения вещества при прохождении УЗ-колебаний, с переменным акустическим давлением. Микромассаж клеток и тканей, изменение функционального состояния клеток: повышается проницаемость клеточных мембран, усиливаются процессы диффузии и осмоса, изменяется кислотно-щелочное равновесие, пространственное взаимоотношение субмикроскопических структур в клетке. Термический фактор Физико-химический фактор УЗ-колебания вызывают сложные изико-химические ф реакции в тканях. Они ускоряют перемещение биологических молекул в клетках, что увеличивает вероятность их участия в метаболических процессах. Этому же способствует разрыв слабых межмолекулярных связей, переход ионов и биологически активных соединений в свободное состояние. При увеличении интенсивности ультразвука на границе неоднородных биологических сред образуются сильно затухающие поперечные волны и выделяется значительное количество тепла. Из-за поглощения энергии ультразвуковых колебаний в тканях происходит повышение температуры. Повышение температуры в тканях способствует расширению кровеносных и лимфатических сосудов, увеличивается объемный кровоток в тканях, повышается степень их оксигенации и интенсивности метаболизма. Проявляется противовоспалительное и рассасывающее действие УЗ.
Ультразвуковые исследования в медицине Принцип работы ультразвуковой системы В медицинской ультразвуковой диагностике используют частоты диапазона от 2 до 10 МГц. Конкретное значение определяется объектом исследования: для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, а также полости малого таза используется частота 2, 5 – 3, 5 МГц, а для исследования щитовидной железы – 7, 5 МГц.
Получение изображения при УЗИ Сильное отражение (высокая плотность ткани): гиперэхогенные структуры (белые) – кости, диафрагма, кокременты. Отражение слабее – эхогенные структуры (серые) – большинство плотных органов, мышцы. Слабое отражение – гипоэхогенные структуры (темные) – кровь, жидкость внутри мочевого и желчного пузырей.
Ультразвуковые исследования в медицине Частота датчика и разрешение ↓ частоты= ↑ глубины проникновения. 3 МГц-датчик проникнет глубоко в тело, однако разрешение полученной картинки хуже, чем при использовании 12 МГц. ↑ частоты = ↑ разрешения 12 МГц – датчик: высокое разрешение, но минимальная глубина. Удобен на шее и в подмышечной области.
Режим воздействия, растространение УЗ-волн Режим воздействия может быть непрерывным и импульсным. При непрерывном режиме ультразвук в виде непрерывного потока направляют в ткани. Непрерывный режим работы, сопровождающийся большим выделением тепла, используется для повышения интенсивности воздействия. При импульсном режиме посылаемая энергия чередуется с паузами. Импульсные режимы используют для достижения нетепловых эффектов. Ультразвуковые волны распространяются перпендикулярно от пластины излучателя. Пластина вибрирует с частотой ультразвука, передавая механические колебания тканям. Поскольку в воздухе ультразвуковые волны практически не распространяются (гаснут), обязательно между пластиной излучателя и кожей должна быть контактная среда (гель, масло, вода). Продольная волна приводит к сжатию-разрежению среды вдоль направления приложения силы: вибрация уходит вглубь тканей. Поперечная, или сдвиговая волна, распространяется перпендикулярно приложенной силе – как круги на воде. Такая волна распространяется не в толще тканей, а на границе раздела двух сред (на поверхности воды, на границе кожи и воздуха).
Разрушение клеточных структур (лизис) посредством ультразвука применяется для извлечения межклеточных соединений в целях микробной инактивации. Извлечение белков и ферментов, хранящихся в клетках и внутриклеточных частицах, является уникальным и эффективным применением высокоинтенсивного ультразвука, так как извлечение органических соединений, содержащихся в теле растений и в семенах Применение ультразвука в биологии связано с его способностью вызывать мутации
Скачать презентацию Применение ультразвука в биологии и медицине Исполнитель Пьянкова
Пьянкова Ультразвук.pptx