Ultrazvuk je co? Ultrazvuk v medicíně. Ultrazvuková léčba

Navzdory tomu, že studuje ultrazvukových vln začal před více než sto lety, pouze poslední půl století, byly široce používány v různých oblastech lidské činnosti. To je vzhledem k rychlému vývoji jak v kvantové a nelineární akustické úseky a kvantové elektroniky a fyziky pevných látek. Dnes ultrazvuk - není jen symbolem vysokofrekvenčního akustických vln pole, a celá oblast výzkumu v moderní fyziky a biologie, která je spojena s průmyslovou, informací a měřicí techniky, stejně jako diagnostické, chirurgické a terapeutické metody moderní medicíny.

Co to je?

Všechny zvukové vlny lze rozdělit na osoby slyšitelné - kmitočty od 16 do 18 tisíc Hz a ty, které jsou mimo dosah lidského vnímání - infračervený a ultrazvuk. Pod infrasoundem jsou vlny podobné zvuku, ale s frekvence níže vnímá lidské ucho. Horní hranice oblasti infrazvuku je 16 Hz a spodní hranice je 0,001 Hz.

Ultrazvuk je také zvukovými vlnami, ale pouze jejich frekvence je vyšší než to, co může lidský sluchadlo absorbovat. Obvykle se chápou jako kmitočty od 20 do 106 kHz. Jejich horní hranice závisí na médiu, ve kterém se tyto vlny šíří. Takže v plynovém prostředí je limit 106 kHz, v pevných látkách a kapalinách dosahuje 1010 kHz. V hluku deště, větru nebo vodopádu, bleskových výbojů a šustění šindelů mořských oblázků existují ultrazvukové komponenty. Je to díky schopnosti vnímat a analyzovat vlny ultrazvukové řady velryb a delfínů, netopýrů a nočního hmyzu orientovat se v prostoru.

Trochu historie

První studie ultrazvuku (US) byly provedeny na počátku XIX století francouzský vědec F. Savar (F. Savartův), se snažíme určit horní limit frekvenční slyšitelnost na sluchového ústrojí člověka. V těchto známých vědců dále zkoumat ultrazvukových vln jako německé W. Wien, Angličan F. Galton, Rusky P. Lebeděv se skupinou studentů.

V roce 1916, fyzik P. Langevinova ve Francii, ve spolupráci s ruským vědcem Konstantin Shilovsky přistěhovalec, byl schopen použít křemene pro příjem a ultrazvukové záření mořských měření a detekci podvodních objektů, která umožnila výzkumníci vytvořit první sonar, skládající se z vysílače a ultrazvukové přijímače. V roce 1925, americký W. Pierce vytvořil zařízení zvané interferometr Pierce dnes se měří s velkou přesností a rychlostí absorpce ultrazvuku v kapalných a plynných médií. V roce 1928, sovětský vědec, Sokolov byl první používat ultrazvukových vln k detekci různých vad v pevných látkách, včetně kovů, orgánů.

V poválečném 50-60 je, na základě teoretických výzkumného týmu sovětských vědců v čele s LD Rožmberka začíná široké využití ultrazvuku v různých průmyslových a technologických oborů. Ve stejné době, díky práci britských a amerických vědců, stejně jako studie sovětských vědců, jako Khokhlov, V. Krasilnikov a mnoho dalších rychle se rozvíjející vědní disciplíny, jako je nelineární akustika.

Přibližně ve stejnou dobu se uskutečňují první pokusy Američanů o použití ultrazvuku v medicíně.

Sokolov, sovětský vědec v pozdních čtyřicátých letech minulého století vyvinul teoretický popis zařízení, které jsou určeny pro vizualizaci neprůhledných objektů - „ultrazvukový“ mikroskopu. Na základě těchto studií, v polovině 70. let odborníci z Stanford University vytvořili prototyp snímacího akustické mikroskopem.

Vlastnosti

Mít společnou povahu, vlny slyšitelného rozsahu, stejně jako ultrazvukové vlny, dodržujte fyzické zákony. Ultrazvuk má však řadu vlastností, které umožňují jeho široké použití v různých oborech vědy, medicíny a technologie:

1. Nízká vlnová délka. U nejnižšího rozsahu ultrazvuku nepřesahuje několik centimetrů, což způsobuje šíření signálu. V tomto případě je vlna zaměřena a propagována pomocí lineárních paprsků.

2. Nevýznamná doba oscilace, díky níž může být ultrazvuk vyslán pulsně.

3. V různých prostředích ultrazvukem o vlnové délce nejvýše 10 mm, mají podobné vlastnosti jako světelných paprsků, které umožňuje zaměřených oscilace generovat směřuje záření, tj. Nejen v požadovaném směru k odeslání energie, ale také se zaměřují v požadovaném objemu.

4. S malou amplitudou je možné dosáhnout vysokých hodnot vibrační energie, což umožňuje vytvoření ultrazvukových polí a paprsků s vysokou energií bez použití velkých zařízení.

5. Pod vlivem ultrazvuku na životní prostředí existuje mnoho specifických fyzikálních, biologických, chemických a lékařských účinků, jako jsou:

• dispergování;
• kavitace;
• odplynění;
• místní vytápění;
• dezinfekce a množné číslo. jiné

Typy

Všechny ultrazvukové frekvence jsou rozděleny do tří typů:

• ULF - nízká, s rozsahem od 20 do 100 kHz;
• UHF - střední frekvence - od 0,1 do 10 MHz;
• UZVCH - vysokofrekvenční - od 10 do 1000 MHz.

Dnes je praktickým využitím ultrazvuku především použití vln nízké intenzity pro měření, kontrolu a zkoumání vnitřní struktury různých materiálů a výrobků. Vysokofrekvenční jsou používány k aktivaci různých látek, což umožňuje jejich vlastnosti a strukturu měnit. Diagnostika a léčba mnoha nemocí ultrazvukem (s použitím různých frekvencí) je samostatným a aktivně se rozvíjejícím směrem moderní medicíny.

Kde se používá?

V posledních desetiletích, ultrazvuk mají zájem nejen vědeckých teoretiky, ale praktikují více aktivně implementovat jej do různých typů lidské činnosti. Dnes jsou ultrazvukové přístroje používány pro:

V moderním světě je ultrazvuk důležitým technologickým nástrojem v průmyslových odvětvích, jako jsou:

• hutní materiál;
• chemické;
• zemědělské;
• textilní;
• potraviny;
• farmakologické;
• strojů a přístrojů;
• petrochemie, zpracování a další.

Kromě toho se ultrazvuk stále častěji používá v medicíně. O tom budeme hovořit v další části.

Použití v medicíně

V moderní praktické medicíně existují tři hlavní směry použití ultrazvuku různých frekvencí:

1. Diagnostika.

2. Terapeutické.

3. Chirurgické.

Uvažujme podrobněji každý z těchto tří směrů.

Diagnostika

Jedním z nejmodernějších a nejúčinnějších metod lékařské diagnostiky je ultrazvuk. Jeho nesporné výhody jsou: minimální dopad na lidské tkáně a vysoká informovanost.

Jak již bylo řečeno, ultrazvuk je zvuková vlna šířící se v homogenním médiu rovnoměrně a konstantně. Pokud se na cestě tam jsou oblasti s různou hustotou akustické, kmitání odražené a druhá část se láme, zatímco pokračuje ve svém přímočarý pohyb. Čím je větší rozdíl v hustotě hraničního média, tím víc ultrazvukových vibrací se odráží. Moderní metody ultrazvuku lze rozdělit na lokalizační a průsvitné.

Umístění ultrazvukem

V průběhu takového šetření jsou zaznamenány impulsy odrážející se od hranic médií s různými akustickými hustotami. S pomocí pohyblivého snímače můžete nastavit velikost, umístění a tvar zkoumaného objektu.

Průsvitnost

Tato metoda je založena na skutečnosti, že různé tkáně lidského těla různě absorbují ultrazvuk. Během vyšetřování vnitřního orgánu je k němu vyslána vlna s určitou intenzitou, po níž speciální snímač zaznamená vysílaný signál ze zadní strany. Obraz naskenovaného objektu je reprodukován na základě změny intenzity signálu na vstupu a výstupu. Přijaté informace jsou zpracovány a transformovány počítačem ve formě echogramu (křivky) nebo sonogramu - dvourozměrného obrazu.

Dopplerovská metoda

Jedná se o nejaktivnější rozvíjející se diagnostickou metodu, ve které se používá pulsní i kontinuální ultrazvuk. Dopplerografie je široce používána v porodnictví, kardiologii a onkologii, protože umožňuje sledovat i ty nejmenší změny kapilár a malých krevních cév.

Oblasti použití pro diagnostiku

Dnes jsou ultrazvukové metody vizualizace a měření nejčastěji používány v takových lékařských oborech, jako jsou:

• porodnictví;
• oftalmologie;
• kardiologie;
• neurologie novorozenců a kojenců;
• vyšetření vnitřních orgánů:

- ultrazvuk ledvin;

- játra;

- žlučník a průduchy;

- ženský reprodukční systém;

• diagnostika vnějších a blízkých orgánů (štítné žlázy a mléčné žlázy).

Použití v terapii

Hlavním terapeutickým účinkem ultrazvuku je jeho schopnost pronikat do lidských tkání, zahřát a zahřát, provádět mikromasáž jednotlivých oblastí. USA mohou být použity jak pro přímé, tak nepřímé účinky na bolest. Kromě toho mají za určitých podmínek tyto vlny baktericidní, protizánětlivé, analgetické a spasmolytické účinky. Ultrazvuk použitý pro terapeutické účely je podmíněně rozdělen na oscilace vysoké a nízké intenzity. Jedná se o vlny s nízkou intenzitou, které jsou nejčastěji využívány ke stimulaci fyziologických reakcí nebo menšího, nepoškozujícího ohřevu. Léčba ultrazvukem přinesla pozitivní výsledky u takových onemocnění, jako jsou:

• artróza;
• artritida;
• myalgie;
• spondylitida;
• neuralgie;
• varikózní a trofické vředy;
• Bechterewova choroba;
• vylučující endarteritidu.

Probíhají studie, během nichž se ultrazvuk používá k léčbě Menierovy nemoci, emfyzém plic, vředy duodena a žaludku, bronchiální astma, otoskleróza.

Ultrazvuková operace

Moderní chirurgie pomocí ultrazvukových vln je rozdělena do dvou směrů:

- selektivně ničit místa tkáně speciálně řízenými ultrazvukovými vlnami vysoké intenzity s frekvencemi od 10^6. až 10^7. Hz;

- Použití chirurgického nástroje s uložením ultrazvukových vibrací od 20 do 75 kHz.

Příkladem selektivního ultrazvukové chirurgie může sloužit jako ultrazvukové rozdrcení ledvinových kamenů. Během této neinvazivní operaci ultrazvukové vlny působí na kámen přes kůži, to je, vně lidského těla. Bohužel taková chirurgická metoda má řadu omezení. Nepoužívejte drcení ultrazvukem v následujících případech:

- těhotné ženy kdykoliv;

- pokud je průměr kamenů větší než dva centimetry;

- pro infekční onemocnění;

- v přítomnosti onemocnění, které narušují normální koagulaci krve;

- v případě těžkých lézí kostní tkáně.

Navzdory skutečnosti, že ultrazvukové odstranění ledvinových kamenů probíhá bez chirurgických řezů, je to docela bolestivé a je prováděno pod celkovou nebo lokální anestezií.

Chirurgické ultrazvukové přístroje se používají nejen pro méně bolestivé disekce kostí a měkkých tkání, ale také ke snížení ztrát krve. Zaměřme se na zubní lékařství. Ultrazvukové zubní kameny odstraňují méně bolestivě a všechny další manipulace s doktorem jsou mnohem jednodušší. Navíc v traumatu a ortopedické praxi se ultrazvuk používá k obnově integrity zlomených kostí. Během těchto operací je prostor mezi fragmenty kostí naplněn speciální kompozicí sestávající z kostních štěpků a speciálního kapalného plastu a poté jsou sonikovány tak, že všechny součásti jsou pevně spojené. Ti, kteří podstoupili chirurgické zákroky, během nichž byl použit ultrazvuk, opouštějí posudky odlišné - pozitivní i negativní. Nicméně je třeba poznamenat, že spokojení pacienti jsou ještě více!