Vakuumda ultrasəs sürəti. Suda ultrasəs sürəti (Əlavə e). Ultrasəs dalğalarının udulması
Ultrasəs - tezliyi 20000-dən çox olan elastik mexaniki uzununa dalğa Hz... Tibbdə ultrasəs 1-1,5 tezliyi ilə istifadə olunur MHz.
Yüksək tezlikli olduğuna görə ultrasəs dalğası şüalar şəklində yayılır (ultrasəs dalğasının uzunluğunun kiçik olması səbəbindən onun dalğa xüsusiyyətlərinə laqeyd yanaşmaq olar). Bu cür şüalar xüsusi akustik linzalardan istifadə etməklə fokuslana bilər və beləliklə, ultrasəs dalğasının yüksək intensivliyinə nail olmaq olar. Bundan əlavə, dalğanın intensivliyi salınımların tezliyi və amplitudasının kvadratına mütənasib olduğundan, ultrasəs dalğasının yüksək tezliyi, hətta aşağı amplituda da, yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarının əldə edilməsi imkanını əvvəlcədən müəyyənləşdirir.
Ultrasəsin alınması üsulları
:
1. maqnitostriktiv (200 kHz-ə qədər ultrasəs qəbul etmək). Maqnitostriksiya dəyişən maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə ferromaqnitin (dəmir, onun nikel ilə ərintiləri) şəklində və həcmində dəyişiklikdir. Alternativ maqnit sahəsi, maqnit induksiya vektoru harmonik qanuna uyğun olaraq zamanla dəyişən bir sahədir, yəni. göstərilən parametrin dəyişməsi müəyyən tezlik ilə xarakterizə olunur. Bu sahə zamanla maqnit induksiyasının böyüklüyünün dəyişməsindən asılı olaraq dəmir çubuğun büzülməsinə və uzanmasına səbəb olan hərəkətverici qüvvə kimi çıxış edir. Sıxılmaların və uzanmaların tezliyi dəyişən maqnit sahəsinin tezliyi ilə müəyyən ediləcək. Bu vəziyyətdə, ultrasəs dalğaları şəklində yayılan çubuğun uclarında havada sıxılma deformasiyaları meydana gəlir.
Ultrasəs dalğalarının amplitüdünün artması, çubuğun təbii və məcburi vibrasiyaları arasında bir rezonans müşahidə olunduğu alternativ bir maqnit sahəsinin belə bir tezliyini seçməklə əldə edilir.
2. əks piezoelektrik effekt (200 kHz-dən çox ultrasəs qəbul edilir). Piezoelektriklər pyezoelektrik oxu olan, yəni asanlıqla deformasiya olunduğu istiqamətə (kvars, Roşel duzu, barium titanat və s.) tezliyi ilə pyezoelektrik ox boyunca daralmağa və uzanmağa başlayan kristal quruluşlu maddələrdir. dəyişən elektrik sahəsi. Bu zaman kristal ətrafında mexaniki pozulmalar yaranır - ultrasəs dalğaları şəklində yayılan sıxılma və vakuum deformasiyaları. İstənilən amplituda nail olmaqda rezonans hadisələri rol oynayır.
Tarixən əvvəllər kəşf edildiyi üçün təsir əks adlanır birbaşa piezoelektrik effekt- piezoelektriklərin deformasiyası zamanı dəyişən elektrik sahəsinin yaranması hadisəsi.
Birbaşa və əks piezoelektrik effektin olması ultrasəs diaqnostik cihazlarının işləməsi üçün çox vacibdir. Ultrasəs dalğasını xəstənin bədəninə yönəltmək üçün onu qəbul etmək lazımdır, bu da tərs piezoelektrik effektdən istifadə etməklə həyata keçirilir. Yansıtılan ultrasəs dalğasını qeydə almaq və vizuallaşdırmaq üçün onu birbaşa piezoelektrik effektdən istifadə edərək əldə edilən elektrik sahəsinə çevirmək lazımdır.
Ultrasəs dalğalarının yayılmasının xüsusiyyətləri
1) Homojen bir mühitdə. I intensivliyin ultrasəs dalğası eni olan maddə təbəqəsindən keçdikdə onun intensivliyi azalır və ona bərabər olur. I = I 0 e -αd, harada mən 0- ultrasəs dalğasının ilkin intensivliyi; I dalğanın maddənin təbəqəsindən keçdikdən sonra intensivliyi, d maddənin təbəqəsinin eni, - α dalğanın sönmə əmsalıdır.
Ultrasəs dalğasının sönməsinə iki proses səbəb olur: toxumalarda enerjinin yayılması (orqanların hüceyrə heterojenliyi ilə əlaqəli) və onun udulması (toxumaların makromolekulyar quruluşu ilə əlaqəli). Söndürmə əmsalının dəyəri mühüm diaqnostik əlamətdir. Beləliklə, qaraciyər aşağı səpilmə əmsalı səbəbindən ultrasəs dalğalarının aşağı sönmə əmsalına malikdir. Sirozla bu dəyər kəskin şəkildə artır.
Ultrasəs dalğalarının toxumalar tərəfindən udulması prinsipə uyğun olaraq daxili orqanların vəziyyətinin diaqnozu üçün əsasdır. ötürmələr - xəstənin orqanizmi ilə ötürülən dalğanın intensivliyinin təhlili, terapiya və cərrahiyyədə ultrasəsdən istifadə.
2) İki mühitin sərhədində. Güclü bir ultrasəs dalğası media arasındakı interfeysə dəydikdə, dalğa əks olunur və dalğa udulur.
Yansıtılan dalğanın tərkibində olacaq enerji hissəsi medianın akustik impedanslarının nisbətindən asılıdır. Beləliklə, xəstənin bədəninin sərhədində - hava, enerjinin demək olar ki, 100% -i əks olunur. Buna görə də, ultrasəs dalğasının xəstənin bədəninə daxil olması üçün xüsusi gellər istifadə olunur (məqsəd medianın akustik empedansındakı fərqi azaltmaqdır).
Ultrasəs dalğasının daxili orqanların qeyri-bərabərliyindən və sərhədlərindən əks olunması onların vəziyyətini prinsipə uyğun olaraq diaqnoz etmək üçün əsasdır. exolocation- əks olunan ultrasəsin intensivliyinin təhlili - dalğa. Ultrasəs - xəstənin bədəninə yönəlmiş bir dalğa deyilir yoxlama siqnalı və əks olunan ultrasəs dalğası - əks-səda siqnalı.
Ultrasəs dalğalarının əks olunması da əks etdirən strukturların ölçüsündən asılıdır:
Yansıtıcı strukturların ölçüsü uzun ultrasəs dalğası ilə müqayisə olunarsa, dalğa difraksiyası baş verəcəkdir, yəni. toxumalarda enerjinin sonradan yayılması və ultrasəs kölgəsinin meydana gəlməsi ilə quruluşun dalğa örtülməsi. Bu, ultrasəs diaqnostikasının həllini məhdudlaşdırır;
Əgər əks etdirən strukturların ölçüsü ultrasəs dalğa uzunluğundan böyükdürsə, onda sonuncu əks olunacaq və əks-səda siqnalının intensivliyi zondlama siqnalının istiqamətindən, əks etdirən strukturların formasından və ölçüsündən asılı olacaq. deyilənlər var güzgü strukturları, ən böyük dəyərlərə malik olan əks-səda siqnallarının amplitüdü (qan damarları, boşluqlar, orqan və toxumaların sərhədləri).
Bununla belə, ümumiyyətlə, əks-səda siqnallarının intensivliyi çox aşağıdır, bu da onların qeydiyyatı üçün çox həssas avadanlıq tələb edir, lakin digər tərəfdən, ultrasəs dalğalarının daha dərin daxili strukturlara nüfuz etməsini müəyyənləşdirir və onların vizuallaşdırılmasına kömək edir.
Diaqnostikada ultrasəsdən istifadə
Diaqnostik məqsədlər üçün toxumalarda bioloji təsir göstərməyən aşağı intensivlikli ultrasəs dalğaları istifadə olunur - 0,1-ə qədər. Wüstündə kv sm.
Tərs piezoelektrik effektə əsaslanan ultrasəs sensorunun köməyi ilə ultrasəs zond siqnalı alınır və əks-səda siqnalı alınır. Sensordakı sonuncu, birbaşa piezoelektrik effekt nəticəsində, elektron avadanlıqdan istifadə edərək əks-səda siqnallarını qeyd etməyə, gücləndirməyə və vizuallaşdırmağa imkan verən alternativ elektrik sahəsinə çevrilir.
Elektron cihazların ekranında əks-səda siqnallarının qeydə alınması və əks etdirilməsi üsuluna görə aşağıdakı ultrasəs skan etmə rejimləri fərqləndirilir:
- A-rejimi (amplituda rejimi). Sensorda elektrik sahəsinə çevrilən əks-səda siqnalları, amplitudası əks olunan ultrasəs dalğasının intensivliyindən və osiloskopun ekranındakı yerdən - dərinliyindən asılı olacaq zirvələr şəklində süpürmə şüasının şaquli əyilməsinə səbəb olur. ölçmə cihazının şkalasında əks etdirən quruluş. Tibbdə A rejiminin istifadəsinə misal ola bilər exoensefaloskopiya- beyin həcmli lezyonlarının (hematomalar, şiş prosesləri və s.) diaqnostikası üçün nevrologiya və neyrocərrahiyyədə istifadə olunan ultrasəs müayinəsi üsulu. Əsas əks-səda siqnalları (amplituda maksimum) çeviricinin, median strukturların və qarşı tərəfin kəllə sümüyünün yerləşdiyi yerdə kəllədən əks olunduqda əmələ gəlir. Mərkəzi zirvənin sağa və ya sola sürüşməsi, müvafiq olaraq, beynin sol və ya sağ yarımkürələrində patologiyanın mövcudluğunu göstərə bilər.
- B-rejimi (parlaqlıq rejimi). Sensorda elektrik sahəsinə çevrilən əks-səda siqnalları ekranda müxtəlif parlaqlıq nöqtələrinin parlamasına səbəb olur: elektrik sahəsinin gücü nə qədər çox dəyişərsə (bu da öz növbəsində əks-səda siqnalının intensivliyindən asılıdır), bir o qədər parlaq və ölçü cihazının ekranında daha həcmli ləkə əmələ gəlir. Rejimi həyata keçirmək üçün zondlama stimullarını yayan və əks-səda siqnallarını çevirən çoxlu elementləri ehtiva edən mürəkkəb ultrasəs dalğa sensorları istifadə olunur. Zondlama siqnallarının istiqaməti də dəyişir. Elektron avadanlıq sensorun bütün elementlərindən istifadə etməklə və müxtəlif istiqamətlərdə əldə edilən bədənin eyni sahəsinin tədqiqat məlumatlarını toplayır və onları birləşdirərək, ölçü miqyasında real vaxt rejimində tədqiq olunan orqanın təsvirini formalaşdırır. qurğu. Beləliklə, iki ölçülü əldə edə bilərsiniz exotomogramlar.
- M-rejimi (hərəkət rejimi). Bədənin hərəkət edən strukturlarının exoqrammalarını qəbul etməyə imkan verir. A-rejiminin həyata keçirilməsində olduğu kimi, zondlama siqnallarının istiqaməti tədqiqatın bütün vaxtı ərzində dəyişməz qalır, lakin zondlama dəfələrlə həyata keçirilir ki, M-nin formalaşma müddəti. -
exoqramlar tədqiq olunan strukturların hərəkət müddətini və A -
exoqramlar. Zamanla hərəkət edən strukturun dərinliyindəki dəyişiklik qeydə alınır (ölçmə cihazının şüasının ox boyunca hərəkəti X). Ekoların amplitudası müxtəlif parlaqlıqda ləkələr şəklində göstərilir (B rejimində olduğu kimi). Hər bir sonrakı səslənmə ilə uzununa exoqramma dərinlik (zaman) təsvirinin oxuna perpendikulyar istiqamətdə kiçik bir miqdar sürüşdürülür. Ən çox klinikada istifadə olunur exokardioqrafiya.
Ultrasəsin maddə ilə qarşılıqlı əlaqəsi. Ultrasəsin terapiya və cərrahiyyədə istifadəsi.
Ultrasəs bir maddə üzərində aşağıdakı fəaliyyət növləri ilə xarakterizə olunur:
- mexaniki hərəkət... Maddəni təşkil edən mikrohissəciklərin dövri yaxınlaşması və məsafəsi səbəbindən maddənin mikrostrukturunun deformasiyası ilə əlaqədardır. Məsələn, bir mayedə ultrasəs dalğası boşluqların meydana gəlməsi ilə bütövlüyünün qırılmasına səbəb olur - kavitasiya. Bu, mayelərin enerji baxımından əlverişsiz bir vəziyyətidir, buna görə də boşluqlar çox miqdarda enerjinin sərbəst buraxılması ilə tez bağlanır.
- termal hərəkət... Bu, ultrasəs dalğasının tərkibində olan və boşluqların bağlanması zamanı ayrılan enerjinin istilik şəklində toxumalarda qismən dağılması ilə əlaqədardır ki, bu da onların qızmasına səbəb olur.
- fiziki-kimyəvi fəaliyyət... O, maddələrin molekullarının ionlaşması və dissosiasiyası, kimyəvi reaksiyaların sürətləndirilməsi (məsələn, oksidləşmə və reduksiya) və s.
Mexanik, istilik və fiziki-kimyəvi amillərin kompleks hərəkətinə əsaslanır ultrasəsin bioloji təsiri... Bu hərəkət ultrasəs dalğasının intensivliyi ilə müəyyən ediləcək.
Aşağı və orta intensivlikli ultrasəs (müvafiq olaraq 1,5 Vüstündə kv.. sm... və 3 Vüstündə kv.sm) canlı orqanizmlərə müsbət təsir göstərir, normal fizioloji proseslərin gedişini stimullaşdırır. Bu, fizioterapiyada ultrasəsin istifadəsi üçün əsasdır. ABŞ keçiriciliyi yaxşılaşdırır hüceyrə membranları, membran vasitəsilə bütün nəqliyyat növlərini aktivləşdirir, biokimyəvi reaksiyaların sürətinə təsir göstərir.
Ultrasəs dalğasının intensivliyinin artmasına səbəb olur məhv edir hüceyrələr üzərində. Virus və bakteriya və göbələk hüceyrələrini sonikasiya edərək tibb müəssisələrini sterilizasiya etmək üçün istifadə olunur.
Yüksək intensivlikli ultrasəs cərrahiyyədə geniş istifadə olunur. Bəzi əməliyyatlar ultrasəs skalpel ilə aparılır. Onlar ağrısızdır, kiçik qanaxma ilə müşayiət olunur, yaralar ultrasəs yara sterilizasiyası nəticəsində də daxil olmaqla daha sürətli iyileşir.
Ultrasəs ortopediyada geniş istifadə olunur: sümükdə bəzi əməliyyatlar üçün istifadə olunur Ultrasəs faylı, US sümükləri bir-birinə bağlamaq və onlara sümük implantlarını bərkitmək üçün istifadə olunur.
Litotripsi- yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarının istiqamətləndirici təsirindən istifadə etməklə böyrəklərdə və öd kisəsində daşların məhv edilməsi üsulu.
Exodoperoqrafiya
Doppler effekti- dalğa mənbəyinin və qəbuledicinin nisbi hərəkəti nəticəsində qəbuledici tərəfindən qəbul edilən dalğaların tezliyində dəyişiklik. Qəbuledici tərəfindən qəbul edilən dalğaların tezliyini hesablamaq üçün düsturdan istifadə edin:
Burada v qəbuledici qəbuledicinin qəbul etdiyi dalğaların tezliyidir, v mənbə mənbə tərəfindən yayılan dalğaların tezliyi, v 0 dalğa sürəti, u 0 dalğa qəbuledicisinin sürəti, u mənbəyi dalğa mənbəyi.
Hesablayıcı və məxrəcdəki yuxarı işarələr ultrasəs dalğalarının mənbəyi və qəbuledicisinin bir-birinə yaxınlaşması hallarını, aşağı işarələr isə ultrasəs dalğalarının mənbəyi və qəbuledicisinin uzaqlaşdığı halları xarakterizə edir.
Exodoperoqrafiya- Doppler effektinin istifadəsinə əsaslanan qan axınının sürətini və bədənin hərəkət edən strukturlarının (ürək və qan damarlarının) hərəkətini öyrənmək üçün bir texnika.
Stasionar sensorun köməyi ilə yumşaq toxumalara müəyyən tezlikli ν olan ultrasəs dalğası buraxılır, bundan sonra əks-səda siqnalları qeydə alınır, hərəkət edən elementlərdən (əsasən qan eritrositlərindən) əks olunur və Doppler effektinə görə ν`` tezliyinə malikdir. .
Doppler effekti iki dəfə müşahidə olunur:
Birincisi, sensor ν tezliyi olan dalğaların mənbəyi, eritrosit isə qəbuledicidir. Hərəkətə görə eritrosit dalğanı ν` tezliyi ilə qəbul edəcək.
Eritrosit ν` tezliyi ilə ona dəyən ultrasəs dalğasını əks etdirəcək, lakin eritrositin hərəkətliliyinə görə əks-səda siqnalının qayıdacağı sensor onu ν`` tezliyi ilə qəbul edəcək.
Diaqnostik əlamət Δν = ν - ν`` fərqidir, buna deyilir Doppler tezliyinin dəyişməsi... Bu fərq eritrositlərin hərəkət sürətindən asılıdır, yəni. və ümumiyyətlə qan axını dərəcələri.
Doppler tezliyinin dəyişməsi səs diapazonundadır və xüsusi cihazlardan istifadə edərək təcrübəli həkim tərəfindən eşidilə bilər. Doppler tezliyinin dəyişməsini vizuallaşdırmaq üçün daha müasir üsullar da mövcuddur.
Ultrasəs fizikası bölməsi ekoqrafiyaya dair bir sıra müasir monoqrafiyalarda kifayət qədər tam əhatə olunmuşdur. Ultrasəs görüntülərinin əldə edilməsi prosesini başa düşməyin mümkün olmadığını bilmədən ultrasəsin yalnız bəzi xüsusiyyətlərinə diqqət yetirəcəyik.
Ultrasəs sürəti və insan toxumalarının spesifik dalğa müqaviməti (V.N.Dəmidova görə)
İki medianın sərhədinə çatan bir ultrasəs dalğası əks oluna və ya daha da irəli gedə bilər. Ultrasəsin əks olunma əmsalı media arasındakı interfeysdə ultrasəs müqavimətindəki fərqdən asılıdır: bu fərq nə qədər böyükdürsə, əks olunma dərəcəsi də bir o qədər güclüdür. Yansıma dərəcəsi şüanın media arasındakı interfeysə düşmə bucağından asılıdır: bucaq düz xəttə nə qədər yaxınlaşırsa, əks olunma dərəcəsi bir o qədər güclü olur.
Beləliklə, bunu bilərək, kifayət qədər nüfuzetmə ilə maksimum rezolyusiyanı verən optimal ultrasəs tezliyini tapmaq mümkündür.
Ultrasəs diaqnostik avadanlıqlarının işinin əsaslandığı əsas prinsiplər, - o Yaymaq və ultrasəs əksi.
Diaqnostik ultrasəs cihazlarının iş prinsipi belədir ultrasəs titrəyişlərinin əks olunması akustik müqavimətin müəyyən bir dəyəri olan toxumaların interfeyslərindən. Hesab olunur ki, ultrasəs dalğalarının interfeysdə əks olunması medianın akustik sıxlıqlarındakı fərq 1%-dən az olmadıqda baş verir. Səs dalğalarının əks olunma miqdarı media arasındakı interfeysdə akustik sıxlıq fərqindən, əks olunma dərəcəsi isə ultrasəs şüasının düşmə bucağından asılıdır.
Ultrasonik vibrasiyaların qəbulu
Ultrasəs vibrasiyasını əldə etmək üçün əsas birbaşa və tərs piezoelektrik effektdir, onun mahiyyəti kristal üzlərin səthində elektrik yükləri yarandıqda, sonuncunun büzülməyə və uzanmağa başlamasıdır. Pyezoelektrik çeviricilərin üstünlüyü ultrasəs mənbəyinin eyni vaxtda onun qəbuledicisi kimi xidmət etmə qabiliyyətidir.
Ultrasəs sensorunun quruluşunun diaqramı
Sensor kənarlarında elektrodların sabitləndiyi bir piezoelektrik kristaldan ibarətdir. Kristalın arxasında ultrasəsi udan, tələb olunana əks istiqamətdə yayılan bir maddə təbəqəsi var. Bu, yaranan ultrasəs şüasının keyfiyyətini yaxşılaşdırır. Tipik olaraq, çeviricinin yaratdığı ultrasəs şüası mərkəzdə maksimum gücə malikdir və o, kənarlarda azalır, nəticədə ultrasəsin həlli mərkəzdə və periferiyada fərqlidir. Şüanın mərkəzində siz həmişə həm daha çox, həm də daha az sıx olan obyektlərdən sabit əkslər əldə edə bilərsiniz, şüanın periferiyasında isə daha az sıx obyektlər, daha sıx olanlar isə daha az sıx olaraq əks oluna bilər.
Müasir piezoelektrik materiallar sensorlara geniş tezlik diapazonunda ultrasəs göndərmək və qəbul etmək imkanı verir. Qrup təhrifinə və mərkəzi tezlik ofsetinə daha davamlı olan Qauss dalğa formasını yaratmaq və saxlamaqla akustik siqnalın spektr formasına nəzarət etmək mümkündür.
Ultrasəs cihazlarının ən son dizaynlarında dinamik fokus sistemi və mikrokompüter vasitəsilə daxil olan və çıxan ultrasəs şüalarının fokuslanması üçün genişzolaqlı əks-səda filtrindən istifadə etməklə təsvirin yüksək dəqiqliyi və aydınlığı təmin edilir. Bu yolla, sektorun skan edilməsi ilə əldə edilən dərin strukturların ultrasəs şüasının və yanal təsvirin ayırdetmə xüsusiyyətlərinin ideal profilləşdirilməsi və təkmilləşdirilməsi əldə edilir. Fokus parametrləri sensorun tezliyinə və növünə görə təyin edilir. Genişzolaqlı əks-səda filtri yumşaq toxumadan keçən əks-sədaların udulmasını nəzərə alaraq tezliklərin ideal birləşməsi vasitəsilə optimal ayırdetmə təmin edir. Yüksək sıxlıqlı çox elementli çeviricilərin istifadəsi yanal və arxa difraksiyaya görə yalançı əks-sədaları aradan qaldırmağa kömək edir.
Bu gün dünyada ən yüksək tələblərə cavab verən yüksək keyfiyyətli vizual sistemlər yaratmaq üçün firmalar arasında şiddətli rəqabət gedir.
Xüsusilə, Acuson Korporasiyası görüntü keyfiyyəti və klinik müxtəliflik üçün xüsusi standart təyin etdi və həkimlərə ehtiyaclara əsaslanaraq klinik tədqiqatların əhatə dairəsini genişləndirməyə imkan verən davamlı təkmilləşdirmə üçün əsas modul olan Platform 128 XP ™-ni inkişaf etdirdi.
Platforma həm ötürülmədə, həm də qəbulda eyni vaxtda istifadə oluna bilən 128 elektron müstəqil kanaldan istifadə edir və bu, bütün baxış sahəsində müstəsna məkan ayırdetmə, toxuma kontrastını və təsvirin vahidliyini təmin edir.
Ultrasəs diaqnostik cihazları üç sinifə bölünür: bir ölçülü, iki ölçülü və üç ölçülü.
Birölçülü skanerlərdə obyekt haqqında məlumat obyektin dərinliyi boyunca bir ölçüdə təqdim edilir və təsvir şaquli zirvələr şəklində qeydə alınır. Zirvələrin amplitudası və forması toxumanın struktur xüsusiyyətlərini və əks-səda siqnalının əks olunduğu sahələrin dərinliyini mühakimə etmək üçün istifadə olunur. Bu tip cihaz beynin median strukturlarının yerdəyişməsini və həcmli (maye və bərk) formalaşmalarını təyin etmək üçün exo-ensefaloqrafiyada, oftalmologiyada - gözün ölçüsünü, şişlərin və yad cisimlərin varlığını təyin etmək üçün istifadə olunur. exo-pulsoqrafiya - boyundakı yuxu və vertebral arteriyaların və onların kəllədaxili budaqlarının pulsasiyasını öyrənmək üçün və s. Bu məqsədlər üçün 0,88-1,76 MHz tezliyi istifadə olunur.
2D skanerlər
2D skanerlərəl ilə skan edən cihazlara və real vaxt rejimində işləyənlərə bölünür.
Hal-hazırda, səth strukturlarının və daxili orqanların tədqiqi üçün yalnız real vaxt rejimində cihazlar istifadə olunur ki, burada məlumatlar davamlı olaraq ekranda əks olunur ki, bu da orqanın vəziyyətini, xüsusən də hərəkət edən strukturları öyrənərkən dinamik olaraq izləməyə imkan verir. Bu cihazların işləmə tezliyi 0,5 ilə 10,0 MHz arasındadır.
Praktikada 2,5 ilə 8 MHz tezliyi olan sensorlar daha çox istifadə olunur.
3D skanerlər
Onların istifadəsi üçün müəyyən şərtlər tələb olunur:
- dairəvi və ya yaxşı konturlu formaya malik təhsilin olması;
- maye boşluqlarda struktur formalaşmaların olması (uşaqlıqdakı döl, göz almacığı, öd kisəsindəki daşlar, yad cisim, maye ilə dolu mədə və ya bağırsaqda polip, iltihablı maye fonunda vermiform əlavə, kimi). həmçinin ascitic maye fonunda bütün qarın orqanları );
- oturaq struktur formasiyalar (göz alma, prostat və s.).
Beləliklə, bu tələbləri nəzərə alaraq üçölçülü skanerlər mamalıqda tədqiqatlar üçün, qarın boşluğunun həcmli patologiyası ilə digər strukturlardan daha dəqiq diferensasiya etmək üçün, urologiyada prostatın struktur nüfuzunu differensiallaşdırmaq üçün prostatın müayinəsi üçün uğurla istifadə edilə bilər. kapsul, oftalmologiya, kardiologiya, nevrologiya və angiologiyada.
İstifadəsinin mürəkkəbliyi, avadanlığın yüksək qiyməti, bir çox şərtlərin və məhdudiyyətlərin olması səbəbindən, hazırda nadir hallarda istifadə olunur. Amma 3D tarama — bu, gələcəyin ekoqrafiyasıdır.
Doppleroqrafiya
Doppler ekoqrafiyasının prinsipi ondan ibarətdir ki, hərəkət edən cisimdən əks olunan ultrasəs siqnalının tezliyi onun sürətinə mütənasib olaraq dəyişir və ultrasəsin tezliyindən və ultrasəsin yayılma istiqaməti ilə axın istiqaməti arasındakı bucaqdan asılıdır. Bu üsul kardiologiyada uğurla istifadə olunur.
Metod, kontrast maddələri bədənə daxil etmədən daxili orqanların qan damarlarının vəziyyəti haqqında etibarlı məlumat vermək qabiliyyəti ilə əlaqədar olaraq daxili xəstəliklər üçün də maraq doğurur.
Daha tez-tez portal hipertenziyaya şübhəsi olan xəstələrin erkən mərhələlərində hərtərəfli müayinədə, portal qan dövranı pozğunluqlarının şiddətini təyin etməkdə, portal vena sistemində blokadanın səviyyəsini və səbəblərini aydınlaşdırmaqda, həmçinin portal qanında dəyişiklikləri öyrənmək üçün istifadə olunur. dərman qəbul edərkən sirozlu xəstələrdə axın (beta blokerlər, ACE inhibitorları və s.).
Bütün cihazlar iki növ ultrasəs sensoru ilə təchiz edilmişdir: elektromexaniki və elektron. Hər iki sensor növü, lakin daha tez-tez elektron olanlar, böyüklər və uşaqları müayinə edərkən tibbin müxtəlif sahələrində istifadə üçün dəyişikliklərə malikdir.
Real vaxtın klassik versiyasında elektron skanlamanın 4 üsulundan istifadə olunur : sektor, xətti, qabarıq və trapezoidal, onların hər biri müşahidə sahəsinə münasibətdə spesifik xüsusiyyətlərlə xarakterizə olunur. Tədqiqatçı qarşısında duran vəzifədən və yerindən asılı olaraq skan etmə üsulunu seçə bilər.
Sektor taraması
Üstünlüklər:
- dərin əraziləri tədqiq edərkən geniş baxış sahəsi.
Tətbiq sahəsi:
- böyük fontanel vasitəsilə yeni doğulmuş körpələrin kranioloji müayinəsi;
- kardioloji müayinələr;
- çanaq orqanlarının (xüsusilə ginekologiyada və prostat vəzinin öyrənilməsində), retroperitoneal sistemin orqanlarının ümumi qarın tədqiqatları.
Xətti tarama
Üstünlüklər:
- bədənin dayaz yerlərini tədqiq edərkən geniş baxış sahəsi;
- çox elementli sensorun istifadəsi sayəsində bədənin dərin hissələrinin öyrənilməsində yüksək dəqiqlik;
Tətbiq sahəsi:
- səth strukturları;
- kardiologiya;
- çanaq orqanlarının və perirenal bölgənin müayinəsi;
- mamalıqda.
Konveks tarama
Üstünlüklər:
- xəstənin bədəninin səthi ilə kiçik bir təmas sahəsi;
- dərin əraziləri tədqiq edərkən geniş müşahidə sahəsi.
Tətbiq sahəsi:
- qarın boşluğunun ümumi müayinələri.
Trapezoidal tarama
Üstünlüklər:
- bədənin səthinə yaxın və dərin yerləşmiş orqanların müayinəsi zamanı geniş müşahidə sahəsi;
- tomoqrafik bölmələrin asan identifikasiyası.
Tətbiq sahəsi:
- qarın boşluğunun ümumi müayinələri;
- mamalıq və ginekoloji.
Ümumi qəbul edilmiş klassik skan etmə üsullarına əlavə olaraq, ən son cihazların dizaynları onları keyfiyyətcə əlavə etməyə imkan verən texnologiyalardan istifadə edir.
Vektor skan formatı
Üstünlüklər:
- interkostal boşluqdan məhdud giriş və skan ilə, sensorun minimum diafraqmasında akustik xüsusiyyətləri təmin edir. Vektor göstərmə formatı yaxın və uzaq sahənin daha geniş görünüşünü təmin edir.
Tətbiq sahəsi sektor taraması ilə eynidir.
Böyütmə Zonası Seçmə Rejimində skan edilir
Bu, 2D və rəngli Doppler-də təsvirin akustik məlumat məzmununu artırmaq üçün operatorun seçilmiş maraq sahəsinin xüsusi skanıdır. Seçilmiş ROI tam akustik və rastr xətlərindən istifadə etməklə göstərilir. Təkmilləşdirilmiş təsvir keyfiyyəti optimal xətt və piksel sıxlığına, yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə, daha yüksək kadr sürətlərinə və daha böyük şəkillərə çevrilir.
Normal ərazidə eyni akustik məlumat qalır və adi RES böyütmə zonasının seçim formatında artan ayırdetmə və böyük diaqnostik məlumatla təsvirin böyüdülməsinə nail olunur.
Multi-Hertz göstərilməsi
Genişzolaqlı piezoelektrik materiallar müasir sensorları geniş tezlik diapazonunda işləmək imkanı ilə təmin edir; təsvirin vahidliyini qorumaqla, sensorlarda mövcud olan geniş tezlik diapazonundan xüsusi tezlik seçmək imkanı təmin edir. Bu texnologiya sensorun dəyişdirilməsinə vaxt itirmədən sadəcə bir düyməyə basmaqla sensorun tezliyini dəyişməyə imkan verir. Bu o deməkdir ki, bir sensor iki və ya üç xüsusi xüsusiyyətə bərabərdir, bu da sensorların dəyərini və klinik yönlülüyünü artırır ("Acuson", "Simens").
Cihazların ən son təlimatlarında tələb olunan ultrasəs məlumatları müxtəlif rejimlərdə dondurula bilər: B-rejimi, 2B-rejimi, 3D, B + B rejimi, 4B-rejimi, M-rejimi və xüsusi kağız üzərində printerdən istifadə edərək qeydiyyata alına bilər. informasiyanın kompüterlə emal edildiyi kompüter kaseti və ya video lenti.
İnsan orqanizminin orqan və sistemlərinin ultrasəs müayinəsi daim təkmilləşdirilir, yeni üfüqlər və imkanlar daim açılır, lakin alınan məlumatların düzgün şərh edilməsi həmişə həkim-tədqiqatçının klinik hazırlığının səviyyəsindən asılı olacaqdır.
Bu baxımdan, Aloca SSD 202 D (1982) ilk real vaxt cihazını işə salmaq üçün bizə gələn Aloca nümayəndəsi ilə söhbəti tez-tez xatırlayıram. Kompüter şəkillərinin emalı ilə ultrasəs cihazının texnologiyasının Yaponiyada işlənib hazırlanmasına heyranlığıma belə cavab verdi: “Kompüter yaxşıdır, amma başqa bir kompüter (başını göstərərək) yaxşı işləmirsə, deməli, o kompüterdir. dəyərsiz."
Elektrokardioqrafiya, işləyən ürəyin bioelektrik potensialını qeyd etməklə ürək əzələsini öyrənmək üçün bir üsuldur. Ürəyin daralmasından əvvəl miyokardın həyəcanlanması baş verir, ionların miokard hüceyrəsinin membranı vasitəsilə hərəkəti ilə müşayiət olunur, bunun nəticəsində membranın xarici və daxili səthləri arasında potensial fərq dəyişir. Mikroelektrodlarla ölçmələr potensial dəyişikliyin təxminən 100 mV olduğunu göstərir. Normal şəraitdə insan ürəyinin hissələri ardıcıl olaraq həyəcanla örtülür, buna görə də ürəyin səthində artıq həyəcanlanmış və hələ həyəcanlanmamış sahələr arasında dəyişən potensial fərq qeydə alınır. Bədən toxumalarının elektrik keçiriciliyinə görə bu elektrik prosesləri potensial fərqin dəyişməsinin 1-3 mV-ə çatdığı bədən səthinə elektrodlar yerləşdirərkən də aşkar edilə bilər.
Təcrübədə ürəyin elektrofizioloji tədqiqatları hələ 19-cu əsrdə aparıldı, lakin metodun tibbdə tətbiqi 1903-1924-cü illərdə aşağı ətalətli simli qalvanometrdən istifadə edən Eynthovenin tədqiqatlarından sonra elementlərin təyinatını inkişaf etdirdikdən sonra başladı. qeydə alınmış əyrinin, standart qeydiyyat sistemi və əsas qiymətləndirmə meyarları.
Metodun yüksək məlumat məzmunu və nisbi texniki sadəliyi, onun təhlükəsizliyi və pasiyent üçün heç bir narahatçılığın olmaması EKQ-nin tibb və fiziologiyada geniş tətbiqini təmin etmişdir. Müasir elektrokardioqrafın əsas komponentləri gücləndirici, qalvanometr və qeyd cihazıdır. Hərəkətli bir kağızda elektrik potensiallarının paylanmasının dəyişən şəklini qeyd edərkən, hər bir sistol zamanı təkrarlanan kəskin və yuvarlaq dişləri olan bir elektrokardioqram (EKQ) bir əyri əldə edilir. Dişlər adətən latın P, Q, R, S, T və U hərfləri ilə işarələnir.
Onlardan birincisi atriumların fəaliyyəti ilə, qalan dişlər isə ürəyin mədəciklərinin fəaliyyəti ilə bağlıdır. Müxtəlif aparıcılarda dişlərin forması fərqlidir. Müxtəlif şəxslərdə EKQ qeydi standart qeyd şərtləri ilə əldə edilir: aparatın həssaslığı (1 mm = 0,1 mv) və kağızın sürəti ilə müəyyən edilən ətrafların və döş qəfəsinin dərisinə elektrodların tətbiqi ilə (adətən 12 aparıcı istifadə olunur). hərəkət (25 və ya 50 mm / s.) ... Mövzu uzanmış vəziyyətdə, istirahətdədir. EKQ-ni təhlil edərkən dişlərin mövcudluğu, ölçüsü, forması və eni və aralarındakı intervallar qiymətləndirilir və bu əsasda bütövlükdə ürəkdəki elektrik proseslərinin xüsusiyyətlərini və müəyyən dərəcədə ürək əzələsinin daha məhdud sahələrinin elektrik fəaliyyəti.
Tibbdə EKQ var ən böyük dəyərürək aritmiyalarını tanımaq, həmçinin miyokard infarktı və bəzi digər xəstəlikləri aşkar etmək. Bununla belə, EKQ dəyişiklikləri yalnız elektrik proseslərində pozuntuların xarakterini əks etdirir və müəyyən bir xəstəlik üçün ciddi şəkildə spesifik deyildir. EKQ dəyişiklikləri yalnız xəstəlik nəticəsində deyil, həm də normal gündəlik fəaliyyətin, qida qəbulunun, dərman müalicəsinin və digər səbəblərin təsiri altında baş verə bilər. Buna görə də diaqnozu EKQ deyil, xəstəliyin klinik və laborator əlamətlərinin məcmusuna görə həkim qoyur. Diaqnostik imkanlar bir neçə gün və ya həftəlik fasilələrlə ardıcıl olaraq çəkilmiş bir sıra EKQ-ləri müqayisə edərkən artır. Elektrokardioqraf, həmçinin ürək monitorlarında - ağır xəstələrin gecə-gündüz avtomatik monitorinqi üçün cihazlarda və işləyən insanın vəziyyətinin telemetrik monitorinqi üçün - klinik, idman, kosmik tibbdə istifadə olunur ki, bu da xüsusi üsullarla təmin edilir. elektrodların tətbiqi və qalvanometrlə qeyd cihazı arasında radio rabitəsi.
Ürəyin bioelektrik fəaliyyəti başqa bir şəkildə qeydə alına bilər. Potensial fərq müəyyən bir an üçün xüsusi bir dəyər və istiqamət ilə xarakterizə olunur, yəni vektordur və şərti olaraq məkanda müəyyən bir mövqe tutan ox ilə təmsil oluna bilər. Bu vektorun xüsusiyyətləri ürək dövrü ərzində dəyişir ki, onun başlanğıc nöqtəsi stasionar qalır və sonuncusu mürəkkəb qapalı əyri təsvir edir. Bir təyyarəyə proyeksiyada bu əyri bir sıra döngəyə bənzəyir və vektor kardioqramı (VKG) adlanır. Təxminən müxtəlif aparıcılarda EKQ əsasında qrafik şəkildə qurula bilər. Onu birbaşa xüsusi aparatın - vektor kardioqrafının köməyi ilə də əldə etmək olar, onun qeyd cihazı katod-şüa borusudur və çəkilmə üçün müvafiq müstəvidə xəstəyə yerləşdirilən iki cüt elektroddan istifadə olunur.
Elektrodların mövqeyini dəyişdirməklə müxtəlif müstəvilərdə VCG əldə etmək və elektrik proseslərinin təbiəti haqqında daha dolğun məkan anlayışını formalaşdırmaq mümkündür. Bəzi hallarda vektorkardioqrafiya diaqnostik metod kimi elektrofizioloji tədqiqatları tamamlayır. Elektrofizioloji əsasların öyrənilməsi və elektrofizioloji tədqiqatların və vektor kardioqrafiyasının klinik tətbiqi, cihazların və qeydiyyat üsullarının təkmilləşdirilməsi tibbin xüsusi elmi bölməsinin - elektrokardiologiyanın mövzusudur.
Baytarlıqda elektrokardioqrafiyadan iri və xırda heyvanlarda müəyyən qeyri-infeksion və ya yoluxucu xəstəliklər nəticəsində ürəkdə baş verən dəyişiklikləri aşkar etmək üçün istifadə olunur. Heyvanlarda elektrokardioqrafiyanın köməyi ilə ürək ritminin pozulması, ürəyin böyüməsi və ürəkdəki digər dəyişikliklər müəyyən edilir. Elektrokardioqrafiya istifadə olunan və ya sınaqdan keçirilmiş dərmanların heyvanın ürək əzələsinə təsirini izləməyə imkan verir.
1. Ultrasəsin emitentləri və qəbulediciləri.
2. Ultrasəsin maddədə udulması. Akustik cərəyanlar və kavitasiya.
3. Ultrasəsin əks olunması. Səs təsviri.
4. Ultrasəsin biofiziki təsiri.
5. Ultrasəsin tibbdə istifadəsi: terapiya, cərrahiyyə, diaqnostika.
6. İnfrasəs və onun mənbələri.
7. İnfrasəsin insanlara təsiri. İnfrasəsin tibbdə istifadəsi.
8. Əsas anlayışlar və düsturlar. Cədvəllər.
9. Tapşırıqlar.
Ultrasəs - elastik vibrasiyalar və təxminən 20x10 3 Hz (20 kHz) ilə 10 9 Hz (1 GHz) arasında tezliklərə malik dalğalar. 1 ilə 1000 GHz arasında olan ultrasəsin tezlik diapazonu adətən adlanır hipersəs. Ultrasəs tezlikləri üç diapazona bölünür:
ULF - aşağı tezlikli ultrasəs (20-100 kHz);
USCH - orta tezlikli ultrasəs (0,1-10 MHz);
UZVCH - yüksək tezlikli ultrasəs (10-1000 MHz).
Hər bir sıra tibbi istifadə üçün öz xüsusiyyətlərinə malikdir.
5.1. Ultrasəs emitentləri və qəbulediciləri
Elektromexaniki emitentlər və ultrasəs qəbulediciləri mahiyyəti Şəkildə izah edilən piezoelektrik effekt fenomenindən istifadə edin. 5.1.
Kristal dielektriklər, məsələn, kvars, Roşel duzu və s. açıq pyezoelektrik xüsusiyyətlərə malikdir.
Ultrasəs emitentləri
Elektromexaniki Ultrasəs emitenti tərs pyezoelektrik effekt hadisəsindən istifadə edir və aşağıdakı elementlərdən ibarətdir (şək.5.2):
düyü. 5.1. a - birbaşa piezoelektrik effekt: pyezoelektrik plitənin sıxılması və uzanması müvafiq işarənin potensial fərqinin görünüşünə səbəb olur;
b - əks piezoelektrik effekt: pyezoelektrik plitəyə tətbiq edilən potensial fərqin işarəsindən asılı olaraq, sıxılır və ya dartılır
düyü. 5.2. Ultrasonik emitent
1 - pyezoelektrik xüsusiyyətləri olan bir maddədən hazırlanmış lövhələr;
2 - keçirici təbəqələr şəklində onun səthinə çökdürülmüş elektrodlar;
3 - elektrodlara tələb olunan tezliyin alternativ gərginliyini təmin edən generator.
Generatordan (3) elektrodlara (2) alternativ gərginlik tətbiq edildikdə, lövhə (1) vaxtaşırı dartılma və sıxılmaya məruz qalır. Tezliyi gərginliyin dəyişmə tezliyinə bərabər olan məcburi salınımlar baş verir. Bu titrəmələr ətraf mühitin hissəciklərinə ötürülür və müvafiq tezlikdə mexaniki dalğa yaradır. Radiatorun yaxınlığındakı orta hissəciklərin vibrasiya amplitudası plitənin vibrasiya amplitudasına bərabərdir.
Ultrasəsin xüsusiyyətlərinə hətta nisbətən kiçik salınım amplitudalarında yüksək intensivlikli dalğaların əldə edilməsi imkanı daxildir, çünki müəyyən bir amplituda sıxlıq
düyü. 5.3. Düz konkav pleksiglas lens ilə ultrasəs şüasının suda fokuslanması (ultrasəs tezliyi 8 MHz)
enerji axını ilə mütənasibdir tezlik kvadratı(düstur 2.6-a baxın). Ultrasəs radiasiyasının məhdudlaşdırıcı intensivliyi emitentlərin materialının xüsusiyyətləri, eləcə də onlardan istifadə şərtlərinin xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Ultrasəs tezliyi sahəsində ultrasəsin yaradılması zamanı intensivlik diapazonu olduqca genişdir: 10 -14 Vt / sm 2 ilə 0,1 Vt / sm 2 arasında.
Bir çox məqsədlər üçün, emitentin səthindən əldə edilə bilənlərdən daha yüksək intensivliyə ehtiyac var. Bu hallarda fokusdan istifadə edə bilərsiniz. Şəkil 5.3 ultrasəsin pleksiglas lens ilə fokuslanmasını göstərir. Almaq üçün çox böyük intensivliklər ABŞ daha mürəkkəb fokuslama üsullarından istifadə edir. Beləliklə, daxili divarları kvars plitələrindən və ya piezoelektrik barium titanitdən ibarət mozaikadan hazırlanmış bir paraboloidin fokusunda 0,5 MHz tezliyində 10 5 Vt / sm 2-ə qədər suda ultrasəs intensivliyini əldə etmək mümkündür. .
Ultrasəs qəbulediciləri
Elektromexaniki Ultrasəs qəbulediciləri(Şəkil 5.4) birbaşa piezoelektrik effekt fenomenindən istifadə edin. Bu vəziyyətdə, ultrasəs dalğasının təsiri altında kristal plitələrin titrəmələri yaranır (1),
düyü. 5.4. Ultrasonik qəbuledici
nəticədə qeyd sistemi (3) ilə sabitlənmiş elektrodlarda (2) alternativ gərginlik yaranır.
Əksər tibbi cihazlarda eyni zamanda qəbuledici kimi ultrasəs dalğa generatoru da istifadə olunur.
5.2. Bir maddədə ultrasəsin udulması. Akustik cərəyanlar və kavitasiya
Fiziki təbiətinə görə ultrasəs səsdən fərqlənmir və mexaniki dalğadır. Onun yayılması zamanı mühitin hissəciklərinin növbələşən qalınlaşma və seyrəkləşmə sahələri əmələ gəlir. Ultrasəs və səsin mediada yayılma sürəti eynidir (havada ~ 340 m / s, suda və yumşaq toxumalarda ~ 1500 m / s). Bununla belə, yüksək intensivlik və qısa ultrasəs dalğa uzunluqları bir sıra spesifik xüsusiyyətlərə səbəb olur.
Bir maddədə ultrasəsin yayılması ilə səs dalğasının enerjisinin digər enerji növlərinə, əsasən istiliyə dönməz bir keçidi baş verir. Bu fenomen deyilir səsin udulması. Absorbsiya nəticəsində hissəciklərin vibrasiyasının amplitüdünün və ultrasəs intensivliyinin azalması eksponensialdır:
burada A, A 0 - maddənin səthində və h dərinliyində mühitin hissəciklərinin rəqslərinin amplitüdləri; I, I 0 - ultrasəs dalğasının müvafiq intensivliyi; α - udma əmsalı, ultrasəs dalğasının tezliyindən, temperaturdan və mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq.
Absorbsiya əmsalı - səs dalğasının amplitudasının "e" faktoru ilə azaldığı məsafənin əksi.
Absorbsiya əmsalı nə qədər yüksəkdirsə, mühit ultrasəsi bir o qədər çox qəbul edir.
Absorbsiya əmsalı (α) ultrasəs tezliyinin artması ilə artır. Buna görə də bir mühitdə ultrasəsin zəifləməsi eşidilən səsin zəifləməsindən dəfələrlə yüksəkdir.
Eləcə də udma əmsalı, ultrasəs istifadəsinin udulmasının bir xüsusiyyəti kimi və yarım udma dərinliyi(H), onunla tərs əlaqəlidir (H = 0.347 / α).
Yarım udma dərinliyi(H) ultrasəs dalğasının intensivliyinin yarıya endiyi dərinlikdir.
Müxtəlif toxumalarda udma əmsalının dəyərləri və yarımabsorbsiya dərinliyi cədvəldə verilmişdir. 5.1.
Qazlarda və xüsusən də havada ultrasəs böyük zəifləmə ilə yayılır. Mayelər və bərk maddələr (xüsusilə tək kristallar), bir qayda olaraq, ultrasəsin yaxşı keçiriciləridir və onlarda zəifləmə daha azdır. Beləliklə, məsələn, suda ultrasəsin zəifləməsi, bütün digər şeylər bərabər olduqda, havadan təxminən 1000 dəfə azdır. Buna görə də, ultrasəs tezliklərinin və ultrasəs tezliklərinin tətbiqi sahələri demək olar ki, yalnız maye və bərk cisimlərə aiddir və hava və qazlarda yalnız ULF-lər istifadə olunur.
İstiliyin buraxılması və kimyəvi reaksiyalar
Ultrasəsin bir maddə tərəfindən udulması mexaniki enerjinin maddənin daxili enerjisinə keçməsi ilə müşayiət olunur ki, bu da onun istiləşməsinə səbəb olur. Ən sıx isitmə, əks əmsalı birliyə (100%) yaxın olduqda, media arasındakı interfeyslərə bitişik ərazilərdə baş verir. Bunun səbəbi əks olunma nəticəsində sərhədə yaxın dalğanın intensivliyinin artması və müvafiq olaraq udulmuş enerjinin miqdarının artmasıdır. Bunu eksperimental olaraq yoxlamaq olar. Nəm ələ ultrasəs emitterini tətbiq etmək lazımdır. Tezliklə, xurmanın əks tərəfində dəri-hava interfeysindən əks olunan ultrasəs nəticəsində yaranan bir sensasiya (yanmadan ağrıya bənzər) meydana gəlir.
Mürəkkəb toxumalar (ağciyərlər) homogen toxumalara (qaraciyər) nisbətən ultrasəs vasitəsilə qızdırmaya daha həssasdırlar. Yumşaq toxumaların və sümüklərin sərhədində nisbətən çox istilik əmələ gəlir.
Dokuların dərəcə fraksiyaları ilə yerli istiləşməsi bioloji obyektlərin həyati fəaliyyətinə kömək edir, metabolik proseslərin intensivliyini artırır. Bununla belə, uzun müddət məruz qalma həddindən artıq istiləşməyə səbəb ola bilər.
Bəzi hallarda, fokuslanmış ultrasəs bədənin fərdi strukturlarına yerli təsir üçün istifadə olunur. Bu təsir idarə olunan hipertermiyaya nail olmağa imkan verir, yəni. bitişik toxumaları çox qızdırmadan 41-44 ° C-ə qədər qızdırmaq.
Ultrasəsin keçməsi ilə müşayiət olunan temperaturun artması və böyük təzyiq düşməsi molekullarla qarşılıqlı təsir göstərə bilən ionların və radikalların meydana gəlməsinə səbəb ola bilər. Bu halda normal şəraitdə mümkün olmayan kimyəvi reaksiyalar baş verə bilər. Ultrasəsin kimyəvi təsiri, xüsusən də bir su molekulunun H + və OH radikallarına parçalanmasında - sonradan hidrogen peroksidin H 2 O 2 meydana gəlməsi ilə özünü göstərir.
Akustik cərəyanlar və kavitasiya
Yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları bir sıra spesifik təsirlərlə müşayiət olunur. Beləliklə, ultrasəs dalğalarının qazlarda və mayelərdə yayılması akustik axın adlanan mühitin hərəkəti ilə müşayiət olunur (Şəkil 5.5, a). Bir neçə Vt / sm 2 intensivliyi olan bir ultrasəs sahəsində ultrasəs tezlik diapazonunun tezliklərində maye fışqırması baş verə bilər (Şəkil 5.5, b) və çox incə bir duman əmələ gətirmək üçün çiləmə. Ultrasəsin yayılmasının bu xüsusiyyəti ultrasəs inhalerlərində istifadə olunur.
Sıx ultrasəsin mayelərdə yayılması zamanı yaranan mühüm hadisələr arasında kavitasiya - mövcud olan Bubbles ultrasəs sahəsində artım
düyü. 5.5. a) benzolda 5 MHz tezliyi ilə ultrasəsin yayılmasından yaranan akustik axın; b) ultrasəs şüası mayenin içindən onun səthinə düşdükdə əmələ gələn maye fontanı (ultrasəs tezliyi 1,5 MHz, intensivlik 15 Vt/sm 2)
millimetr fraksiyalarına qədər olan mayelərdə ultrasəs tezliyi ilə pulsasiya etməyə başlayan və müsbət təzyiq fazasında çökən qaz və ya buxarın submikroskopik nüvələri. Qaz baloncukları çökdükdə, böyük yerli təzyiqlər sıralanır min atmosfer, sferik şok dalğaları. Bir mayenin tərkibindəki hissəciklərə bu qədər güclü mexaniki təsir, ultrasəsin istilik təsirinin təsiri olmadan da müxtəlif təsirlərə, o cümlədən dağıdıcı təsirlərə səbəb ola bilər. Fokuslanmış ultrasəsə məruz qaldıqda mexaniki təsirlər xüsusilə əhəmiyyətlidir.
Kavitasiya baloncuklarının dağılmasının başqa bir nəticəsi, molekulların ionlaşması və dissosiasiyası ilə müşayiət olunan onların tərkibinin güclü istiləşməsidir (10.000 ° C temperatura qədər).
Kavitasiya fenomeni emitentlərin işçi səthlərinin aşınması, hüceyrələrin zədələnməsi və s. Bununla belə, bu fenomen bir sıra faydalı təsirlərə də səbəb olur. Beləliklə, məsələn, kavitasiya sahəsində emulsiyaların hazırlanması üçün istifadə olunan maddənin gücləndirilmiş qarışığı var.
5.3. Ultrasəsin əks olunması. Səs təsviri
Bütün dalğa növləri kimi, əks və sınma hadisələri ultrasəsə xasdır. Bununla belə, bu hadisələr yalnız qeyri-bərabərliyin ölçüləri dalğa uzunluğu ilə müqayisə edildikdə nəzərə çarpır. Ultrasəs dalğasının uzunluğu səs dalğasının uzunluğundan əhəmiyyətli dərəcədə azdır (λ = v / ν). Beləliklə, yumşaq toxumalarda 1 kHz və 1 MHz tezliklərdə səs və ultrasəs dalğalarının uzunluqları müvafiq olaraq bərabərdir: λ = 1500/1000 = 1,5 m;
1500/1000000 = 1,5x10 -3 m = 1,5 mm. Yuxarıda göstərilənlərə uyğun olaraq, ölçüsü 10 sm olan bir cisim praktiki olaraq λ = 1,5 m dalğa uzunluğu ilə səsi əks etdirmir, lakin λ = 1,5 mm olan ultrasəs dalğası üçün reflektordur.
Yansıtma səmərəliliyi təkcə həndəsi əlaqələrlə deyil, həm də nisbətdən asılı olan əksetmə əmsalı r ilə müəyyən edilir. medianın dalğa empedansları x(3.8, 3.9 düsturlarına baxın):
0-a yaxın x dəyərləri üçün əksetmə demək olar ki, tamamlandı. Bu, ultrasəsin havadan yumşaq toxumalara keçməsi üçün bir maneədir (x = 3x10 -4, r= 99,88%). Bir ultrasəs emitenti birbaşa insanın dərisinə tətbiq edilərsə, ultrasəs içəriyə nüfuz etməyəcək, ancaq emitent və dəri arasında nazik bir hava təbəqəsindən əks olunacaq. Bu vəziyyətdə kiçik dəyərlər X mənfi rol oynayır. Hava təbəqəsini aradan qaldırmaq üçün dərinin səthi əksini azaltmaq üçün keçid mühiti kimi çıxış edən uyğun bir sürtkü (sulu jele) təbəqəsi ilə örtülmüşdür. Əksinə, orta, kiçik dəyərlərdə qeyri-homogenliyi aşkar etmək üçün X müsbət amildir.
Müxtəlif toxumaların sərhədlərində əks əmsalın dəyərləri cədvəldə verilmişdir. 5.2.
Qəbul edilən əks olunan siqnalın intensivliyi təkcə əks etdirmə əmsalının qiymətindən deyil, həm də ultrasəsin yayıldığı mühit tərəfindən udulma dərəcəsindən asılıdır. Ultrasəs dalğasının udulması ona gətirib çıxarır ki, dərinlikdə yerləşən strukturdan əks olunan əks-səda siqnalı, səthə yaxın yerləşən oxşar strukturdan əks olunandan daha zəifdir.
Ultrasəs dalğalarının qeyri-homogenliklərdən əks olunmasına əsaslanır səs təsviri, tibbi ultrasəsdə (ultrasəs) istifadə olunur. Bu zaman qeyri-bərabərlikdən (ayrı-ayrı orqanlar, şişlər) əks olunan ultrasəs elektrik rəqslərinə, ikincisi isə işığa çevrilir ki, bu da işıq üçün qeyri-şəffaf mühitdə ekranda müəyyən obyektləri görməyə imkan verir. Şəkil 5.6 təsviri göstərir
düyü. 5.6. 17 həftəlik insan dölünün 5 MHz ultrasəs görüntüsü
ultrasəs ilə əldə edilən 17 həftəlik insan dölü.
Ultrasəs tezlik diapazonunun tezliklərində ultrasəs mikroskop yaradılmışdır - adi mikroskopla oxşar cihaz, optik mikroskopdan üstünlüyü bioloji tədqiqat obyektin ilkin boyanmasını tələb etmir. Şəkil 5.7 optik və ultrasəs mikroskopları ilə çəkilmiş qırmızı qan hüceyrələrinin fotoşəkillərini göstərir.
düyü. 5.7. Optik (a) və ultrasəs (b) mikroskopları ilə əldə edilən qırmızı qan hüceyrələrinin fotoşəkilləri
Ultrasəs dalğalarının tezliyinin artması ilə həlledici güc artır (daha kiçik pozuntular aşkar edilə bilər), lakin onların nüfuzetmə gücü azalır, yəni. maraq strukturlarının tədqiq oluna biləcəyi dərinlik azalır. Buna görə də, ultrasəs tezliyi kifayət qədər dəqiqliyi tələb olunan araşdırma dərinliyi ilə birləşdirəcək şəkildə seçilir. Beləliklə, birbaşa dəri altında yerləşən tiroid bezinin ultrasəs müayinəsi üçün 7,5 MHz tezlikli dalğalar, qarın orqanlarının müayinəsi üçün isə 3,5-5,5 MHz tezliyi istifadə olunur. Bundan əlavə, yağ təbəqəsinin qalınlığı da nəzərə alınır: arıq uşaqlar üçün tezlik 5,5 MHz, kilolu uşaqlar və böyüklər üçün tezlik 3,5 MHz-dir.
5.4. Ultrasəsin biofiziki təsiri
Ultrasəsin şüalanmış orqan və toxumalarda bioloji obyektlərə dalğa uzunluğunun yarısına bərabər məsafədə təsiri altında vahidlərdən onlarla atmosferə qədər təzyiq fərqləri baş verə bilər. Bu cür intensiv təsirlər müxtəlif bioloji təsirlərə səbəb olur, onların fiziki təbiəti ətraf mühitdə ultrasəsin yayılması ilə müşayiət olunan mexaniki, istilik və fiziki-kimyəvi hadisələrin birgə təsiri ilə müəyyən edilir.
Ultrasəsin toxumalara və bütövlükdə bədənə ümumi təsiri
Ultrasəsin bioloji təsiri, yəni. ultrasəsə məruz qaldıqda bioloji obyektlərin həyat fəaliyyəti və strukturlarında baş verən dəyişikliklər əsasən onun intensivliyi və şüalanma müddəti ilə müəyyən edilir və orqanizmlərin həyati fəaliyyətinə həm müsbət, həm də mənfi təsir göstərə bilər. Beləliklə, ultrasəsin nisbətən aşağı intensivliyində (1,5 Vt / sm 2-ə qədər) yaranan hissəciklərin mexaniki titrəmələri daha yaxşı metabolizmə və toxumaların qan və limfa ilə daha yaxşı təmin edilməsinə kömək edən bir növ toxuma mikromasajı yaradır. Fraksiyalar və dərəcə vahidləri ilə toxumaların yerli qızdırılması, bir qayda olaraq, bioloji obyektlərin həyati fəaliyyətini təşviq edir, metabolik proseslərin intensivliyini artırır. Ultrasəs dalğaları kiçik və orta intensivliklər normal fizioloji proseslərin gedişini stimullaşdıran canlı toxumalarda müsbət bioloji təsirlərə səbəb olur.
Göstərilən intensivliklərdə ultrasəsin uğurlu tətbiqi nevrologiyada xroniki siyatik, poliartrit, nevrit və nevralgiya kimi xəstəliklərin reabilitasiyası üçün istifadə olunur. Ultrasəs onurğanın, oynaqların xəstəliklərinin müalicəsində istifadə olunur (oynaqlarda və boşluqlarda duz yataqlarının məhv edilməsi); oynaqların, bağların, vətərlərin və s. zədələndikdən sonra müxtəlif ağırlaşmaların müalicəsində.
Yüksək intensivliyə malik ultrasəs (3-10 Vt / sm 2) ayrı-ayrı orqanlara və bütövlükdə insan orqanizminə zərərli təsir göstərir. Yüksək intensivlikli ultrasəs səbəb ola bilər
v bioloji mühitlər hüceyrələrin və toxumaların mexaniki məhv edilməsi ilə müşayiət olunan akustik kavitasiya. Ultrasəsə uzun müddət intensiv məruz qalma bioloji strukturların həddindən artıq istiləşməsinə və onların məhvinə (zülalların denatürasiyası və s.) səbəb ola bilər. Güclü ultrasəsə məruz qalma uzunmüddətli nəticələrə səbəb ola bilər. Məsələn, bəzi sənaye şəraitində yaranan 20-30 kHz tezliyi ilə ultrasəsə uzun müddət məruz qalma ilə bir insanda pozğunluqlar inkişaf edir. sinir sistemi, yorğunluq artır, temperatur əhəmiyyətli dərəcədə yüksəlir, eşitmə pozğunluqları meydana gəlir.
Çox intensiv ultrasəs insanlar üçün ölümcüldür. Məsələn, İspaniyada 80 könüllü ultrasəs turbulent mühərriklərə məruz qalıb. Bu vəhşi təcrübənin nəticələri acınacaqlı oldu: 28 nəfər öldü, qalanları tamamilə və ya qismən iflic oldu.
Yüksək intensivlikli ultrasəs tərəfindən istehsal olunan istilik effekti çox əhəmiyyətli ola bilər: 20 saniyə ərzində 4 Vt / sm 2 gücündə ultrasəs şüalanması ilə 2-5 sm dərinlikdə bədən toxumalarının temperaturu 5-6 ° C yüksəlir. .
Ultrasəs qurğularında işləyən şəxslərdə peşə xəstəliklərinin qarşısını almaq üçün ultrasəs vibrasiya mənbələri ilə təmasda olmaq mümkün olduqda, əlləri qorumaq üçün 2 cüt əlcəkdən istifadə etmək vacibdir: xarici rezin əlcəklər və daxili əlcəklər - pambıq.
Hüceyrə səviyyəsində ultrasəsin hərəkəti
Ultrasəsin bioloji təsiri ikinci dərəcəli fiziki-kimyəvi təsirlərə də əsaslana bilər. Beləliklə, akustik axınların meydana gəlməsi zamanı hüceyrədaxili strukturların qarışması baş verə bilər. Kavitasiya biopolimerlərdə və digər həyati vacib birləşmələrdə molekulyar bağların qırılmasına və redoks reaksiyalarının inkişafına səbəb olur. Ultrasəs bioloji membranların keçiriciliyini artırır, bunun nəticəsində diffuziya səbəbindən metabolik proseslərin sürətlənməsi var. Müxtəlif maddələrin sitoplazmatik membrandan keçməsinin dəyişməsi hüceyrədaxili mühitin və hüceyrənin mikromühitinin tərkibinin dəyişməsinə səbəb olur. Bu, ətraf mühitin tərkibinə həssas olan fermentlərin iştirakı ilə biokimyəvi reaksiyaların sürətinə təsir göstərir.
digər ionlar. Bəzi hallarda hüceyrə daxilində mühitin tərkibində dəyişiklik hüceyrələr aşağı intensivlikli ultrasəsə məruz qaldıqda müşahidə olunan fermentativ reaksiyaların sürətlənməsinə səbəb ola bilər.
Bir çox hüceyrədaxili fermentlər kalium ionları tərəfindən aktivləşdirilir. Buna görə də, ultrasəsin intensivliyinin artması ilə hüceyrədəki enzimatik reaksiyaların yatırılmasının təsiri daha çox olur, çünki hüceyrə membranlarının depolarizasiyası nəticəsində hüceyrədaxili mühitdə kalium ionlarının konsentrasiyası azalır.
Ultrasəsin hüceyrələrə təsiri aşağıdakı hadisələrlə müşayiət oluna bilər:
Hüceyrə membranlarının mikromühitinin membranların yaxınlığında müxtəlif maddələrin konsentrasiya qradiyentlərinin dəyişməsi, hüceyrə daxilində və xaricində mühitin özlülüyünün dəyişməsi şəklində pozulması;
Normal və asanlaşdırılmış diffuziyanın sürətlənməsi şəklində hüceyrə membranlarının keçiriciliyində dəyişiklik, səmərəliliyin dəyişməsi aktiv nəqliyyat, membranların strukturunun pozulması;
Hüceyrədə müxtəlif maddələrin konsentrasiyasının dəyişməsi, özlülüyün dəyişməsi şəklində hüceyrədaxili mühitin tərkibinin pozulması;
Fermentlərin işləməsi üçün zəruri olan maddələrin optimal konsentrasiyalarının dəyişməsi ilə əlaqədar hüceyrədə fermentativ reaksiyaların sürətlərinin dəyişməsi.
Hüceyrə membranlarının keçiriciliyində dəyişiklik, hüceyrəyə təsir edən ultrasəs faktorlarından hansının bu və ya digər halda üstünlük təşkil etməsindən asılı olmayaraq, ultrasəs məruz qalmasına universal cavabdır.
Ultrasəsin kifayət qədər yüksək intensivliyində membranların məhv edilməsi baş verir. Bununla belə, müxtəlif hüceyrələr fərqli müqavimət göstərir: bəzi hüceyrələr 0,1 Vt / sm 2, digərləri isə 25 Vt / sm 2 intensivliklə məhv edilir.
Müəyyən bir intensivlik diapazonunda ultrasəsin müşahidə olunan bioloji təsirləri geri çevrilir. 0,8-2 MHz tezliyində 0,1 W / sm 2 olan bu intervalın yuxarı həddi eşik olaraq qəbul edilir. Bu həddi aşmaq hüceyrələrdə açıq-aşkar dağıdıcı dəyişikliklərə səbəb olur.
Mikroorqanizmlərin məhv edilməsi
Mayedə mövcud olan bakteriya və virusları məhv etmək üçün kavitasiya həddini aşan intensivliyi olan ultrasəs ilə şüalanma istifadə olunur.
5.5. Ultrasəsin tibbdə istifadəsi: terapiya, cərrahiyyə, diaqnostika
Ultrasonik deformasiyalar medianın üyüdülməsi və ya yayılması üçün istifadə olunur.
Kavitasiya fenomeni qarışmayan mayelərin emulsiyalarını almaq, metalları miqyaslı və yağlı filmlərdən təmizləmək üçün istifadə olunur.
Ultrasəs terapiyası
Ultrasəsin müalicəvi təsiri mexaniki, istilik, kimyəvi amillərlə bağlıdır. Onların birləşmiş təsiri membranın keçiriciliyini yaxşılaşdırır, qan damarlarını genişləndirir, maddələr mübadiləsini yaxşılaşdırır, bu da bədənin tarazlıq vəziyyətini bərpa etməyə kömək edir. Dozalanmış ultrasəs şüası ürəyi, ağciyərləri və digər orqan və toxumaları yumşaq bir şəkildə masaj etmək üçün istifadə edilə bilər.
Otorinolarinqologiyada ultrasəs qulaq pərdəsini, burun mukozasını təsir edir. Bu yolla xroniki rinitin, çənə boşluqlarının xəstəliklərinin reabilitasiyası həyata keçirilir.
FONOFOREZ - ultrasəs köməyi ilə dəri məsamələri vasitəsilə toxumalara dərman maddələrinin daxil edilməsi. Bu üsul elektroforezə bənzəyir, lakin elektrik sahəsindən fərqli olaraq, ultrasəs sahəsi təkcə ionları deyil, həm də hərəkət edir. yüksüz hissəciklər. Ultrasəsin təsiri altında hüceyrə membranlarının keçiriciliyi artır, bu da elektroforez zamanı dərmanların hüceyrəyə nüfuz etməsinə kömək edir. dərman maddələriəsasən hüceyrələr arasında cəmləşirlər.
AUTEMoterapiya - bir damardan alınan bir insanın öz qanının əzələdaxili tətbiqi. Alınan qan infuziyadan əvvəl ultrasəs ilə şüalanırsa, bu prosedur daha təsirli olur.
Ultrasəs şüalanması hüceyrənin təsirlərə həssaslığını artırır kimyəvi maddələr... Bu, daha az zərərli yaratmağa imkan verir
peyvəndlər, çünki onların istehsalında kimyəvi maddələrin daha az konsentrasiyası istifadə edilə bilər.
Ultrasəsin ilkin təsiri γ- və mikrodalğalı şüalanmanın şişlərə təsirini gücləndirir.
Əczaçılıq sənayesində ultrasəs müəyyən dərman maddələrinin emulsiyalarını və aerozollarını almaq üçün istifadə olunur.
Fizioterapiyada ultrasəs, bədənin müəyyən bir sahəsinə bir məlhəm bazası vasitəsilə tətbiq olunan uyğun bir emitentin köməyi ilə həyata keçirilən yerli məruz qalma üçün istifadə olunur.
Ultrasəs əməliyyatı
Ultrasəs cərrahiyyəsi iki növə bölünür, bunlardan biri səs vibrasiyasının toxumaların özünə təsiri ilə, ikincisi - cərrahi alətə ultrasəs vibrasiyasının tətbiqi ilə bağlıdır.
Şişlərin məhv edilməsi. Xəstənin bədəninə quraşdırılmış bir neçə emitent şişə yönəldilmiş ultrasəs şüaları yayır. Hər bir şüanın intensivliyi sağlam toxuma zədələmək üçün kifayət deyil, lakin şüaların birləşdiyi yerdə intensivlik artır və şiş kavitasiya və istiliklə məhv edilir.
Urologiyada ultrasəsin mexaniki təsirindən istifadə edərək sidik yollarında daşlar əzilir və bu da xəstələri əməliyyatlardan xilas edir.
Yumşaq toxumaların qaynaqlanması.İki kəsilmiş qan damarı qatlanaraq bir-birinə sıxılırsa, şüalanmadan sonra bir qaynaq meydana gəlir.
Sümük qaynağı(ultrasəs osteosintezi). Sınıq sahəsi ultrasəsin təsiri altında sürətlə polimerləşən maye polimer (siakrin) ilə qarışdırılmış əzilmiş sümük toxuması ilə doldurulur. Şüalanmadan sonra güclü bir qaynaq meydana gəlir, bu, tədricən udulur və sümük toxuması ilə əvəz olunur.
Ultrasəs titrəyişlərinin cərrahi alətlərdə superpozisiyası(skalpellər, fayllar, iynələr) kəsici qüvvələri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, ağrıları azaldır, hemostatik və sterilizasiya təsirinə malikdir. 20-50 kHz tezliyində kəsici alətin vibrasiya amplitudası 10-50 mikron təşkil edir. Ultrasəs skalpelləri döş qəfəsini açmadan tənəffüs orqanlarında əməliyyatlara imkan verir,
özofagus və qan damarlarında əməliyyatlar. Uzun və nazik bir ultrasəs skalpelini damara daxil etməklə, damarda xolesterinin qalınlaşmasını məhv edə bilərsiniz.
Sterilizasiya. Ultrasəsin mikroorqanizmlərə dağıdıcı təsiri cərrahi alətləri sterilizasiya etmək üçün istifadə olunur.
Bəzi hallarda ultrasəs digər fiziki təsirlərlə, məsələn, ilə birlikdə istifadə olunur kriogen, hemangioma və çapıqların cərrahi müalicəsində.
Ultrasəs diaqnostikası
Ultrasəs diaqnostikası ultrasəsdən istifadəyə əsaslanan sağlam və xəstə insan orqanizmini öyrənmək üçün metodlar toplusudur. Ultrasəs diaqnostikasının fiziki əsasını bioloji toxumalarda səsin yayılması parametrlərinin (səsin sürəti, zəifləmə əmsalı, dalğa müqaviməti) toxumanın növündən və vəziyyətindən asılılığı təşkil edir. Ultrasəs üsulları vizuallaşdırmağa imkan verir daxili strukturlar orqanizm, həmçinin orqanizm daxilində bioloji obyektlərin hərəkətini araşdırmaq. Ultrasəs diaqnostikasının əsas xüsusiyyəti sıxlığı və ya elastikliyi ilə bir qədər fərqlənən yumşaq toxumalar haqqında məlumat əldə etmək qabiliyyətidir. Tədqiqatın ultrasəs üsulu yüksək həssaslığa malikdir, rentgen şüaları ilə aşkar edilməyən formasiyaları aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər, kontrast maddələrin istifadəsini tələb etmir, ağrısızdır və heç bir əks göstəriş yoxdur.
Diaqnostik məqsədlər üçün 0,8-15 MHz tezliyi olan ultrasəs istifadə olunur. Aşağı tezliklər dərin yerləşmiş cisimləri araşdırarkən və ya sümük toxuması vasitəsilə müayinə edərkən, yüksək tezliklər bədən səthinə yaxın olan obyektləri vizuallaşdırmaq üçün, oftalmologiyada diaqnostika üçün, səthi yerləşən damarları araşdırarkən istifadə olunur.
Ultrasəs diaqnostikasında ən çox yayılmışlar impulslu ultrasəs siqnallarının əks olunmasına və ya səpilməsinə əsaslanan exolocation üsullarıdır. Alınma üsulundan və məlumatların təqdim edilməsinin xarakterindən asılı olaraq, ultrasəs diaqnostikası üçün cihazlar 3 qrupa bölünür: A tipli göstərici ilə birölçülü cihazlar; M tipli birölçülü alətlər; B tipi göstəricisi olan ikiölçülü alətlər.
A tipli bir cihazdan istifadə edərək ultrasəs diaqnostikasında, təmas maddəsi vasitəsilə bədənin tədqiq olunan sahəsinə qısa (təxminən 10-6 s davam edən) ultrasəs impulsları yayan bir emitent tətbiq olunur. İmpulslar arasındakı fasilələrdə cihaz toxumalarda müxtəlif qeyri-homogenliklərdən əks olunan impulsları alır. Gücləndirildikdən sonra bu impulslar katod-şüa borusunun ekranında şüanın üfüqi xəttdən kənara çıxması şəklində müşahidə olunur. Yansıtılan impulsların tam şəkli deyilir bir ölçülü exoqramma növü A.Şəkil 5.8-də göz exoskopiyası ilə əldə edilən exoqramma göstərilir.
düyü. 5.8. A-metoduna görə gözün exoskopiyası:
1 - buynuz qişanın ön səthindən əks-səda; 2, 3 - lensin ön və arxa səthlərindən əks-səda; 4 - retinanın və göz almasının arxa qütbünün strukturlarının əks-sədası
Müxtəlif növ toxumaların exoqrammaları impulsların sayına və onların amplitudasına görə bir-birindən fərqlənir. A tipli echogramın təhlili bir çox hallarda patoloji yerinin vəziyyəti, dərinliyi və uzunluğu haqqında əlavə məlumat əldə etməyə imkan verir.
A tip göstəricisi olan birölçülü cihazlar nevrologiya, neyrocərrahiyyə, onkologiya, mamalıq, oftalmologiya və tibbin digər sahələrində istifadə olunur.
M tipli göstəricilərə malik cihazlarda əks olunan impulslar gücləndirildikdən sonra katod-şüa borusunun modulyasiya edən elektroduna verilir və parlaqlığı impulsun amplitudası ilə əlaqəli olan tire şəklində təmsil olunur və eni - müddətinə qədər. Bu xətlərin vaxtında süpürülməsi fərdi əks etdirən strukturların şəklini verir. Bu tip göstərici kardioqrafiyada geniş istifadə olunur. Ultrasəs kardioqramması yaddaşı olan bir katod-şüa borusundan istifadə edərək və ya kağız maqnitofonda qeyd edilə bilər. Bu üsul ürəyin elementlərinin hərəkətlərini qeyd edir ki, bu da mitral qapaq stenozunu, anadangəlmə ürək qüsurlarını və s. təyin etməyə imkan verir.
A və M tipli qeydiyyat üsullarından istifadə edərkən, transduser xəstənin bədənində sabit vəziyyətdədir.
B tipli göstərici halında, çevirici bədən səthi boyunca hərəkət edir (skan edir) və katod-şüa borusunun ekranında ikiölçülü exoqramma qeydə alınır, bu da tədqiq edilən sahənin kəsiyini əks etdirir. bədən.
B metodunun bir variantı multiscanning, sensorun mexaniki hərəkəti eyni xəttdə yerləşən bir sıra elementlərin ardıcıl elektrik keçidi ilə əvəz olunur. Multiscanning tədqiq olunan bölmələri demək olar ki, real vaxt rejimində müşahidə etməyə imkan verir. B metodunun başqa bir variasiyası sektor skanıdır, burada əks-sondanın hərəkəti yoxdur, lakin ultrasəs şüasının daxil olma bucağı dəyişir.
B tip göstəricisi olan ultrasəs aparatları onkologiya, mamalıq və ginekologiya, urologiya, otolarinqologiya, oftalmologiya və s. sahələrdə istifadə olunur. B tipli cihazların multiskaner və sektor skan ilə modifikasiyası kardiologiyada istifadə olunur.
Ultrasəs diaqnostikasının bütün ekolokasiya üsulları bu və ya digər şəkildə bədənin daxilində müxtəlif dalğa impedansları olan sahələrin sərhədlərini qeyd etməyə imkan verir.
Ultrasəs diaqnostikasının yeni üsulu - rekonstruktiv (və ya hesablama) tomoqrafiya - səsin yayılması parametrlərinin məkan paylanmasını verir: zəifləmə əmsalı (metodun zəifləmə modifikasiyası) və ya səsin sürəti (refraksiya modifikasiyası). Bu üsulda obyektin tədqiq edilən kəsimi müxtəlif istiqamətlərdə təkrar-təkrar səslənir. Səslənmə koordinatları və cavab siqnalları haqqında məlumatlar kompüterdə işlənir, nəticədə ekranda yenidən qurulmuş tomoqram göstərilir.
Bu yaxınlarda üsul tətbiq olunmağa başladı elastometriya həm normal şəraitdə, həm də mikroozun müxtəlif mərhələlərində qaraciyər toxumasının öyrənilməsi üçün. Metodun mahiyyəti aşağıdakı kimidir. Sensor bədən səthinə perpendikulyar şəkildə quraşdırılmışdır. Sensorda quraşdırılmış vibratorun köməyi ilə aşağı tezlikli səs mexaniki dalğası (ν = 50 Hz, A = 1 mm) yaradılır, onun qaraciyərin altındakı toxumalarda yayılma sürəti ultrasəs istifadə edərək qiymətləndirilir. ν = 3,5 MHz (əslində exolocation həyata keçirilir ). istifadə
parçanın modulu E (elastiklik). Qaraciyər mövqeyinin proyeksiyasında interkostal boşluqlarda xəstə üçün bir sıra ölçülər (ən azı 10) aparılır. Bütün məlumatlar avtomatik olaraq təhlil edilir, cihaz həm ədədi, həm də rəngli formada təqdim olunan elastikliyin (sıxlığın) kəmiyyət qiymətləndirməsini verir.
Bədənin hərəkət edən strukturları haqqında məlumat əldə etmək üçün işi Doppler effektinə əsaslanan üsul və cihazlardan istifadə olunur. Bu cür cihazlar, bir qayda olaraq, iki piezoelektrik elementdən ibarətdir: davamlı rejimdə işləyən ultrasəs emitenti və əks olunan siqnalların qəbuledicisi. Hərəkət edən obyektdən (məsələn, damar divarından) əks olunan ultrasəs dalğasının Doppler tezliyinin dəyişməsini ölçməklə əks etdirən obyektin sürəti müəyyən edilir (2.9 düsturuna baxın). Bu tip ən qabaqcıl cihazlarda kosmosda müəyyən bir nöqtədən siqnalı təcrid etməyə imkan verən impuls-Doppler (koherent) yerləşdirmə metodundan istifadə olunur.
Doppler effektindən istifadə edən cihazlar ürək-damar sistemi xəstəliklərinin diaqnostikasında istifadə olunur (tərif
ürək hissələrinin və qan damarlarının divarlarının hərəkətləri), mamalıqda (dölün ürək döyüntüsünün müayinəsi), qan axınının öyrənilməsi üçün və s.
Orqanların tədqiqi həmsərhəd olduqları yemək borusu vasitəsilə həyata keçirilir.
Ultrasəs və rentgen şüalarının "ötürülməsi" nin müqayisəsi
Bəzi hallarda ultrasəs ötürülməsi rentgen şüalarından üstündür. Bu onunla bağlıdır ki rentgen şüaları"yumşaq" olanların fonunda "sərt" toxumaların aydın görüntüsünü verin. Beləliklə, məsələn, sümüklər yumşaq toxumaların fonunda aydın görünür. Digər yumşaq toxumaların fonunda (məsələn, əzələlərin fonunda bir qan damarı) yumşaq toxumaların rentgen şəklini əldə etmək üçün damar rentgen şüalarını yaxşı udur (kontrast agent) bir maddə ilə doldurulmalıdır. . Ultrasəs ötürülməsi, artıq göstərilən xüsusiyyətlərə görə, bu vəziyyətdə kontrast maddələrdən istifadə etmədən bir görüntü verir.
X-ray müayinəsi ilə sıxlıq fərqi 10% -ə qədər, ultrasəs ilə - 1% -ə qədər fərqlənir.
5.6. İnfrasəs və onun mənbələri
İnfrasəs- insanlar üçün eşidilən tezlik diapazonundan aşağı olan elastik vibrasiya və dalğalar. Adətən infrasəs diapazonunun yuxarı həddi kimi 16-20 Hz qəbul edilir. Bu tərif şərtlidir, çünki kifayət qədər intensivliklə eşitmə qavrayışı bir neçə Hz tezliklərdə də baş verir, baxmayaraq ki, hisslərin tonal təbiəti yox olur və yalnız fərdi salınım dövrləri fərqlənir. İnfrasəsin aşağı tezlik həddi qeyri-müəyyəndir; hazırda onun tədqiqat sahəsi təxminən 0,001 Hz-ə qədər uzanır.
İnfrasəs dalğaları hava və su mühitində, eləcə də yer qabığında (seysmik dalğalar) yayılır. Aşağı tezlikli olduğuna görə infrasəsin əsas xüsusiyyəti aşağı udulmasıdır. Dərin dənizdə və atmosferdə yer səviyyəsində yayılarkən, 10-20 Hz tezlikli infrasəs dalğaları 1000 km məsafədə bir neçə desibeldən çox olmayan zəifləyir. səsləndiyi məlumdur
vulkan püskürmələri və atom partlayışları dəfələrlə dünya ətrafında gedə bilər. Uzun dalğa uzunluğuna görə infrasəsin səpilməsi də kiçikdir. Təbii mühitlərdə nəzərə çarpan səpilmə yalnız çox böyük obyektlər - təpələr, dağlar, hündür binalar tərəfindən yaradılır.
İnfrasəsin təbii mənbələri meteoroloji, seysmik və vulkanik hadisələrdir. İnfrasəs atmosfer və okeanların turbulent təzyiqinin dəyişməsi, külək, dəniz dalğaları (o cümlədən gelgit dalğaları), şəlalələr, zəlzələlər, sürüşmələr nəticəsində yaranır.
İnsan fəaliyyəti ilə bağlı infrasəsin mənbələri partlayışlar, silah atışları, səsdən sürətli təyyarələrin zərbə dalğaları, fənərlərin zərbələri, reaktiv mühərriklərin işləməsi və s. İnfrasəs mühərriklərin və texnoloji avadanlıqların səs-küyündə olur. Sənaye və məişət həyəcanlandırıcıları tərəfindən yaradılan bina vibrasiyaları, bir qayda olaraq, infrasəs komponentlərini ehtiva edir. Nəqliyyat səs-küyü ətraf mühitin infrasəs çirklənməsinə əhəmiyyətli töhfə verir. Məsələn, 100 km/saat sürətlə hərəkət edən avtomobillər 100 dB-ə qədər intensivlik səviyyəsinə malik infrasəs yaradır. Böyük gəmilərin mühərrik bölməsində işləyən mühərriklərin yaratdığı infrasəs vibrasiyaları 7-13 Hz tezliyi və 115 dB intensivlik səviyyəsi ilə qeydə alınıb. Hündürmərtəbəli binaların yuxarı mərtəbələrində, xüsusən də güclü küləklərdə infrasəsin intensivliyi səviyyəsinə çatır.
İnfrasəsi təcrid etmək demək olar ki, mümkün deyil - aşağı tezliklərdə bütün səs uducu materiallar demək olar ki, tamamilə effektivliyini itirir.
5.7. İnfrasəsin insanlara təsiri. İnfrasəsin tibbdə istifadəsi
Bir qayda olaraq, infrasəs insana mənfi təsir göstərir: depressiyaya səbəb olur, yorğunluq, baş ağrısı, qıcıqlanma. Aşağı intensivlikli infrasəsə məruz qalan insanda hərəkət xəstəliyi, ürəkbulanma və başgicəllənmə əlamətləri inkişaf edir. Baş ağrısı görünür, yorğunluq artır, eşitmə zəifləyir. 2-5 Hz tezliyində
və 100-125 dB intensivlik səviyyəsi, subyektiv reaksiya qulaqda təzyiq hissi, udma çətinliyi, məcburi səs modulyasiyası və danışma çətinliyinə qədər azalır. İnfrasəsin təsiri görmə qabiliyyətinə mənfi təsir göstərir: görmə funksiyaları pisləşir, görmə kəskinliyi azalır, görmə sahəsi daralır, akkomodativ qabiliyyət zəifləyir, müşahidə olunan obyektin gözü ilə fiksasiya sabitliyi pozulur.
100 dB intensivlik səviyyəsində 2-15 Hz tezlikdə səs-küy dial ölçmə cihazlarının izləmə xətasının artmasına səbəb olur. Göz almasının konvulsiv seğirmesi, tarazlıq orqanlarının funksiyasının pozulması var.
Təlim zamanı infrasəsə məruz qalan pilotlar və kosmonavtlar sadə hesab məsələlərini belə həll etməkdə daha yavaş idilər.
İqlim şəraiti ilə izah edilən pis hava şəraitində insanların vəziyyətindəki müxtəlif anomaliyaların əslində infrasəs dalğalarının təsirinin nəticəsi olduğu fərziyyəsi var.
Orta intensivlikdə (140-155 dB) huşunu itirmə, müvəqqəti görmə itkisi baş verə bilər. Yüksək intensivliklərdə (təxminən 180 dB) ölümcül iflic baş verə bilər.
Ehtimal edilir ki, infrasəsin mənfi təsiri insan bədəninin bəzi orqanlarının və hissələrinin təbii rəqslərinin tezliklərinin infrasəs bölgəsində olması ilə bağlıdır. Bu, arzuolunmaz rezonans fenomenlərinə səbəb olur. Bir insan üçün təbii vibrasiyanın bəzi tezliklərini göstərək:
İnsan bədəni uzanmış vəziyyətdə - (3-4) Hz;
Sinə - (5-8) Hz;
Qarın boşluğu - (3-4) Hz;
Gözlər - (12-27) Hz.
İnfrasəsin ürəyə təsiri xüsusilə zərərlidir. Kifayət qədər güclə ürək əzələsinin məcburi vibrasiyası baş verir. Rezonansda (6-7 Hz) onların amplitudası artır, bu da qanaxmaya səbəb ola bilər.
İnfrasəsin tibbdə istifadəsi
Son illərdə infrasəs tibbi praktikada geniş istifadə olunur. Belə ki, oftalmologiyada infrasəs dalğaları
12 Hz-ə qədər tezliklərlə miyopiya müalicəsində istifadə olunur. Göz qapaqlarının xəstəliklərinin müalicəsində infrasəs fonoforez (şək. 5.9), həmçinin yara səthlərinin təmizlənməsi, göz qapaqlarında hemodinamikanın və regenerasiyanın yaxşılaşdırılması, masaj (şək. 5.10) və s.
Şəkil 5.9 yenidoğulmuşlarda lakrimal kanalın inkişafındakı anormallıqları müalicə etmək üçün infrasəsin istifadəsini göstərir.
Müalicə mərhələlərindən birində lakrimal kisənin masajı aparılır. Bu vəziyyətdə, infrasəs generatoru lakrimal kisədə artıq təzyiq yaradır ki, bu da lakrimal kanalda embrion toxumasının qırılmasına kömək edir.
düyü. 5.9.İnfrasəs fonoforez sxemi
düyü. 5.10. Lakrimal kisə masajı
5.8. Əsas anlayışlar və düsturlar. Cədvəllər
Cədvəl 5.1. 1 MHz-də udma əmsalı və yarım udma dərinliyi
Cədvəl 5.2. Müxtəlif parçaların sərhədlərində əks
5.9. Tapşırıqlar
1. Dalğaların kiçik nizamsızlıqlardan əks olunması, ölçüləri dalğa uzunluğunu aşdıqda nəzərə çarpır. ν = 5 MHz tezliyində ultrasəs diaqnostikası ilə aşkar edilə bilən böyrək daşının minimum d ölçüsünü təxmin edin. Ultrasonik dalğa sürəti v= 1500 m / s.
Həll
Dalğa uzunluğunu tapaq: λ = v / ν = 1500 / (5 * 10 6) = 0,0003 m = 0,3 mm. d> λ.
Cavab: d> 0,3 mm.
2. Bəzi fizioterapevtik prosedurlarda ν = 800 kHz tezliyi və intensivliyi I = 1 Vt / sm 2 olan ultrasəs istifadə olunur. Yumşaq toxuma molekullarının vibrasiya amplitüdünü tapın.
Həll
Mexanik dalğaların intensivliyi (2.6) düsturu ilə müəyyən edilir.
Yumşaq toxumaların sıxlığı ρ "1000 kq / m 3.
dairəvi tezlik ω = 2πν ≈ 2х3.14х800х10 3 ≈ 5х10 6 s -1;
yumşaq toxumalarda ultrasəs sürəti ν ≈ 1500 m / s.
İntensivliyi SI-yə çevirmək lazımdır: I = 1 W / sm 2 = 10 4 W / m 2.
Son düsturdakı ədədi dəyərləri əvəz edərək tapırıq:
Ultrasəsin keçməsi zamanı molekulların belə kiçik yerdəyişməsi onun təsirinin hüceyrə səviyyəsində özünü göstərdiyini göstərir. Cavab: A = 0,023 μm.
3. Polad hissələrin keyfiyyəti ultrasəs qüsur detektoru ilə yoxlanılır. Ultrasəs siqnalı verildikdən sonra 0,1 ms və 0,2 ms-də əks olunan iki siqnal qəbul edilərsə, hissədə h hansı dərinlikdə çat aşkar edildi və hissənin qalınlığı d nə qədərdir? Poladda ultrasəs dalğasının yayılma sürəti v= 5200 m / s.
Həll
2h = tv → h = tv / 2. Cavab: h = 26 sm; d = 52 sm.
