Ուլտրաձայնի արագությունը վակուումում. Ուլտրաձայնի արագությունը ջրի մեջ (հավելված e). Ուլտրաձայնային ալիքների կլանումը
Ուլտրաձայնային -առաձգական մեխանիկական երկայնական ալիք, որի հաճախականությունը գերազանցում է 20000-ը Հց. Բժշկության մեջ ուլտրաձայնը կիրառվում է 1-1,5 հաճախականությամբ ՄՀց.
Բարձր հաճախականության շնորհիվ ուլտրաձայնային ալիքը տարածվում է ճառագայթների տեսքով (ուլտրաձայնային ալիքի կարճ երկարության պատճառով նրա ալիքային հատկությունները կարող են անտեսվել)։ Նման ճառագայթները կարող են կենտրոնացվել՝ օգտագործելով հատուկ ակուստիկ ոսպնյակներ և դրանով իսկ հասնել ուլտրաձայնային ալիքի բարձր ինտենսիվության: Բացի այդ, քանի որ ալիքի ինտենսիվությունը համաչափ է տատանումների հաճախականության և ամպլիտուդի քառակուսու հետ, ուլտրաձայնային ալիքի բարձր հաճախականությունը, նույնիսկ իր փոքր ամպլիտուդներով, կանխորոշում է բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքներ ստանալու հնարավորությունը:
Ուլտրաձայնային հետազոտություն ստանալու մեթոդներ
:
1. magnetostrictive (ստացվում է մինչև 200 կՀց ուլտրաձայնային): Magnetostriction-ը ֆերոմագնիսի (երկաթի, նրա համաձուլվածքների նիկելի հետ) ձևի և ծավալի փոփոխությունն է, երբ դրանք տեղադրվում են փոփոխական մագնիսական դաշտում: Փոփոխական մագնիսական դաշտն այն դաշտն է, որի մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը ժամանակի ընթացքում փոխվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն, այսինքն. նշված պարամետրի փոփոխությունը բնութագրվում է որոշակի հաճախականությամբ: Այս դաշտը գործում է որպես շարժիչ ուժ՝ պատճառելով երկաթե ձողը կծկվել և ձգվել՝ կախված ժամանակի ընթացքում մագնիսական ինդուկցիայի մեծության փոփոխությունից: Սեղմման և ձգման հաճախականությունը որոշվելու է փոփոխականի հաճախականությամբ մագնիսական դաշտը. Այս դեպքում ձողի ծայրերում օդում առաջանում են սեղմման դեֆորմացիաներ, որոնք տարածվում են ուլտրաձայնային ալիքների տեսքով։
Ուլտրաձայնային ալիքների ամպլիտուդայի աճը ձեռք է բերվում փոփոխական մագնիսական դաշտի այնպիսի հաճախականության ընտրությամբ, որում նկատվում է ռեզոնանս՝ ձողի բնական և հարկադիր տատանումների միջև։
2. Հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտ (ստանում են ուլտրաձայնային 200 կՀց-ից ավելի):Պիեզոէլեկտրիկներ՝ բյուրեղային կառուցվածքի նյութեր, որոնք ունեն պիեզոէլեկտրական առանցք, այսինքն՝ այն ուղղությունը, որով դրանք հեշտությամբ դեֆորմացվում են (քվարց, Ռոշելի աղ, բարիումի տիտանատ և այլն), երբ այդպիսի նյութերը տեղադրվում են փոփոխական էլեկտրական դաշտում (էլեկտրական դաշտը)։ ուժը տատանվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն), պիեզոէլեկտրիկները սկսում են սեղմվել և ձգվել պիեզոէլեկտրական առանցքի երկայնքով՝ փոփոխական էլեկտրական դաշտի հաճախականությամբ։ Տվյալ դեպքում բյուրեղի շուրջ առաջանում են մեխանիկական շեղումներ՝ սեղմման և հազվագյուտ դեֆորմացիաներ, որոնք տարածվում են ուլտրաձայնային ալիքների տեսքով։ Ցանկալի ամպլիտուդի հասնելու գործում դեր են խաղում ռեզոնանսային երեւույթները։
Էֆեկտը կոչվում է հակադարձ, քանի որ պատմականորեն այն հայտնաբերվել է ավելի վաղ ուղղակի պիեզոէլեկտրական ազդեցություն- պիեզոէլեկտրիկների դեֆորմացիայի ժամանակ փոփոխական էլեկտրական դաշտի առաջացման երեւույթը.
Ուլտրաձայնային ախտորոշիչ գործիքների շահագործման համար շատ կարևոր է ուղղակի և հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի առկայությունը: Ուլտրաձայնային ալիքը հիվանդի օրգանիզմ ուղղելու համար անհրաժեշտ է այն ստանալ, որն արվում է հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի միջոցով։ Արտացոլված ուլտրաձայնային ալիքը գրանցելու և պատկերացնելու համար անհրաժեշտ է այն վերածել էլեկտրական դաշտի, ինչը ձեռք է բերվում ուղղակի պիեզոէլեկտրական էֆեկտի միջոցով։
Ուլտրաձայնային ալիքների տարածման առանձնահատկությունները
1) միատարր միջավայրում. Երբ I ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային ալիքն անցնում է իր լայնության լայնությամբ նյութի շերտի միջով, դրա ինտենսիվությունը նվազում է և հավասարվում է. I \u003d I 0 e -αd, որտեղ Ես 0- ուլտրաձայնային ալիքի սկզբնական ինտենսիվությունը. Ի- ալիքի ինտենսիվությունը նյութի շերտով անցնելուց հետո, դ - նյութի շերտի լայնությունը, - ալիքի մարման α գործակիցը.
Ուլտրաձայնային ալիքի անհետացումը պայմանավորված է երկու գործընթացով՝ էներգիայի ցրում հյուսվածքներում (կապված օրգանների բջջային տարասեռության հետ) և դրա կլանում (կապված հյուսվածքների մակրոմոլեկուլային կառուցվածքի հետ): Կարևոր ախտորոշիչ հատկանիշ է մարման գործակիցի արժեքը։ Այսպիսով, լյարդը ցածր ցրման գործակցի պատճառով ունի ուլտրաձայնային ալիքների թուլացման ցածր գործակից: Ցիրոզով այս արժեքը կտրուկ աճում է:
Հյուսվածքների կողմից ուլտրաձայնային ալիքների կլանումը ներքին օրգանների վիճակի ախտորոշման հիմքն է ըստ սկզբունքի. փոխանցումներ -հիվանդի մարմնով անցած ալիքի ինտենսիվության վերլուծություն և ուլտրաձայնի օգտագործումը թերապիայի և վիրաբուժության մեջ:
2) երկու միջավայրերի սահմանին. Երբ ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքը հարվածում է լրատվամիջոցների միջերեսին, ալիքը արտացոլվում է և ալիքը կլանվում է:
Էներգիայի այն մասը, որը կպարունակվի արտացոլված ալիքում, կախված է կրիչի ակուստիկ դիմադրության հարաբերակցությունից։ Այսպիսով, էներգիայի գրեթե 100%-ը արտացոլվում է հիվանդի մարմնի և օդի սահմանին։ Ուստի, որպեսզի ուլտրաձայնային ալիքը մտնի հիվանդի օրգանիզմ, օգտագործվում են հատուկ գելեր (նպատակը լրատվամիջոցների ակուստիկ դիմադրության տարբերությունը նվազեցնելն է)։
Ներքին օրգանների անհամասեռություններից և սահմաններից ուլտրաձայնային ալիքի արտացոլումը հիմք է հանդիսանում դրանց վիճակը սկզբունքով ախտորոշելու համար. էխոլոկացիա- արտացոլված ուլտրաձայնային ալիքի ինտենսիվության վերլուծություն: Ուլտրաձայնային - կոչվում է հիվանդի մարմնին ուղղված ալիք զոնդավորման ազդանշանև արտացոլված ուլտրաձայնային ալիքը - արձագանք.
Ուլտրաձայնային ալիքների արտացոլումը կախված է նաև արտացոլող կառույցների չափից.
Եթե արտացոլող կառույցների չափերը համեմատելի են ուլտրաձայնային ալիքի երկարության հետ, ապա ալիքները կցրվեն, այսինքն. ալիքի թեքում կառուցվածքի շուրջ, որին հաջորդում է էներգիայի ցրումը հյուսվածքներում և ուլտրաձայնային ստվերի ձևավորումը: Սա սահմանափակում է ուլտրաձայնային ախտորոշման լուծումը.
Եթե արտացոլող կառույցների չափերը մեծ են ուլտրաձայնային ալիքի երկարությունից, ապա վերջինս կարտացոլվի, իսկ արձագանքման ազդանշանի ինտենսիվությունը կախված կլինի զոնդող ազդանշանի ուղղությունից, արտացոլող կառույցների ձևից և չափից: Կան այսպես կոչված հայելային կառույցներԷխո ազդանշանների ամպլիտուդը, որոնցից ամենամեծ արժեքներն են (արյան անոթներ, խոռոչներ, օրգանների և հյուսվածքների սահմաններ):
Ընդհանուր առմամբ, այնուամենայնիվ, արձագանքների ազդանշանների ինտենսիվությունը շատ ցածր է, ինչը պահանջում է շատ զգայուն սարքավորումներ դրանց գրանցման համար, բայց, մյուս կողմից, որոշում է ուլտրաձայնային ալիքների ներթափանցումը ավելի խորը ներքին կառույցներ և նպաստում դրանց տեսողականացմանը:
Ուլտրաձայնի օգտագործումը ախտորոշման մեջ
Ախտորոշման նպատակով օգտագործվում են ցածր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքներ, որոնք հյուսվածքներում կենսաբանական ազդեցություն չեն ունենում՝ մինչև 0,1: Երքվրա քառ.սմ
Ուլտրաձայնային սենսորի օգնությամբ հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի հիման վրա ստացվում է ուլտրաձայնային զոնդավորման ազդանշան և ստացվում էխո ազդանշան։ Վերջինս սենսորում ուղղակի պիեզոէլեկտրական էֆեկտի արդյունքում վերածվում է փոփոխական էլեկտրական դաշտի, ինչը հնարավորություն է տալիս էլեկտրոնային սարքավորումների միջոցով գրանցել, ուժեղացնել և պատկերացնել էխո ազդանշանները։
Էլեկտրոնային սարքերի էկրանին էխո ազդանշանների գրանցման և արտացոլման մեթոդի համաձայն, առանձնանում են ուլտրաձայնային սկանավորման հետևյալ եղանակները.
- A-ռեժիմ (ամպլիտուդի ռեժիմ):Սենսորում էլեկտրական դաշտի վերածված էխոյի ազդանշանները առաջացնում են ավլող ճառագայթի ուղղահայաց շեղում գագաթների տեսքով, որի ամպլիտուդը կախված կլինի արտացոլված ուլտրաձայնային ալիքի ինտենսիվությունից, իսկ օսցիլոսկոպի էկրանին գտնվելու վայրը կորոշի խորությունը։ արտացոլող կառուցվածքը չափիչ սարքի մասշտաբով: Բժշկության մեջ A-mode-ի կիրառման օրինակ է էխոէնցեֆալոսկոպիա- Ուլտրաձայնային սկանավորման տեխնիկա, որն օգտագործվում է նյարդաբանության և նյարդավիրաբուժության մեջ՝ ուղեղի ծավալային վնասվածքների ախտորոշման համար (հեմատոմաներ, ուռուցքային պրոցեսներ և այլն): Հիմնական արձագանքային ազդանշանները (առավելագույնը ամպլիտուդով) ձևավորվում են գանգուղեղից արտացոլման միջոցով սենսորի, միջնադարյան կառուցվածքների և հակառակ կողմի գանգուղեղի վրա: Կենտրոնական գագաթնակետի տեղաշարժը դեպի աջ կամ ձախ կողմ կարող է ցույց տալ պաթոլոգիայի առկայությունը, համապատասխանաբար, ուղեղի ձախ կամ աջ կիսագնդերի:
- B-ռեժիմ (պայծառության ռեժիմ):Սենսորում էլեկտրական դաշտի վերածված էխոյի ազդանշանները ստիպում են էկրանին փայլել տարբեր պայծառության կետեր. որքան մեծ է էլեկտրական դաշտի ուժգնության տատանումը (որն իր հերթին կախված է էխոյի ազդանշանի ինտենսիվությունից), այնքան ավելի պայծառ ու ավելի չափիչ սարքի էկրանին ձևավորվում է ծավալուն կետ: Ռեժիմի իրականացման համար օգտագործվում են ուլտրաձայնային ալիքների բարդ սենսորներ, որոնք պարունակում են բազմաթիվ տարրեր, որոնք արձակում են զոնդող գրգռիչներ և փոխակերպում էխո ազդանշանները։ Փոփոխվում է նաև զոնդավորման ազդանշանների ուղղությունը։ Էլեկտրոնային սարքավորումները կուտակում են մարմնի միևնույն մասի հետազոտական տվյալները՝ ստացված բոլոր սենսորային տարրերի օգնությամբ և տարբեր ուղղություններով, և դրանք ինտեգրելով իրական ժամանակում ձևավորում են ուսումնասիրվող օրգանի պատկերը չափիչ սարքի մասշտաբով։ Այս կերպ, երկչափ էխոտոմոգրամներ.
- M-ռեժիմ (շարժման ռեժիմ):Թույլ է տալիս ստանալ մարմնի շարժվող կառուցվածքների էխոգրամներ: Ինչպես A-ռեժիմի իրականացման ժամանակ, հետազոտության ողջ ընթացքում զոնդավորման ազդանշանների ուղղությունը մնում է անփոփոխ, այնուամենայնիվ, զոնդավորումն իրականացվում է բազմիցս այնպես, որ ձևավորման շրջանը Մ. -
էխոգրամաները գերազանցել են ուսումնասիրված կառույցների շարժման շրջանը և Ա -
էխոգրամաներ. Ժամանակի ընթացքում գրանցվում է շարժական կառուցվածքի խորության փոփոխությունը (չափիչ սարքի փնջի տեղաշարժը առանցքի երկայնքով). X): Էխոյի ազդանշանների ամպլիտուդը ցուցադրվում է որպես տարբեր պայծառության բծեր (ինչպես B ռեժիմում): Յուրաքանչյուր հաջորդ զոնդավորման ժամանակ երկայնական էխոգրամը փոքր քանակությամբ տեղաշարժվում է խորության (ժամանակի) պատկերի առանցքին ուղղահայաց ուղղությամբ: Առավել հաճախ օգտագործվում է կլինիկայում էխոկարդիոգրաֆիա.
Ուլտրաձայնի փոխազդեցությունը նյութի հետ. Ուլտրաձայնի օգտագործումը թերապիայի և վիրաբուժության մեջ.
Ուլտրաձայնը բնութագրվում է նյութի վրա գործողության հետևյալ տեսակներով.
- մեխանիկական գործողություն. Այն կապված է նյութի միկրոկառուցվածքի դեֆորմացիայի հետ՝ կապված նյութը կազմող միկրոմասնիկների պարբերական մոտեցման և տարանջատման հետ։ Օրինակ, հեղուկում ուլտրաձայնային ալիքը առաջացնում է իր ամբողջականության խախտումներ՝ խոռոչների ձևավորմամբ. կավիտացիա.Սա հեղուկների էներգետիկ անբարենպաստ վիճակ է, ուստի խոռոչները արագ փակվում են մեծ քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ։
- ջերմային ազդեցություն. Դա պայմանավորված է նրանով, որ էներգիան, որը պարունակվում է ուլտրաձայնային ալիքում և ազատվում է խոռոչների փակման ժամանակ, մասնակիորեն ցրվում է հյուսվածքներում ջերմության տեսքով, ինչը հանգեցնում է դրանց տաքացմանը։
- ֆիզիկական և քիմիական գործողություն. Այն դրսևորվում է նյութերի մոլեկուլների իոնացումով և տարանջատմամբ, քիմիական ռեակցիաների արագացմամբ (օրինակ՝ օքսիդացում և վերականգնում) և այլն։
Հիմնվելով մեխանիկական, ջերմային և ֆիզիկաքիմիական գործոնների բարդ գործողության վրա Ուլտրաձայնի կենսաբանական ազդեցությունը. Այս գործողությունը որոշվելու է ուլտրաձայնային ալիքի ինտենսիվությամբ:
Ցածր և միջին ինտենսիվության ուլտրաձայնային (համապատասխանաբար 1.5 Երքվրա քառ.. սմ. և 3 Երքվրա քառ.սմ) կենդանի օրգանիզմներում առաջացնել դրական ազդեցություն, խթանել նորմալ ֆիզիոլոգիական գործընթացները. Սա հիմք է հանդիսանում ֆիզիոթերապիայում ուլտրաձայնի օգտագործման համար: ԱՄՆ-ը բարելավում է թափանցելիությունը բջջային մեմբրաններ, ակտիվացնում է բոլոր տեսակի տրանսպորտը մեմբրանի միջոցով, ազդում է կենսաքիմիական ռեակցիաների արագության վրա։
Ուլտրաձայնային ալիքի ինտենսիվության բարձրացումը հանգեցնում է կործանարար գործողությունբջիջների վրա. Այն օգտագործվում է բժշկական հաստատությունները ստերիլիզացնելու համար՝ ոչնչացնելով վիրուսները, բակտերիաները և սնկերի բջիջները ուլտրաձայնի միջոցով:
Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը լայնորեն կիրառվում է վիրաբուժության մեջ։ Որոշ վիրահատություններ կատարվում են ուլտրաձայնային սկալպելի միջոցով: Դրանք ցավազուրկ են, ուղեկցվում են փոքր արյունահոսությամբ, վերքերը ավելի արագ են լավանում, այդ թվում՝ վերքի ուլտրաձայնային ստերիլիզացման պատճառով։
Ուլտրաձայնային հետազոտությունը լայնորեն կիրառվում է օրթոպեդիայում՝ ոսկորների որոշ վիրահատությունների համար օգտագործվում է ուլտրաձայնային ֆայլ, Ուլտրաձայնը օգտագործվում է ոսկորները միմյանց հետ կապելու և ոսկրային իմպլանտները դրանց վրա ամրացնելու համար։
Լիտոտրիպսիա- երիկամների և լեղապարկի քարերի ոչնչացման տեխնիկա՝ օգտագործելով բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների ուղղորդված գործողությունը:
Դոպլերային էխոկարդիոգրաֆիա
Դոպլերի էֆեկտ- ալիքների հաճախականության փոփոխություն, որոնք ընկալվում են ստացողի կողմից ալիքի աղբյուրի և ստացողի հարաբերական շարժման պատճառով: Ստացողի կողմից ընկալվող ալիքների հաճախականությունը հաշվարկելու համար օգտագործեք բանաձևը.
Որտեղ v ընդունումը ստացողի կողմից ընկալվող ալիքների հաճախականությունն է, v աղբյուրը աղբյուրի կողմից արձակված ալիքների հաճախականությունն է, v 0-ը ալիքի արագությունն է, u 0-ը ալիքի ընդունիչի արագությունն է, u աղբյուրը արագությունն է: ալիքի աղբյուրը.
Համարի և հայտարարի վերին նշանները բնութագրում են այն դեպքերը, երբ ուլտրաձայնային ալիքների աղբյուրը և ստացողը մոտենում են միմյանց, իսկ ստորին նշանները բնութագրում են այն դեպքերը, երբ ուլտրաձայնային ալիքների աղբյուրը և ստացողը հեռանում են:
Դոպլերային էխոկարդիոգրաֆիա- Դոպլերի էֆեկտի օգտագործման վրա հիմնված մարմնի շարժվող կառույցների (սիրտ և արյան անոթների) արյան հոսքի և շարժման արագությունը ուսումնասիրելու տեխնիկա:
Որոշակի հաճախականության ν ուլտրաձայնային ալիքը արտանետվում է փափուկ հյուսվածքների մեջ՝ օգտագործելով ֆիքսված սենսոր, որից հետո ձայնագրվում են էխո ազդանշանները, որոնք արտացոլվում են շարժվող տարրերից (հիմնականում արյան էրիթրոցիտներից) և ունեն հաճախականություն ν՝՝ Դոպլերի էֆեկտի պատճառով:
Դոպլերի էֆեկտը դիտվում է երկու անգամ.
Նախ՝ սենսորը ν հաճախականությամբ ալիքների աղբյուր է, իսկ էրիթրոցիտը՝ ստացող։ Շարժման արդյունքում էրիթրոցիտը կընկալի ν` հաճախականությամբ ալիք։
Էրիտրոցիտը կարտացոլի ուլտրաձայնային ալիքը, որը հարվածել է նրան ν` հաճախականությամբ, բայց սենսորը, որին կվերադառնա արձագանքային ազդանշանը, շնորհիվ էրիթրոցիտների շարժունակության, այն կընկալի ν`` հաճախականությամբ:
Ախտորոշիչ հատկանիշը Δν = ν - ν`` տարբերությունն է, որը կոչվում է Դոպլերի հաճախականության տեղաշարժ. Այս տարբերությունը կախված է էրիթրոցիտների շարժման արագությունից, այսինքն. և ընդհանուր արյան հոսքը:
Դոպլերի հաճախականության հերթափոխը ձայնային տիրույթում է և կարող է լսել փորձառու բժիշկը հատուկ սարքերի օգնությամբ: Դոպլերի հաճախականության տեղաշարժը պատկերացնելու ավելի ժամանակակից մեթոդներ կան։
Ուլտրաձայնային ֆիզիկայի բաժինը բավականին ամբողջությամբ ընդգրկված է էխոգրաֆիայի մի շարք ժամանակակից մենագրություններում: Մենք կկենտրոնանանք միայն ուլտրաձայնի որոշ հատկությունների վրա, առանց իմանալու, թե որոնք անհնար է հասկանալ ուլտրաձայնային պատկերի ստացման գործընթացը:
Ուլտրաձայնային արագությունը և մարդու հյուսվածքների հատուկ ալիքային դիմադրությունը (ըստ Վ.Ն. Դեմիդովի)
Ուլտրաձայնային ալիքը, որը հասել է երկու լրատվամիջոցների սահմանին, կարող է արտացոլվել կամ գնալ ավելի հեռու: Ուլտրաձայնի արտացոլման գործակիցը կախված է ուլտրաձայնային դիմադրության տարբերությունից մեդիայի միջերեսում. որքան մեծ է այս տարբերությունը, այնքան ավելի ուժեղ է արտացոլման աստիճանը: Արտացոլման աստիճանը կախված է մեդիայի միջերեսի վրա ճառագայթի անկման անկյունից. որքան շատ է անկյունը մոտենում ուղիղ անկյան, այնքան ավելի ուժեղ է արտացոլման աստիճանը:
Այսպիսով, իմանալով դա, հնարավոր է գտնել ուլտրաձայնային օպտիմալ հաճախականությունը, որը տալիս է առավելագույն թույլատրելիություն բավարար ներթափանցող հզորությամբ:
Հիմնական սկզբունքները, որոնց վրա հիմնված է ուլտրաձայնային ախտորոշիչ սարքավորումների շահագործումը, - դա Տարածվելև ուլտրաձայնի արտացոլում.
Ախտորոշիչ ուլտրաձայնային սարքերի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է ուլտրաձայնային թրթռումների արտացոլումակուստիկ դիմադրության որոշակի արժեք ունեցող հյուսվածքների միջերեսներից։ Ենթադրվում է, որ ինտերֆեյսի վրա ուլտրաձայնային ալիքների արտացոլումը տեղի է ունենում, երբ լրատվամիջոցների ակուստիկ խտությունների տարբերությունը առնվազն 1% է: Ձայնային ալիքների արտացոլման մեծությունը կախված է կրիչների միջերեսի ակուստիկ խտության տարբերությունից, իսկ արտացոլման աստիճանը կախված է ուլտրաձայնային ճառագայթի անկման անկյունից:
Ուլտրաձայնային թրթռումների ստացում
Ուլտրաձայնային թրթռումների արտադրությունը հիմնված է ուղիղ և հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի վրա, որի էությունը կայանում է նրանում, որ երբ էլեկտրական լիցքեր են առաջանում բյուրեղային երեսների մակերեսին, վերջինս սկսում է նեղանալ և ձգվել։ Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների առավելությունը ուլտրաձայնային աղբյուրի կարողությունն է միաժամանակ ծառայել որպես իր ընդունիչ:
Ուլտրաձայնային սենսորի կառուցվածքի դիագրամ
Սենսորը պարունակում է պիեզոկրիստալ, որի երեսներին ամրացված են էլեկտրոդներ։ Բյուրեղի հետևում նյութի շերտ է, որը կլանում է ուլտրաձայնը, որը տարածվում է պահանջվողին հակառակ ուղղությամբ: Սա բարելավում է ստացված ուլտրաձայնային ճառագայթի որակը: Որպես կանոն, փոխարկիչի կողմից առաջացած ուլտրաձայնային ճառագայթը կենտրոնում առավելագույն հզորություն ունի, իսկ ծայրերում այն նվազում է, ինչի արդյունքում ուլտրաձայնի լուծումը տարբերվում է կենտրոնում և ծայրամասում: Ճառագայթի կենտրոնում դուք միշտ կարող եք կայուն արտացոլումներ ստանալ ինչպես ավելի, այնպես էլ պակաս խիտ առարկաներից, մինչդեռ ճառագայթի ծայրամասում ավելի քիչ խիտ առարկաները կարող են արտացոլվել, իսկ ավելի խիտ առարկաները կարող են արտացոլվել որպես ավելի քիչ խիտ:
Ժամանակակից պիեզոէլեկտրական նյութերը թույլ են տալիս փոխարկիչներին ուղարկել և ստանալ ուլտրաձայնային հաճախականությունների լայն շրջանակ: Հնարավոր է վերահսկել ակուստիկ ազդանշանի սպեկտրի ձևը, ստեղծելով և պահպանելով Գաուսի ալիքի ձև, որն ավելի դիմացկուն է հաճախականության գոտու աղավաղմանը և կենտրոնական հաճախականության շեղմանը:
Ուլտրաձայնային սարքերի վերջին ձևավորումներում բարձր լուծաչափը և պատկերի հստակությունը ապահովված են դինամիկ ֆոկուսային համակարգի և լայնաշերտ էխո ֆիլտրի միջոցով միկրոհամակարգչի միջոցով մուտքային և ելքային ուլտրաձայնային ճառագայթները կենտրոնացնելու համար: Այս կերպ ապահովվում է ուլտրաձայնային փնջի իդեալական պրոֆիլավորումը և ուժեղացումը և հատվածային սկանավորման արդյունքում ստացված խորքային կառույցների պատկերի կողային լուծաչափման բնութագրերը: Ֆոկուսի պարամետրերը սահմանվում են ըստ սենսորի հաճախականության և տեսակի: Լայնաշերտ էխո ֆիլտրը ապահովում է օպտիմալ լուծում՝ կատարելապես համապատասխանող հաճախականություններով՝ փափուկ հյուսվածքների արձագանքները կլանելու համար: Բարձր խտության բազմատարր սենսորների օգտագործումը օգնում է վերացնել կեղծ արձագանքները կողային և հետևի դիֆրակցիայի պատճառով:
Այսօր աշխարհում կա կատաղի մրցակցություն ընկերությունների միջև՝ ստեղծելու բարձրորակ վիզուալ համակարգեր, որոնք կհամապատասխանեն ամենաբարձր պահանջներին։
Մասնավորապես, Acuson Corporation-ը սահմանել է պատկերի որակի և կլինիկական բազմազանության հատուկ չափորոշիչ և մշակել է 128 XP™ պլատֆորմը, որը հիմնարար մոդուլ է շարունակական բարելավման համար, որը թույլ է տալիս բժիշկներին ընդլայնել կլինիկական հետազոտությունների շրջանակը՝ հիմնված կարիքների վրա:
Պլատֆորմն օգտագործում է 128 էլեկտրոնային անկախ ալիք, որոնք կարող են օգտագործվել միաժամանակ և՛ փոխանցման, և՛ ընդունման համար՝ ապահովելով բացառիկ տարածական լուծում, հյուսվածքների կոնտրաստ և պատկերի միատեսակություն ամբողջ տեսադաշտում:
Ուլտրաձայնային ախտորոշման գործիքները բաժանվում են երեք դասի՝ միաչափ, երկչափ և եռաչափ:
Միաչափ սկաներներում օբյեկտի մասին տեղեկատվությունը ներկայացվում է մեկ հարթության վրա՝ օբյեկտի խորության երկայնքով, իսկ պատկերը գրանցվում է որպես ուղղահայաց գագաթներ։ Պիկերի լայնությունն ու ձևը օգտագործվում են հյուսվածքի կառուցվածքային հատկությունների և արձագանքման ազդանշանների արտացոլման տարածքների խորության մասին դատելու համար: Այս տեսակի սարքը օգտագործվում է էխո-էնցեֆալոգրաֆիայում՝ ուղեղի միջին գծի կառուցվածքների տեղաշարժը և ծավալային (հեղուկ և պինդ) գոյացությունները որոշելու համար, ակնաբուժության մեջ՝ աչքի չափը, ուռուցքների և օտար մարմինների առկայությունը որոշելու համար։ էխոպուլսոգրաֆիա - ուսումնասիրել պարանոցի քնային և ողնաշարային զարկերակների պուլսացիաները և դրանց ներգանգային ճյուղերը և այլն: Այդ նպատակների համար օգտագործվում է 0,88-1,76 ՄՀց հաճախականություն:
2D սկաներներ
2D սկաներներբաժանվում են ձեռքով սկանավորման և իրական ժամանակի սկանավորման սարքերի:
Ներկայումս մակերեսային կառուցվածքների և ներքին օրգանների ուսումնասիրության համար օգտագործվում են միայն իրական ժամանակի գործիքներ, որոնցում տեղեկատվությունը շարունակաբար արտացոլվում է էկրանին, ինչը հնարավորություն է տալիս դինամիկ վերահսկել օրգանի վիճակը, հատկապես շարժվող կառույցներն ուսումնասիրելիս: Այս սարքերի աշխատանքային հաճախականությունը 0,5-ից 10,0 ՄՀց է:
Գործնականում ավելի հաճախ օգտագործվում են 2,5-ից 8 ՄՀց հաճախականությամբ սենսորներ:
3D սկաներներ
Դրանց օգտագործման համար պահանջվում են որոշակի պայմաններ.
- կլորացված կամ լավ եզրագծված ձևավորման առկայություն.
- հեղուկ տարածություններում տեղակայված կառուցվածքային գոյացությունների առկայություն (պտուղը արգանդում, ակնագնդում, քարեր լեղապարկում, օտար մարմին, ստամոքսում կամ աղիներում հեղուկով լցված պոլիպ, կույր աղիքներ բորբոքային հեղուկի ֆոնի վրա, ինչպես նաև որովայնի բոլոր հատվածները. օրգաններ ասցիտիկ հեղուկի ֆոնի վրա);
- նստակյաց կառուցվածքային գոյացություններ (ակնագնդիկ, շագանակագեղձ և այլն):
Այսպիսով, հաշվի առնելով այս պահանջները, եռաչափ սկաներները կարող են հաջողությամբ կիրառվել մանկաբարձության մեջ հետազոտության համար, որովայնի խոռոչի ծավալային պաթոլոգիա՝ այլ կառույցներից ավելի ճշգրիտ տարբերակելու համար, ուրոլոգիայում՝ շագանակագեղձի հետազոտման համար՝ կառուցվածքային ներթափանցումը տարբերելու համար։ պարկուճը, ակնաբուժության, սրտաբանության, նյարդաբանության և անգիոլոգիայի մեջ:
Օգտագործման բարդության, սարքավորումների բարձր արժեքի, բազմաթիվ պայմանների և սահմանափակումների առկայության պատճառով դրանք ներկայումս հազվադեպ են օգտագործվում: բայց 3D սկանավորում — սա ապագայի էխոգրաֆիա է.
Դոպլերային էխոգրաֆիա
Դոպլերսոնոգրաֆիայի սկզբունքն այն է, որ ուլտրաձայնային ազդանշանի հաճախականությունը, երբ արտացոլվում է շարժվող առարկայից, փոխվում է իր արագությանը համամասնորեն և կախված է ուլտրաձայնի հաճախականությունից և ուլտրաձայնի տարածման ուղղության և հոսքի ուղղությունից: Այս մեթոդը հաջողությամբ կիրառվել է սրտաբանության մեջ։
Մեթոդը հետաքրքրություն է ներկայացնում նաև ներքին բժշկության համար՝ ներքին օրգանների արյունատար անոթների վիճակի մասին հավաստի տեղեկատվություն տրամադրելու ունակության պատճառով՝ առանց օրգանիզմ հակադրություն պարունակող նյութերի ներմուծման:
Այն ավելի հաճախ օգտագործվում է վաղ փուլերում պորտալային հիպերտոնիայի կասկածանքով հիվանդների համապարփակ հետազոտության մեջ, պորտալարային շրջանառության խանգարումների ծանրությունը որոշելու, պորտալարային համակարգում շրջափակման մակարդակն ու պատճառները որոշելու, ինչպես նաև պորտալի փոփոխությունները ուսումնասիրելու համար: արյան հոսքը լյարդի ցիռոզով հիվանդների մոտ դեղամիջոցներ ընդունելիս (բետա-բլոկլերներ, ACE ինհիբիտորներ և այլն):
Բոլոր սարքերը հագեցած են երկու տեսակի ուլտրաձայնային սենսորներով՝ էլեկտրամեխանիկական և էլեկտրոնային: Երկու տեսակի սենսորները, բայց ավելի հաճախ՝ էլեկտրոնայինները, ունեն փոփոխություններ՝ բժշկության տարբեր ոլորտներում օգտագործելու համար՝ մեծահասակներին և երեխաներին հետազոտելիս:
Իրական ժամանակի դասական տարբերակում օգտագործվում են էլեկտրոնային սկանավորման 4 մեթոդ հատված, գծային, ուռուցիկ և տրապեզոիդ,որոնցից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է հատուկ հատկանիշներով` կապված դիտարկման ոլորտի հետ: Հետազոտողը կարող է ընտրել սկանավորման մեթոդը՝ կախված իր առջեւ դրված առաջադրանքից և գտնվելու վայրից:
Ոլորտի սկանավորում
Առավելությունները:
- մեծ տեսադաշտ խորը տարածքները ուսումնասիրելիս:
Կիրառման տարածք.
- նորածինների գանգաբանական հետազոտություններ մեծ տառատեսակի միջոցով.
- սրտաբանական հետազոտություններ;
- կոնքի օրգանների որովայնի ընդհանուր հետազոտություններ (հատկապես գինեկոլոգիայում և շագանակագեղձի ուսումնասիրությունում), ռետրոպերիտոնեալ համակարգի օրգանները.
Գծի սկանավորում
Առավելությունները:
- մարմնի մակերեսային տարածքները ուսումնասիրելիս մեծ տեսադաշտ;
- բարձր լուծաչափություն մարմնի խորը տարածքների ուսումնասիրության մեջ՝ բազմատարր սենսորի օգտագործման շնորհիվ.
Կիրառման տարածք.
- մակերեսային կառույցներ;
- սրտաբանություն;
– կոնքի օրգանների և պերիերիալ շրջանի հետազոտություն.
- մանկաբարձության մեջ.
Ուռուցիկ սկանավորում
Առավելությունները:
- հիվանդի մարմնի մակերեսի հետ շփման փոքր տարածք.
- խորը տարածքների ուսումնասիրության մեջ դիտարկման մեծ դաշտ:
Կիրառման տարածք.
- որովայնի ընդհանուր հետազոտություններ.
Trapezoidal սկան
Առավելությունները:
- մարմնի մակերեսին մոտ և խորը տեղակայված օրգանները հետազոտելիս դիտման մեծ դաշտ.
- տոմոգրաֆիկ հատվածների հեշտ նույնականացում:
Կիրառման տարածք.
- որովայնի ընդհանուր հետազոտություն;
- մանկաբարձական և գինեկոլոգիական.
Ի լրումն ընդհանուր ընդունված դասական սկանավորման մեթոդների, նորագույն սարքերի նախագծերում օգտագործվում են տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլ են տալիս դրանք որակապես լրացնել:
Վեկտորային սկանավորման ձևաչափ
Առավելությունները:
— միջքաղաքային տարածությունից սահմանափակ մուտքի և սկանավորման դեպքում այն ապահովում է ակուստիկ բնութագրեր նվազագույն սենսորային բացվածքով: Վեկտորային պատկերի ձևաչափն ավելի լայն տեսարան է տալիս մոտ և հեռավոր դաշտերում:
Շրջանակը նույնն է, ինչ հատվածի սկանավորման համար:
Սկանավորում խոշորացման տարածքի ընտրության ռեժիմում
Սա օպերատորի կողմից ընտրված հետաքրքրության տարածքի հատուկ սկանավորում է՝ պատկերի ակուստիկ տեղեկատվության բովանդակությունը երկչափ և գունավոր դոպլեր ռեժիմում բարձրացնելու համար: Ընտրված հետաքրքրության տարածքը ցուցադրվում է ակուստիկ և ռաստերային գծերի ամբողջական օգտագործմամբ: Պատկերի որակի բարելավումն արտահայտվում է գծերի և պիքսելների օպտիմալ խտությամբ, ավելի բարձր լուծաչափով, ավելի բարձր կադրերի արագությամբ և ավելի մեծ պատկերով:
Նորմալ հատվածի դեպքում պահպանվում է նույն ակուստիկ տեղեկատվությունը, մինչդեռ սովորական RES խոշորացման տարածքի ընտրության ձևաչափով պատկերի մեծացումն ավելացված լուծաչափով և ավելի շատ ախտորոշիչ տեղեկատվություն է ձեռք բերվում:
Պատկերացում Multi-Hertz
Լայնաշերտ պիեզոէլեկտրական նյութերը ժամանակակից սենսորներին ապահովում են հաճախականությունների լայն տիրույթում աշխատելու ունակությամբ. ապահովում են սենսորներում առկա հաճախականությունների լայն տիրույթից որոշակի հաճախականություն ընտրելու հնարավորություն՝ պահպանելով պատկերի միատեսակությունը: Այս տեխնոլոգիան թույլ է տալիս փոխել սենսորի հաճախականությունը միայն կոճակի սեղմումով՝ առանց ժամանակ կորցնելու սենսորը փոխարինելու համար։ Եվ սա նշանակում է, որ մեկ սենսորը համարժեք է երկու կամ երեք առանձնահատուկ բնութագրերի, ինչը մեծացնում է սենսորների արժեքը և կլինիկական բազմակողմանիությունը (Acuson, Siemens):
Սարքի վերջին ցուցումներում անհրաժեշտ ուլտրաձայնային տեղեկատվությունը կարելի է սառեցնել տարբեր ռեժիմներով՝ B-ռեժիմ, 2B-ռեժիմ, 3D, B + B ռեժիմ, 4B-ռեժիմ, M-ռեժիմ և գրանցել տպիչի միջոցով հատուկ թղթի վրա, համակարգչի վրա: ձայներիզ կամ տեսաերիզ՝ տեղեկատվության համակարգչային մշակմամբ։
Մարդու մարմնի օրգանների և համակարգերի ուլտրաձայնային պատկերումը մշտապես բարելավվում է, անընդհատ բացվում են նոր հորիզոններ և հնարավորություններ, սակայն ստացված տեղեկատվության ճիշտ մեկնաբանումը միշտ կախված կլինի հետազոտողի կլինիկական պատրաստվածության մակարդակից:
Այս կապակցությամբ ես հաճախ եմ հիշում Aloca ընկերության ներկայացուցչի հետ զրույցը, ով եկել էր մեզ մոտ՝ գործարկելու առաջին իրական ժամանակի սարքը Aloca SSD 202 D (1982 թ.): Իմ հիացմունքին, որ Ճապոնիան մշակել է համակարգչային ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա, նա պատասխանեց. «Համակարգիչը լավն է, բայց եթե մեկ այլ համակարգիչ (մատնացույց անելով դեպի գլուխը) լավ չի աշխատում, ապա այդ համակարգիչը անարժեք է»։
Էլեկտրասրտագրությունը սրտի մկանների ուսումնասիրության մեթոդ է՝ աշխատանքային սրտի բիոէլեկտրական պոտենցիալների գրանցման միջոցով։ Սրտի կծկումին նախորդում է սրտամկանի գրգռումը, որն ուղեկցվում է իոնների տեղաշարժով սրտամկանի բջջի պատյանով, որի արդյունքում փոխվում է կեղևի արտաքին և ներքին մակերևույթների միջև պոտենցիալ տարբերությունը: Միկրոէլեկտրոդների օգտագործմամբ չափումները ցույց են տալիս, որ պոտենցիալների փոփոխությունը կազմում է մոտ 100 մՎ: Նորմալ պայմաններում մարդու սրտի հատվածները հաջորդաբար ծածկված են գրգռմամբ, հետևաբար սրտի մակերևույթի վրա գրանցվում է արդեն հուզված և դեռևս չգրգռված տարածքների միջև փոփոխվող պոտենցիալ տարբերություն: Մարմնի հյուսվածքների էլեկտրական հաղորդունակության շնորհիվ այս էլեկտրական պրոցեսները կարելի է հայտնաբերել նաև մարմնի մակերեսին էլեկտրոդներ տեղադրելով, որտեղ պոտենցիալ տարբերության փոփոխությունը հասնում է 1-3 մՎ-ի։
Փորձի ընթացքում սրտի էլեկտրաֆիզիոլոգիական ուսումնասիրություններն իրականացվել են դեռևս 19-րդ դարում, սակայն մեթոդի ներդրումը բժշկության մեջ սկսվել է այն բանից հետո, երբ 1903-1924 թվականներին Էյնթհովենի ուսումնասիրությունները, որոնք օգտագործել են արագ արձագանքման լարային գալվանոմետր, մշակել են անվանումը: գրանցված կորի տարրերից, ստանդարտ գրանցման համակարգից և գնահատման հիմնական չափանիշներից:
Տեղեկատվական բարձր բովանդակությունը և մեթոդի համեմատաբար տեխնիկական պարզությունը, դրա անվտանգությունը և հիվանդի համար որևէ անհարմարության բացակայությունը ապահովեցին ԷՍԳ-ի լայն կիրառումը բժշկության և ֆիզիոլոգիայի մեջ: Ժամանակակից էլեկտրասրտագրության հիմնական բաղադրիչներն են ուժեղացուցիչը, գալվանոմետրը և ձայնագրող սարքը։ Շարժվող թղթի վրա էլեկտրական պոտենցիալների բաշխման փոփոխվող պատկերը գրանցելիս ստացվում է կոր՝ էլեկտրասրտագրություն (ԷՍԳ), սուր և կլորացված ատամներով, կրկնվող յուրաքանչյուր սիստոլի ժամանակ։ Ատամները սովորաբար նշվում են լատիներեն P, Q, R, S, T և U տառերով:
Դրանցից առաջինը կապված է նախասրտերի գործունեության հետ, մնացած ատամները՝ սրտի փորոքների գործունեության հետ։ Տարբեր կապարներում ատամների ձևը տարբեր է: Տարբեր անհատների մոտ ԷՍԳ-ի գրանցումը կատարվում է գրանցման ստանդարտ պայմաններով. վերջույթների և կրծքավանդակի մաշկի վրա էլեկտրոդների կիրառման եղանակը (սովորաբար օգտագործվում է 12 հաղորդիչ), որը որոշվում է ապարատի զգայունությամբ (1 մմ = 0,1 մՎ) և արագությամբ: թղթից (25 կամ 50 մմ / վրկ.) . Սուբյեկտը գտնվում է պառկած դիրքում, հանգստի վիճակում: ԷՍԳ-ն վերլուծելիս գնահատվում են ատամների առկայությունը, չափը, ձևը, լայնությունը և դրանց միջև եղած ընդմիջումները, և դրա հիման վրա նրանք դատում են ընդհանուր սրտում էլեկտրական պրոցեսների և որոշ չափով էլեկտրական պրոցեսների առանձնահատկությունները: սրտի մկանների ավելի սահմանափակ տարածքների ակտիվություն:
Բժշկության մեջ ԷՍԳ-ն ունի ամենաբարձր արժեքըսրտի առիթմիաների ճանաչման, ինչպես նաև սրտամկանի ինֆարկտի և որոշ այլ հիվանդությունների հայտնաբերման համար: Այնուամենայնիվ, ԷՍԳ-ի փոփոխությունները արտացոլում են միայն էլեկտրական գործընթացների խախտման բնույթը և խիստ հատուկ չեն որոշակի հիվանդությանը: ԷՍԳ-ի փոփոխությունները կարող են առաջանալ ոչ միայն հիվանդության հետևանքով, այլև սովորական ամենօրյա գործունեության, սննդի ընդունման, դեղորայքային բուժման և այլ պատճառների ազդեցության տակ: Ուստի ախտորոշումը բժիշկը դնում է ոչ թե ԷՍԳ-ի, այլ հիվանդության կլինիկական եւ լաբորատոր նշանների համակցությամբ։ Ախտորոշման հնարավորությունները մեծանում են մի քանի օրվա կամ շաբաթվա ընդմիջումով անընդմեջ վերցված մի շարք ԷՍԳ համեմատելիս: Էլեկտրասրտագրությունն օգտագործվում է նաև սրտի մոնիտորներում՝ ծանր հիվանդների վիճակի շուրջօրյա ավտոմատ մոնիտորինգի սարքեր, և աշխատողի վիճակի հեռաչափական մոնիտորինգի համար՝ կլինիկական, սպորտային, տիեզերական բժշկության մեջ, որն ապահովվում է. գալվանոմետրի և ձայնագրող սարքի միջև էլեկտրոդների և ռադիոհաղորդակցության կիրառման հատուկ մեթոդներ:
Սրտի բիոէլեկտրական ակտիվությունը կարելի է գրանցել այլ կերպ. Պոտենցիալ տարբերությունը բնութագրվում է տվյալ պահի համար որոշված արժեքով և ուղղությամբ, այսինքն՝ այն վեկտոր է և պայմանականորեն կարող է ներկայացվել տարածության մեջ որոշակի դիրք զբաղեցնող սլաքով։ Այս վեկտորի բնութագրերը փոխվում են սրտի ցիկլի ընթացքում այնպես, որ դրա մեկնարկային կետը մնում է ֆիքսված, իսկ վերջնականը նկարագրում է բարդ փակ կորը: Այս կորը, նախագծված հարթության վրա, ունի մի շարք օղակների ձև և կոչվում է վեկտորսրտագրություն (VCG): Մոտավորապես, այն կարող է գրաֆիկորեն գծագրվել՝ հիմնվելով ԷՍԳ-ի վրա՝ տարբեր կապուղիներում: Այն կարելի է ստանալ նաև անմիջապես հատուկ ապարատի միջոցով՝ վեկտորային կարդիոգրաֆ, որի ձայնագրող սարքը կաթոդային խողովակ է, իսկ հիվանդի վրա համապատասխան հարթությունում տեղադրված երկու զույգ էլեկտրոդներ օգտագործվում են առևանգման համար։
Էլեկտրոդների դիրքը փոխելով՝ կարելի է ստանալ VCG տարբեր հարթություններում և ձևավորել էլեկտրական պրոցեսների բնույթի ավելի ամբողջական տարածական ներկայացում։ Որոշ դեպքերում վեկտորասրտագրությունը լրացնում է էլեկտրաֆիզիոլոգիական հետազոտությունները՝ որպես ախտորոշիչ մեթոդ: Էլեկտրաֆիզիոլոգիական հիմքերի ուսումնասիրությունը և էլեկտրաֆիզիոլոգիական ուսումնասիրությունների և վեկտորսրտագրության կլինիկական կիրառումը, սարքերի և գրանցման մեթոդների կատարելագործումը բժշկության հատուկ գիտական բաժնի՝ էլեկտրասրտաբանության առարկան է:
Անասնաբուժության մեջ էլեկտրասրտագրությունը օգտագործվում է մեծ և փոքր կենդանիների մոտ՝ որոշ ոչ վարակիչ կամ վարակիչ հիվանդությունների հետևանքով առաջացած սրտի փոփոխությունները ախտորոշելու համար: Կենդանիների մոտ էլեկտրասրտագրության օգնությամբ որոշվում են սրտի ռիթմի խանգարումներ, սրտի հատվածների ավելացում և սրտի այլ փոփոխություններ։ Էլեկտրասրտագրությունը թույլ է տալիս վերահսկել օգտագործվող կամ փորձարկված դեղամիջոցների սրտի մկանների վրա ազդեցությունը:
1. Ուլտրաձայնային արձակողներ և ընդունիչներ.
2. Ուլտրաձայնի կլանումը նյութի մեջ. Ակուստիկ հոսքեր և կավիտացիա:
3. Ուլտրաձայնի արտացոլում. Ձայնային տեսողություն.
4. Ուլտրաձայնի կենսաֆիզիկական ազդեցությունը.
5. Ուլտրաձայնի կիրառումը բժշկության մեջ՝ թերապիա, վիրաբուժություն, ախտորոշում։
6. Ինֆրաձայնը և դրա աղբյուրները:
7. Ինֆրաձայնի ազդեցությունը մարդկանց վրա. Ինֆրաձայնի օգտագործումը բժշկության մեջ.
8. Հիմնական հասկացություններ և բանաձևեր. Սեղաններ.
9. Առաջադրանքներ.
Ուլտրաձայնային -առաձգական տատանումներ և ալիքներ մոտավորապես 20x10 3 Հց (20 կՀց) մինչև 10 9 Հց (1 ԳՀց) հաճախականություններով: Ուլտրաձայնի հաճախականության միջակայքը 1-ից 1000 ԳՀց կոչվում է հիպերձայնային.Ուլտրաձայնային հաճախականությունները բաժանված են երեք միջակայքերի.
ULF - ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային (20-100 կՀց);
USCH - միջին հաճախականության ուլտրաձայնային (0,1-10 ՄՀց);
UZVCH - բարձր հաճախականության ուլտրաձայնային (10-1000 ՄՀց):
Յուրաքանչյուր տեսականի ունի իր հատուկ բժշկական կիրառությունները:
5.1. Ուլտրաձայնային արձակողներ և ստացողներ
Էլեկտրամեխանիկական արտանետիչներև ԱՄՆ ընդունիչներօգտագործել պիեզոէլեկտրական էֆեկտի ֆենոմենը, որի էությունը բացատրված է Նկ. 5.1.
Այնպիսի բյուրեղային դիէլեկտրիկներ, ինչպիսիք են քվարցը, Ռոշելի աղը և այլն, ունեն ընդգծված պիեզոէլեկտրական հատկություններ։
Ուլտրաձայնային արտանետիչներ
Էլեկտրամեխանիկական ուլտրաձայնային արտանետիչօգտագործում է հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի ֆենոմենը և բաղկացած է հետևյալ տարրերից (նկ. 5.2).
Բրինձ. 5.1.ա - ուղղակի պիեզոէլեկտրական ազդեցություն.պիեզոէլեկտրական ափսեի սեղմումը և ձգումը հանգեցնում է համապատասխան նշանի պոտենցիալ տարբերության առաջացմանը.
բ - հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտ.կախված պիեզոէլեկտրական ափսեի վրա կիրառվող պոտենցիալ տարբերության նշանից, այն սեղմվում կամ ձգվում է.
Բրինձ. 5.2.ուլտրաձայնային արտանետիչ
1 - պիեզոէլեկտրական հատկություններ ունեցող նյութի թիթեղներ;
2 - էլեկտրոդներ, որոնք տեղադրված են դրա մակերեսին հաղորդիչ շերտերի տեսքով.
3 - գեներատոր, որը էլեկտրոդներին մատակարարում է անհրաժեշտ հաճախականության փոփոխական լարում:
Երբ գեներատորից (3) էլեկտրոդների վրա (2) փոփոխական լարում է կիրառվում, թիթեղը (1) պարբերաբար ձգվում և սեղմվում է: Տեղի են ունենում հարկադիր տատանումներ, որոնց հաճախականությունը հավասար է լարման փոփոխության հաճախականությանը։ Այս թրթռումները փոխանցվում են մասնիկներին միջավայրը, ստեղծելով համապատասխան հաճախականությամբ մեխանիկական ալիք։ Ռադիատորի մոտ գտնվող միջավայրի մասնիկների տատանումների ամպլիտուդը հավասար է թիթեղի տատանումների ամպլիտուդին։
Ուլտրաձայնի առանձնահատկությունները ներառում են բարձր ինտենսիվության ալիքներ ստանալու հնարավորությունը նույնիսկ համեմատաբար փոքր տատանումների ամպլիտուդներում, քանի որ տվյալ ամպլիտուդում խտությունը
Բրինձ. 5.3.Ուլտրաձայնային ճառագայթի կենտրոնացում ջրի մեջ հարթ-գոգավոր plexiglass ոսպնյակով (ուլտրաձայնային հաճախականությունը 8 ՄՀց)
էներգիայի հոսքը համաչափ է հաճախականության քառակուսի(տես բանաձև 2.6): Ուլտրաձայնային ճառագայթման սահմանափակող ինտենսիվությունը որոշվում է արտանետիչների նյութի հատկություններով, ինչպես նաև դրանց օգտագործման պայմանների բնութագրերով: UHF տարածաշրջանում ուլտրաձայնային գեներացիայի ժամանակ ինտենսիվության տիրույթը չափազանց լայն է՝ 10 -14 Վտ/սմ 2-ից մինչև 0,1 Վտ/սմ 2:
Շատ նպատակների համար անհրաժեշտ են շատ ավելի բարձր ինտենսիվություններ, քան նրանք, որոնք կարելի է ստանալ արտանետիչի մակերեսից: Այս դեպքերում դուք կարող եք օգտագործել ֆոկուսը: Նկար 5.3-ը ցույց է տալիս ուլտրաձայնի կենտրոնացումը plexiglass ոսպնյակով: ստանալու համար շատ մեծՈւլտրաձայնային ինտենսիվությունը օգտագործում է կենտրոնացման ավելի բարդ մեթոդներ: Այսպիսով, պարաբոլոիդի կիզակետում, որի ներքին պատերը պատրաստված են քվարցային թիթեղների խճանկարից կամ բարիումի տիտանիտային պիեզոկերամիկայից, 0,5 ՄՀց հաճախականությամբ հնարավոր է ստանալ մինչև 10 5 Վտ/սմ 2 ուլտրաձայնային ինտենսիվություն։ ջրի մեջ։
Ուլտրաձայնային ընդունիչներ
Էլեկտրամեխանիկական ԱՄՆ ընդունիչներ(նկ. 5.4) օգտագործել ուղղակի պիեզոէլեկտրական ազդեցության երեւույթը: Այս դեպքում, ուլտրաձայնային ալիքի ազդեցության տակ, բյուրեղային ափսեի (1) տատանումներ են տեղի ունենում,
Բրինձ. 5.4.Ուլտրաձայնային ընդունիչ
որի արդյունքում էլեկտրոդների վրա (2) առաջանում է փոփոխական լարում, որն ամրագրվում է ձայնագրման համակարգով (3)։
Բժշկական սարքերի մեծ մասում ուլտրաձայնային ալիքների գեներատորը միաժամանակ օգտագործվում է որպես դրանց ընդունիչ:
5.2. Ուլտրաձայնի կլանումը նյութի մեջ. Ակուստիկ հոսանքներ և կավիտացիա
Ըստ ֆիզիկական էության՝ ուլտրաձայնը չի տարբերվում ձայնից և իրենից ներկայացնում է մեխանիկական ալիք։ Քանի որ այն տարածվում է, ձևավորվում են միջավայրի մասնիկների խտացման և հազվագյուտ շրջաններ: Ուլտրաձայնի և ձայնի տարածման արագությունները մեդիայում նույնն են (օդում ~ 340 մ/վ, ջրում և փափուկ հյուսվածքներում ~ 1500 մ/վ): Այնուամենայնիվ, ուլտրաձայնային ալիքների բարձր ինտենսիվությունը և կարճ երկարությունը առաջացնում են մի շարք առանձնահատկություններ:
Երբ ուլտրաձայնը տարածվում է նյութի մեջ, տեղի է ունենում ձայնային ալիքի էներգիայի անշրջելի անցում էներգիայի այլ տեսակների, հիմնականում ջերմության: Այս երեւույթը կոչվում է ձայնի կլանումը.Մասնիկների տատանումների ամպլիտուդի և կլանման պատճառով ԱՄՆ ինտենսիվության նվազումը էքսպոնենցիալ է.
որտեղ A, A 0 են նյութի մակերևույթի մոտ և h խորության վրա միջավայրի մասնիկների տատանումների ամպլիտուդները. I, I 0 - ուլտրաձայնային ալիքի համապատասխան ինտենսիվությունը; α- կլանման գործակից,կախված ուլտրաձայնային ալիքի հաճախականությունից, ջերմաստիճանից և միջավայրի հատկություններից:
Կլանման գործակից -այն հեռավորության փոխադարձությունը, որով ձայնային ալիքի ամպլիտուդն ընկնում է «e» գործակցով։
Որքան մեծ է կլանման գործակիցը, այնքան ավելի ուժեղ է միջավայրը կլանում ուլտրաձայնը:
Կլանման գործակիցը (α) մեծանում է ուլտրաձայնային հաճախականության աճով: Հետևաբար, միջավայրում ուլտրաձայնի թուլացումը շատ անգամ ավելի բարձր է, քան լսելի ձայնի թուլացումը:
Ինչպես նաեւ կլանման գործակից,և օգտագործվում են որպես ուլտրաձայնային կլանման բնութագրիչներ: կիսաբլանման խորությունը(H), որը կապված է դրա հետ հակադարձ հարաբերությամբ (H = 0,347/α):
Կիսաբլանման խորությունը(H) այն խորությունն է, որում ուլտրաձայնային ալիքի ինտենսիվությունը կրկնակի կրճատվում է:
Տարբեր հյուսվածքներում կլանման գործակիցի և կիսաբլանման խորության արժեքները ներկայացված են աղյուսակում: 5.1.
Գազերում և, մասնավորապես, օդում, ուլտրաձայնը տարածվում է մեծ թուլացումով։ Հեղուկներն ու պինդները (հատկապես միաբյուրեղները), որպես կանոն, ուլտրաձայնի լավ հաղորդիչներ են, և դրանցում թուլացումը շատ ավելի քիչ է։ Այսպիսով, օրինակ, ջրի մեջ ուլտրաձայնային ալիքների թուլացումը, այլ հավասար պայմաններում, մոտավորապես 1000 անգամ ավելի քիչ է, քան օդում: Հետևաբար, UHF-ի և UHF-ի օգտագործման տարածքները գրեթե բացառապես հեղուկների և պինդ նյութերի համար են, և միայն ULF-ն օգտագործվում է օդում և գազերում:
Ջերմային արտազատում և քիմիական ռեակցիաներ
Ուլտրաձայնի կլանումը նյութի կողմից ուղեկցվում է մեխանիկական էներգիայի տեղափոխմամբ նյութի ներքին էներգիայի մեջ, ինչը հանգեցնում է դրա տաքացմանը։ Առավել ինտենսիվ ջեռուցումը տեղի է ունենում լրատվամիջոցների միջև միջերեսներին հարող տարածքներում, երբ արտացոլման գործակիցը մոտ է միասնությանը (100%): Դա պայմանավորված է նրանով, որ արտացոլման արդյունքում սահմանին մոտ ալիքի ինտենսիվությունը մեծանում է և, համապատասխանաբար, մեծանում է կլանված էներգիայի քանակը։ Սա կարելի է ստուգել փորձնականորեն: Թաց ձեռքին անհրաժեշտ է ամրացնել ուլտրաձայնային արձակիչ։ Շուտով ափի հակառակ կողմում առաջանում է սենսացիա (նման է այրվածքից առաջացած ցավին), որն առաջանում է մաշկ-օդ միջերեսից արտացոլված ուլտրաձայնի հետևանքով:
Բարդ կառուցվածք ունեցող հյուսվածքները (թոքերը) ավելի զգայուն են ուլտրաձայնային տաքացման նկատմամբ, քան միատարր հյուսվածքները (լյարդ): Համեմատաբար շատ ջերմություն է արտազատվում փափուկ հյուսվածքների և ոսկորների սահմանին:
Հյուսվածքների տեղային տաքացումը աստիճանների ֆրակցիաներով նպաստում է կենսաբանական օբյեկտների կենսագործունեությանը, մեծացնում է նյութափոխանակության պրոցեսների ինտենսիվությունը։ Այնուամենայնիվ, երկարատև ազդեցությունը կարող է առաջացնել գերտաքացում:
Որոշ դեպքերում կենտրոնացված ուլտրաձայնը օգտագործվում է մարմնի առանձին կառուցվածքների վրա տեղական ազդեցության համար: Այս ազդեցությունը թույլ է տալիս հասնել վերահսկվող հիպերտերմիային, այսինքն. տաքացում մինչև 41-44 °C առանց հարևան հյուսվածքների գերտաքացման։
Ջերմաստիճանի բարձրացումը և ճնշման մեծ անկումները, որոնք ուղեկցում են ուլտրաձայնի անցմանը, կարող են հանգեցնել իոնների և ռադիկալների ձևավորմանը, որոնք կարող են փոխազդել մոլեկուլների հետ: Այս դեպքում կարող են առաջանալ այնպիսի քիմիական ռեակցիաներ, որոնք հնարավոր չէ իրականացնել նորմալ պայմաններում։ Ուլտրաձայնի քիմիական ազդեցությունը դրսևորվում է, մասնավորապես, ջրի մոլեկուլի պառակտման մեջ H + և OH- ռադիկալների, որին հաջորդում է ջրածնի պերօքսիդ H 2 O 2 ձևավորումը:
Ակուստիկ հոսանքներ և կավիտացիա
Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները ուղեկցվում են մի շարք կոնկրետ ազդեցություններով. Այսպիսով, ուլտրաձայնային ալիքների տարածումը գազերում և հեղուկներում ուղեկցվում է միջավայրի շարժումով, որը կոչվում է ակուստիկ հոսք (նկ. 5.5. ա).Մի քանի Վտ/սմ 2 ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային դաշտում UHF միջակայքի հաճախականություններում կարող է առաջանալ հեղուկի արտահոսք (Նկար 5.5, բ)և ցողելով այն՝ ձևավորելով շատ նուրբ մառախուղ: Ուլտրաձայնային տարածման այս առանձնահատկությունն օգտագործվում է ուլտրաձայնային ինհալատորներում:
Հեղուկներում ինտենսիվ ուլտրաձայնի տարածման ժամանակ առաջացող կարևոր երևույթներից է ակուստիկ. կավիտացիա -աճը ուլտրաձայնային դաշտում փուչիկների առկայությունից
Բրինձ. 5.5.ա) ձայնային հոսք, որը բխում է բենզոլում 5 ՄՀց հաճախականությամբ ուլտրաձայնի տարածումից. բ) հեղուկ շատրվան, որը ձևավորվում է, երբ ուլտրաձայնային ճառագայթը հեղուկի ներսից ընկնում է դրա մակերեսի վրա (ուլտրաձայնային հաճախականությունը 1,5 ՄՀց, ինտենսիվությունը 15 Վտ / սմ 2)
Գազի կամ գոլորշու ենթամիկրոսկոպիկ միջուկներ հեղուկներում մինչև մմ չափսի ֆրակցիաներ, որոնք սկսում են պուլսացնել ուլտրաձայնային հաճախականությամբ և փլուզվել դրական ճնշման փուլում։ Երբ գազի փուչիկները փլուզվում են, կարգի մեծ տեղական ճնշումներ հազար մթնոլորտ,գնդաձեւ հարվածային ալիքներ.Հեղուկի մեջ պարունակվող մասնիկների վրա նման ինտենսիվ մեխանիկական ազդեցությունը կարող է հանգեցնել տարբեր ազդեցությունների, այդ թվում՝ կործանարարի, նույնիսկ առանց ուլտրաձայնի ջերմային ազդեցության։ Մեխանիկական ազդեցությունները հատկապես նշանակալի են կենտրոնացված ուլտրաձայնի ազդեցության ներքո:
Կավիտացիոն փուչիկների փլուզման մեկ այլ հետևանք է դրանց պարունակության ուժեղ տաքացումը (մինչև մոտ 10000 °C ջերմաստիճան), որն ուղեկցվում է մոլեկուլների իոնացումով և տարանջատմամբ։
Կավիտացիայի երեւույթն ուղեկցվում է արտանետիչների աշխատանքային մակերեսների էրոզիայով, բջիջների վնասմամբ և այլն։ Սակայն այս երեւույթը բերում է նաեւ մի շարք օգտակար հետեւանքների։ Այսպիսով, օրինակ, կավիտացիայի տարածքում տեղի է ունենում նյութի ուժեղացված խառնուրդ, որն օգտագործվում է էմուլսիաներ պատրաստելու համար:
5.3. ուլտրաձայնի արտացոլում. ձայնային տեսողություն
Ինչպես բոլոր տեսակի ալիքների դեպքում, արտացոլման և բեկման երևույթները բնորոշ են ուլտրաձայնին: Սակայն այս երեւույթները նկատելի են միայն այն դեպքում, երբ անհամասեռությունների չափերը համեմատելի են ալիքի երկարության հետ։ Ուլտրաձայնային ալիքի երկարությունը զգալիորեն փոքր է ձայնային ալիքի երկարությունից (λ = v/v).Այսպիսով, փափուկ հյուսվածքներում ձայնային և ուլտրաձայնային ալիքների երկարությունները համապատասխանաբար 1 կՀց և 1 ՄՀց հաճախականությամբ հավասար են՝ λ = 1500/1000 = 1,5 մ;
1500/1,000,000 = 1,5x10 -3 մ = 1,5 մմ: Համաձայն վերը նշվածի, 10 սմ չափի մարմինը գործնականում չի արտացոլում ձայնը λ = 1,5 մ ալիքի երկարությամբ, բայց հանդիսանում է ուլտրաձայնային ալիքի ռեֆլեկտոր λ = 1,5 մմ:
Արտացոլման արդյունավետությունը որոշվում է ոչ միայն երկրաչափական հարաբերություններով, այլ նաև արտացոլման r գործակցով, որը կախված է հարաբերակցությունից. ալիքի դիմադրություն x(տես 3.8, 3.9 բանաձևերը):
0-ին մոտ x-ի արժեքների դեպքում արտացոլումը գրեթե ավարտված է: Սա խոչընդոտ է օդից փափուկ հյուսվածքներ ուլտրաձայնի անցման համար (x = 3x10 -4, r= 99,88%): Եթե ուլտրաձայնային արտանետիչը կիրառվի անմիջապես մարդու մաշկի վրա, ապա ուլտրաձայնը չի թափանցի ներս, այլ կարտացոլվի օդի բարակ շերտից, որը գտնվում է արտանետողի և մաշկի միջև: Այս դեպքում փոքր արժեքներ Xբացասական դեր խաղալ. Օդային շերտը վերացնելու համար մաշկի մակերեսը ծածկվում է համապատասխան քսանյութի շերտով (ջրային ժելե), որը հանդես է գալիս որպես անցումային միջավայր, որը նվազեցնում է արտացոլումը։ Ընդհակառակը, միջին, փոքր արժեքներում անհամասեռություններ հայտնաբերելու համար Xդրական գործոն են։
Տարբեր հյուսվածքների սահմաններում արտացոլման գործակիցի արժեքները տրված են Աղյուսակում: 5.2.
Ստացված արտացոլված ազդանշանի ինտենսիվությունը կախված է ոչ միայն արտացոլման գործակիցի մեծությունից, այլև այն միջավայրի կողմից ուլտրաձայնի կլանման աստիճանից, որում այն տարածվում է: Ուլտրաձայնային ալիքի կլանումը հանգեցնում է նրան, որ խորության մեջ գտնվող կառույցից արտացոլված արձագանքման ազդանշանը շատ ավելի թույլ է, քան մակերեսին մոտ գտնվող նմանատիպ կառուցվածքից արտացոլման արդյունքում առաջացածը:
Հիմնվելով անհամասեռություններից ուլտրաձայնային ալիքների արտացոլման վրա ձայնային տեսողություն,օգտագործվում է բժշկական ուլտրաձայնային հետազոտություններում (ուլտրաձայնային): Այս դեպքում անհամասեռություններից (առանձին օրգաններ, ուռուցքներ) արտացոլված ուլտրաձայնը վերածվում է էլեկտրական թրթիռների, իսկ վերջիններս՝ լուսային թրթիռների, ինչը հնարավորություն է տալիս էկրանին տեսնել որոշ առարկաներ՝ միջին անթափանց լույսի ներքո։ Նկար 5.6-ը ցույց է տալիս պատկեր
Բրինձ. 5.6. 17 շաբաթական մարդու պտղի 5 ՄՀց ուլտրաձայնային պատկեր
17 շաբաթական մարդու պտուղը՝ ստացված ուլտրաձայնի միջոցով։
Ուլտրաձայնային տիրույթի հաճախականությունների վրա ստեղծվել է ուլտրաձայնային մանրադիտակ՝ սովորական մանրադիտակի նման սարք, որի առավելությունն օպտիկականի նկատմամբ այն է, որ կենսաբանական ուսումնասիրությունները չեն պահանջում օբյեկտի նախնական գունավորում: Նկար 5.7-ում ներկայացված են օպտիկական և ուլտրաձայնային մանրադիտակներով արված կարմիր արյան բջիջների լուսանկարները:
Բրինձ. 5.7.Օպտիկական (ա) և ուլտրաձայնային (բ) մանրադիտակներով ստացված կարմիր արյան բջիջների լուսանկարներ
Ուլտրաձայնային ալիքների հաճախականության բարձրացմամբ բանաձեւը մեծանում է (կարելի է հայտնաբերել ավելի փոքր անհամասեռություններ), սակայն դրանց թափանցող հզորությունը նվազում է, այսինքն. այն խորությունը, որով կարելի է ուսումնասիրել հետաքրքրություն ներկայացնող կառույցները, նվազում է: Հետևաբար, ուլտրաձայնային հաճախականությունն ընտրվում է այնպես, որ բավարար լուծումը համատեղի հետազոտության անհրաժեշտ խորության հետ: Այսպիսով, մաշկի տակ գտնվող վահանաձև գեղձի ուլտրաձայնային հետազոտության համար օգտագործվում են 7,5 ՄՀց ալիքներ, իսկ որովայնի օրգանների ուսումնասիրության համար՝ 3,5-5,5 ՄՀց հաճախականություն։ Բացի այդ, հաշվի է առնվում նաեւ ճարպային շերտի հաստությունը՝ նիհար երեխաների համար օգտագործվում է 5,5 ՄՀց հաճախականություն, իսկ ավելորդ քաշ ունեցող երեխաների եւ մեծահասակների համար՝ 3,5 ՄՀց հաճախականություն։
5.4. Ուլտրաձայնի կենսաֆիզիկական ազդեցությունը
Ուլտրաձայնի ազդեցության տակ ճառագայթված օրգանների և հյուսվածքների կենսաբանական օբյեկտների վրա ալիքի երկարության կեսին հավասար հեռավորությունների վրա կարող են առաջանալ ճնշման տարբերություններ միավորներից մինչև տասնյակ մթնոլորտ: Նման ինտենսիվ ազդեցությունները հանգեցնում են տարբեր կենսաբանական էֆեկտների, որոնց ֆիզիկական բնույթը որոշվում է միջավայրում ուլտրաձայնի տարածմանը ուղեկցող մեխանիկական, ջերմային և ֆիզիկաքիմիական երևույթների համակցված գործողությամբ:
Ուլտրաձայնի ընդհանուր ազդեցությունը հյուսվածքների և ամբողջ մարմնի վրա
Ուլտրաձայնի կենսաբանական ազդեցությունը, այսինքն. Կենսաբանական օբյեկտների կենսագործունեության և կառուցվածքի փոփոխությունները, երբ ենթարկվում են ուլտրաձայնի, որոշվում են հիմնականում դրա ինտենսիվությամբ և ճառագայթման տևողությամբ և կարող են ունենալ ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական ազդեցություն օրգանիզմների կենսագործունեության վրա: Այսպիսով, մասնիկների մեխանիկական թրթռումները, որոնք տեղի են ունենում ուլտրաձայնի համեմատաբար ցածր ինտենսիվության դեպքում (մինչև 1,5 Վտ/սմ 2) առաջացնում են հյուսվածքների մի տեսակ միկրոմերսում, ինչը նպաստում է ավելի լավ նյութափոխանակությանը և հյուսվածքների ավելի լավ մատակարարմանը արյունով և լիմֆով: Հյուսվածքների տեղային տաքացումը ֆրակցիաներով և աստիճանների միավորներով, որպես կանոն, նպաստում է կենսաբանական օբյեկտների կենսագործունեությանը` մեծացնելով նյութափոխանակության գործընթացների ինտենսիվությունը: ուլտրաձայնային ալիքներ փոքրև միջինինտենսիվություններն առաջացնում են դրական կենսաբանական ազդեցություն կենդանի հյուսվածքներում՝ խթանելով նորմալ ֆիզիոլոգիական պրոցեսների հոսքը:
Նշված ինտենսիվության ուլտրաձայնի հաջող կիրառումը կիրառություն է գտնում նյարդաբանության մեջ այնպիսի հիվանդությունների վերականգնման համար, ինչպիսիք են քրոնիկական ռադիկուլիտը, պոլիարտրիտը, նևրիտը և նեվրալգիան: Ուլտրաձայնը օգտագործվում է ողնաշարի, հոդերի հիվանդությունների բուժման մեջ (հոդերի և խոռոչների աղի կուտակումների ոչնչացում); հոդերի, կապանների, ջլերի և այլնի վնասվածքներից հետո տարբեր բարդությունների բուժման ժամանակ:
Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը (3-10 Վտ / սմ 2) վնասակար ազդեցություն ունի առանձին օրգանների և ընդհանուր առմամբ մարդու մարմնի վրա: Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը կարող է առաջացնել
կենսաբանական միջավայրում ակուստիկ կավիտացիա, որն ուղեկցվում է բջիջների և հյուսվածքների մեխանիկական ոչնչացմամբ: Ուլտրաձայնի երկարատև ինտենսիվ ազդեցությունը կարող է հանգեցնել կենսաբանական կառուցվածքների գերտաքացման և դրանց ոչնչացման (սպիտակուցների դենատուրացիա և այլն): Ուլտրաձայնային ինտենսիվ ազդեցությունը կարող է ունենալ երկարաժամկետ հետևանքներ: Օրինակ, 20-30 կՀց հաճախականությամբ ուլտրաձայնի երկարատև ազդեցության դեպքում, որոնք տեղի են ունենում որոշ արտադրական պայմաններում, մարդու մոտ առաջանում են խանգարումներ. նյարդային համակարգ, ավելանում է հոգնածությունը, զգալիորեն բարձրանում է ջերմաստիճանը, առաջանում է լսողության խանգարում։
Շատ ինտենսիվ ուլտրաձայնը մահացու է մարդու համար։ Այսպիսով, Իսպանիայում 80 կամավորներ ենթարկվել են ուլտրաձայնային տուրբուլենտ շարժիչների ազդեցությանը: Այս բարբարոսական փորձի արդյունքները ողբալի էին՝ 28 մարդ մահացավ, մնացածները լրիվ կամ մասնակի անդամալույծ էին։
Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնի ջերմային ազդեցությունը կարող է շատ նշանակալից լինել. 4 Վտ / սմ 2 հզորությամբ ուլտրաձայնային ճառագայթման դեպքում 20 վրկ, մարմնի հյուսվածքների ջերմաստիճանը 2-5 սմ խորության վրա բարձրանում է 5-6 ° C-ով: .
Ուլտրաձայնային կայանքներում աշխատող մարդկանց մասնագիտական հիվանդությունները կանխելու համար, երբ հնարավոր է շփում ուլտրաձայնային թրթռումների աղբյուրների հետ, ձեռքերը պաշտպանելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել 2 զույգ ձեռնոցներ՝ արտաքին ռետինե և ներքին՝ բամբակ:
Ուլտրաձայնի գործողությունը բջջային մակարդակում
Երկրորդային ֆիզիկական և քիմիական ազդեցությունները կարող են նաև ընկած լինել ԱՄՆ-ի կենսաբանական ազդեցության հիմքում: Այսպիսով, ակուստիկ հոսանքների առաջացման ժամանակ կարող է առաջանալ ներբջջային կառուցվածքների խառնում։ Կավիտացիան հանգեցնում է կենսապոլիմերների և այլ կենսական միացությունների մոլեկուլային կապերի խզմանը և օքսիդացման օքսիդացման ռեակցիաների զարգացմանը: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը մեծացնում է կենսաբանական թաղանթների թափանցելիությունը, ինչը հանգեցնում է նյութափոխանակության գործընթացների արագացմանը դիֆուզիայի պատճառով: Ցիտոպլազմային թաղանթով տարբեր նյութերի հոսքի փոփոխությունը հանգեցնում է ներբջջային միջավայրի կազմի և բջջի միկրոմիջավայրի փոփոխության։ Սա ազդում է կենսաքիմիական ռեակցիաների արագության վրա, որոնք ներառում են ֆերմենտներ, որոնք զգայուն են միջավայրում որոշակի նյութերի պարունակության նկատմամբ:
այլ իոններ: Որոշ դեպքերում, բջջի ներսում միջավայրի բաղադրության փոփոխությունը կարող է հանգեցնել ֆերմենտային ռեակցիաների արագացման, ինչը նկատվում է, երբ բջիջները ենթարկվում են ցածր ինտենսիվության ուլտրաձայնի:
Շատ ներբջջային ֆերմենտներ ակտիվանում են կալիումի իոններով։ Հետևաբար, ուլտրաձայնի ինտենսիվության բարձրացմամբ, խցում ֆերմենտային ռեակցիաները ճնշելու ազդեցությունը դառնում է ավելի հավանական, քանի որ ներբջջային միջավայրում կալիումի իոնների կոնցենտրացիան նվազում է բջջային մեմբրանների ապաբևեռացման արդյունքում:
Բջիջների վրա ուլտրաձայնի ազդեցությունը կարող է ուղեկցվել հետևյալ երևույթներով.
Բջջային թաղանթների միկրոմիջավայրի խախտում թաղանթների մոտ տարբեր նյութերի կոնցենտրացիայի գրադիենտների փոփոխության, բջջի ներսում և դրսում միջավայրի մածուցիկության փոփոխության տեսքով.
Բջջային թաղանթների թափանցելիության փոփոխություն նորմալ և հեշտացված դիֆուզիայի արագացման տեսքով, արդյունավետության փոփոխություն ակտիվ տրանսպորտ, թաղանթների կառուցվածքի խախտում;
ներբջջային միջավայրի բաղադրության խախտում՝ բջջում տարբեր նյութերի կոնցենտրացիայի փոփոխության, մածուցիկության փոփոխության տեսքով.
Բջջում ֆերմենտային ռեակցիաների արագության փոփոխությունները ֆերմենտների գործունեության համար անհրաժեշտ նյութերի օպտիմալ կոնցենտրացիաների փոփոխության պատճառով:
Բջջային թաղանթների թափանցելիության փոփոխությունը համընդհանուր արձագանք է ուլտրաձայնային ազդեցությանը, անկախ նրանից, թե բջջի վրա գործող ուլտրաձայնային գործոններից որն է գերակշռում այս կամ այն դեպքում:
Ուլտրաձայնային բավականաչափ բարձր ինտենսիվության դեպքում մեմբրանները ոչնչացվում են: Այնուամենայնիվ, տարբեր բջիջներն ունեն տարբեր դիմադրություն. որոշ բջիջներ ոչնչացվում են 0,1 Վտ/սմ 2 ինտենսիվությամբ, մյուսները՝ 25 Վտ/սմ 2:
Ինտենսիվության որոշակի տիրույթում ուլտրաձայնի դիտարկվող կենսաբանական ազդեցությունները շրջելի են։ Որպես շեմ ընդունված է այս միջակայքի վերին սահմանը 0,1 Վտ/սմ 2 0,8-2 ՄՀց հաճախականությամբ։ Այս սահմանը գերազանցելը հանգեցնում է բջիջների ընդգծված կործանարար փոփոխությունների:
Միկրոօրգանիզմների ոչնչացում
Ուլտրաձայնային ճառագայթումը, որի ինտենսիվությունը գերազանցում է կավիտացիայի շեմը, օգտագործվում է հեղուկում առկա բակտերիաների և վիրուսների ոչնչացման համար:
5.5. Ուլտրաձայնի օգտագործումը բժշկության մեջ՝ թերապիա, վիրաբուժություն, ախտորոշում
Ուլտրաձայնի ազդեցության տակ դեֆորմացիաները օգտագործվում են լրատվամիջոցների մանրացման կամ ցրման մեջ:
Կավիտացիայի ֆենոմենն օգտագործվում է չխառնվող հեղուկների էմուլսիաներ ստանալու, մետաղները թեփուկներից և ճարպային թաղանթներից մաքրելու համար։
ուլտրաձայնային թերապիա
Ուլտրաձայնի թերապևտիկ ազդեցությունը պայմանավորված է մեխանիկական, ջերմային, քիմիական գործոններով։ Նրանց համատեղ գործողությունը բարելավում է թաղանթների թափանցելիությունը, լայնացնում է արյան անոթները, բարելավում է նյութափոխանակությունը, ինչը օգնում է վերականգնել մարմնի հավասարակշռված վիճակը: Ուլտրաձայնի չափաբաժինային ճառագայթը կարող է օգտագործվել սրտի, թոքերի և այլ օրգանների ու հյուսվածքների մեղմ մերսման համար:
Օտոլարինգոլոգիայում ուլտրաձայնը ազդում է ականջի թմբկաթաղանթի, քթի լորձաթաղանթի վրա: Այս կերպ իրականացվում է քրոնիկ ռինիտի, դիմածնոտային խոռոչների հիվանդությունների վերականգնումը։
ՖՈՆՈՖՈՐԵԶ -դեղերի ներմուծումը հյուսվածքների մեջ մաշկի ծակոտիների միջոցով ուլտրաձայնի միջոցով: Այս մեթոդը նման է էլեկտրոֆորեզին, սակայն, ի տարբերություն էլեկտրական դաշտի, ուլտրաձայնային դաշտը տեղափոխում է ոչ միայն իոններ, այլև չլիցքավորվածմասնիկներ. Ուլտրաձայնի ազդեցության տակ բջջային թաղանթների թափանցելիությունը մեծանում է, ինչը նպաստում է դեղամիջոցների ներթափանցմանը բջիջ, մինչդեռ էլեկտրոֆորեզը. բուժիչ նյութերկենտրոնացած է հիմնականում բջիջների միջև:
ԱՎՏՈՀԵՄՈԹԵՐԱՊԻԱ -երակից վերցված մարդու սեփական արյան ներմկանային ներարկում. Այս պրոցեդուրան ավելի արդյունավետ է, եթե ներարկումից առաջ վերցված արյունը ճառագայթվում է ուլտրաձայնով։
Ուլտրաձայնային ճառագայթումը մեծացնում է բջիջի զգայունությունը ազդեցության նկատմամբ քիմիական նյութեր. Սա թույլ է տալիս ստեղծել ավելի քիչ վնասակար
պատվաստանյութեր, քանի որ դրանց արտադրության մեջ կարող են օգտագործվել քիմիական նյութերի ավելի ցածր կոնցենտրացիաներ:
Ուլտրաձայնի նախնական ազդեցությունը ուժեղացնում է γ- և միկրոալիքային ճառագայթման ազդեցությունը ուռուցքների վրա:
Դեղագործական արդյունաբերության մեջ ուլտրաձայնը օգտագործվում է որոշ բուժիչ նյութերի էմուլսիաներ և աերոզոլներ արտադրելու համար:
Ֆիզիոթերապիայի մեջ ուլտրաձայնը օգտագործվում է տեղային ազդեցության համար, որն իրականացվում է համապատասխան արտանետիչի օգնությամբ, քսուքի հիմքի միջոցով մարմնի որոշակի հատվածի հետ շփում:
ուլտրաձայնային վիրահատություն
Ուլտրաձայնային վիրաբուժությունը բաժանված է երկու տեսակի, որոնցից մեկը կապված է հյուսվածքների վրա ձայնային թրթռումների ազդեցության հետ, երկրորդը `վիրաբուժական գործիքի վրա ուլտրաձայնային թրթռումների պարտադրմամբ:
Ուռուցքների ոչնչացում.Հիվանդի մարմնի վրա տեղադրված մի քանի արտանետիչներ արձակում են ուլտրաձայնային ճառագայթներ, որոնք կենտրոնանում են ուռուցքի վրա: Յուրաքանչյուր ճառագայթի ինտենսիվությունը բավարար չէ առողջ հյուսվածքը վնասելու համար, սակայն ճառագայթների միաձուլման վայրում ինտենսիվությունը մեծանում է, և ուռուցքը քայքայվում է կավիտացիայի և ջերմության հետևանքով:
Ուրոլոգիայում, օգտագործելով ուլտրաձայնի մեխանիկական ազդեցությունը, քարերը մանրացվում են միզուղիներում և դա փրկում է հիվանդներին վիրահատություններից:
Փափուկ հյուսվածքների եռակցում.Եթե երկու կտրված արյունատար անոթներ միացնեք ու սեղմեք միմյանց դեմ, ապա ճառագայթումից հետո առաջանում է զոդում։
Ոսկորների եռակցում(ուլտրաձայնային օստեոսինթեզ): Կոտրվածքի հատվածը լցված է մանրացված ոսկրային հյուսվածքով՝ խառնված հեղուկ պոլիմերով (ցիակրին), որն արագորեն պոլիմերացվում է ուլտրաձայնի ազդեցության տակ։ Ճառագայթումից հետո առաջանում է ամուր զոդում, որն աստիճանաբար լուծվում է և փոխարինվում ոսկրային հյուսվածքով։
Ուլտրաձայնային թրթռումների սուպերպոզիցիա վիրաբուժական գործիքների վրա(scalpels, files, ասեղներ) զգալիորեն նվազեցնում է կտրող ուժերը, նվազեցնում է ցավը, ունի հեմոստատիկ և մանրէազերծող ազդեցություն: 20-50 կՀց հաճախականությամբ կտրող գործիքի տատանման ամպլիտուդը 10-50 միկրոն է։ Ուլտրաձայնային սկալպելները թույլ են տալիս շնչառական օրգանների վիրահատություններ՝ առանց կրծքավանդակը բացելու,
վիրահատություններ կերակրափողի և արյան անոթների վրա. Երակի մեջ երկար և բարակ ուլտրաձայնային սկալպելը հնարավոր է ոչնչացնել անոթում խոլեստերինի խտացումները։
Ստերիլիզացում.Ուլտրաձայնի կործանարար ազդեցությունը միկրոօրգանիզմների վրա օգտագործվում է վիրաբուժական գործիքների ստերիլիզացման համար:
Որոշ դեպքերում ուլտրաձայնը օգտագործվում է այլ ֆիզիկական ազդեցությունների հետ համատեղ, օրինակ՝ հետ կրիոգեն,հեմանգիոմաների և սպիների վիրաբուժական բուժման մեջ.
ուլտրաձայնային ախտորոշում
Ուլտրաձայնային ախտորոշումը առողջ և հիվանդ մարդու մարմնի ուսումնասիրության մեթոդների մի շարք է, որը հիմնված է ուլտրաձայնի օգտագործման վրա: Ուլտրաձայնային ախտորոշման ֆիզիկական հիմքը կենսաբանական հյուսվածքներում ձայնի տարածման պարամետրերի (ձայնի արագություն, թուլացման գործակից, ալիքային դիմադրություն) կախվածությունն է հյուսվածքի տեսակից և դրա վիճակից: Ուլտրաձայնային մեթոդները թույլ են տալիս վիզուալիզացիա ներքին կառույցներըօրգանիզմ, ինչպես նաև ուսումնասիրել կենսաբանական առարկաների շարժումը օրգանիզմի ներսում։ Ուլտրաձայնային ախտորոշման հիմնական առանձնահատկությունը փափուկ հյուսվածքների մասին տեղեկատվություն ստանալու ունակությունն է, որոնք մի փոքր տարբերվում են խտությամբ կամ առաձգականությամբ: Ուլտրաձայնային հետազոտության մեթոդը խիստ զգայուն է, կարող է օգտագործվել ռենտգենյան ճառագայթներով չհայտնաբերված գոյացությունների հայտնաբերման համար, չի պահանջում կոնտրաստային նյութերի օգտագործում, ցավազուրկ է և չունի հակացուցումներ։
Ախտորոշման նպատակով օգտագործվում է 0,8-ից 15 ՄՀց ուլտրաձայնային հաճախականություն: Ցածր հաճախականություններն օգտագործվում են խորը տեղակայված առարկաների կամ ոսկրային հյուսվածքի միջոցով կատարվող ուսումնասիրության մեջ, բարձր հաճախականություններն օգտագործվում են մարմնի մակերեսին մոտ գտնվող առարկաները պատկերացնելու համար, ակնաբուժության ախտորոշման և մակերեսային անոթների ուսումնասիրության համար:
Ուլտրաձայնային ախտորոշման մեջ առավել լայնորեն կիրառվում են էխոլոկացիոն մեթոդները, որոնք հիմնված են իմպուլսային ուլտրաձայնային ազդանշանների արտացոլման կամ ցրման վրա: Կախված ստացման եղանակից և տեղեկատվության ներկայացման բնույթից՝ ուլտրաձայնային ախտորոշման սարքերը բաժանվում են 3 խմբի՝ A տիպի ցուցումով միաչափ սարքեր; միաչափ գործիքներ M տիպի ցուցումով; երկչափ գործիքներ՝ B տիպի ցուցումով։
Ա տիպի սարքի օգտագործմամբ ուլտրաձայնային ախտորոշման ժամանակ ուլտրաձայնային կարճ (մոտ 10-6 վրկ) իմպուլսներ արձակող էմիտերը կիրառվում է կոնտակտային նյութի միջոցով հետազոտվող մարմնի տարածքում: Իմպուլսների միջև ընկած դադարներում սարքը ստանում է հյուսվածքների տարբեր անհամասեռություններից արտացոլված իմպուլսներ։ Ուժեղացումից հետո այդ իմպուլսները դիտվում են կաթոդային խողովակի էկրանին հորիզոնական գծից ճառագայթների շեղումների տեսքով։ Արտացոլված իմպուլսների ամբողջական օրինաչափությունը կոչվում է միաչափ էխոգրամա տեսակ A.Նկար 5.8-ում ներկայացված է աչքի էխոսկոպիայի արդյունքում ստացված էխոգրամա:
Բրինձ. 5.8.Աչքի էխոսկոպիա A-մեթոդով.
1 - արձագանքային ազդանշան եղջերաթաղանթի առաջի մակերեսից; 2, 3 - արձագանքային ազդանշաններ ոսպնյակի առաջի և հետևի մակերեսներից; 4 - արձագանքային ազդանշան ցանցաթաղանթից և ակնախնձորի հետևի բևեռի կառուցվածքներից
Տարբեր տեսակի հյուսվածքների էխոգրամները տարբերվում են միմյանցից իմպուլսների քանակով և դրանց ամպլիտուդով։ Ա տիպի էխոգրամայի վերլուծությունը շատ դեպքերում լրացուցիչ տեղեկություններ է տալիս պաթոլոգիական տարածքի վիճակի, խորության և տարածության մասին:
A տիպի ցուցումով միաչափ սարքերն օգտագործվում են նյարդաբանության, նյարդավիրաբուժության, ուռուցքաբանության, մանկաբարձության, ակնաբուժության և բժշկության այլ ոլորտներում։
M տիպի ցուցիչով սարքերում ուժեղացումից հետո արտացոլված իմպուլսները սնվում են կաթոդ-ճառագայթային խողովակի մոդուլացնող էլեկտրոդին և ներկայացված են որպես գծիկներ, որոնց պայծառությունը կապված է իմպուլսի ամպլիտուդի հետ, իսկ լայնությունը՝ տևողության հետ: Այս գծերի զարգացումը ժամանակին տալիս է անհատական արտացոլող կառույցների պատկեր: Այս տեսակի ցուցումները լայնորեն կիրառվում են սրտաբանության մեջ։ Ուլտրաձայնային կարդիոգրամա կարելի է գրանցել հիշողությամբ կաթոդային խողովակի միջոցով կամ թղթե մագնիտոֆոնի վրա: Այս մեթոդը գրանցում է սրտի տարրերի շարժումները, ինչը հնարավորություն է տալիս որոշել միտրալ փականի ստենոզը, սրտի բնածին արատները և այլն։
A և M տեսակների գրանցման մեթոդների կիրառման ժամանակ փոխարկիչը գտնվում է հիվանդի մարմնի վրա ֆիքսված դիրքում:
B տիպի ցուցման դեպքում փոխարկիչը շարժվում է (սկանավորում) մարմնի մակերևույթի երկայնքով, և կաթոդային խողովակի էկրանին գրանցվում է երկչափ էխոգրամա՝ վերարտադրելով ուսումնասիրվող մարմնի շրջանի խաչմերուկը։
Բ մեթոդի տարբերակն է մուլտի սկան,որի դեպքում սենսորի մեխանիկական շարժումը փոխարինվում է նույն գծում տեղակայված մի շարք տարրերի հաջորդական էլեկտրական միացմամբ: Բազմակի սկանավորումը հնարավորություն է տալիս դիտարկել ուսումնասիրված հատվածները գրեթե իրական ժամանակում։ Բ մեթոդի մեկ այլ տարբերակ է հատվածի սկանավորումը, որի դեպքում էխոսոնդի շարժում չկա, բայց փոխվում է ուլտրաձայնային ճառագայթի ներմուծման անկյունը։
Բ տիպի ցուցումներով ուլտրաձայնային սարքերն օգտագործվում են ուռուցքաբանության, մանկաբարձության և գինեկոլոգիայի, ուրոլոգիայի, քիթ-կոկորդ-ականջաբանության, ակնաբուժության և այլնի մեջ:
Ուլտրաձայնային ախտորոշման բոլոր էխոլոկացիոն մեթոդները թույլ են տալիս այս կամ այն կերպ գրանցել մարմնի ներսում տարբեր ալիքային դիմադրություն ունեցող շրջանների սահմանները:
Ուլտրաձայնային ախտորոշման նոր մեթոդը՝ վերականգնողական (կամ հաշվողական) տոմոգրաֆիան, տալիս է ձայնի տարածման պարամետրերի տարածական բաշխում. Այս մեթոդով օբյեկտի ուսումնասիրված հատվածը բազմիցս հնչում է տարբեր ուղղություններով: Ձայնային կոորդինատների և արձագանքման ազդանշանների մասին տեղեկատվությունը մշակվում է համակարգչում, որի արդյունքում էկրանին ցուցադրվում է վերակառուցված տոմոգրաֆիա։
Վերջերս մի մեթոդ է ներդրվել էլաստոմետրիալյարդի հյուսվածքների ուսումնասիրության համար ինչպես նորմալ պայմաններում, այնպես էլ միկրոզի տարբեր փուլերում: Մեթոդի էությունը հետեւյալն է. Սենսորը տեղադրված է մարմնի մակերեսին ուղղահայաց: Սենսորի մեջ ներկառուցված վիբրատորի միջոցով ստեղծվում է ցածր հաճախականության ձայնային մեխանիկական ալիք (ν = 50 Հց, A = 1 մմ), որի տարածման արագությունը լյարդի տակ գտնվող հյուսվածքների վրա գնահատվում է ուլտրաձայնի միջոցով ν = 3,5 հաճախականությամբ: ՄՀց (իրականում կատարվում է էխոլոկացիա): Օգտագործելով
հյուսվածքի մոդուլ E (առաձգականություն): Հիվանդի համար մի շարք չափումներ (առնվազն 10) կատարվում են միջկողային տարածություններում՝ լյարդի դիրքի պրոյեկցիայում։ Բոլոր տվյալների վերլուծությունը տեղի է ունենում ավտոմատ կերպով, սարքը տալիս է առաձգականության (խտության) քանակական գնահատում, որը ներկայացված է ինչպես թվային, այնպես էլ գունային տեսքով։
Մարմնի շարժվող կառուցվածքների մասին տեղեկատվություն ստանալու համար օգտագործվում են մեթոդներ և սարքեր, որոնց աշխատանքը հիմնված է Դոպլերի էֆեկտի վրա։ Նման սարքերը սովորաբար պարունակում են երկու պիեզոէլեկտրական տարրեր՝ ուլտրաձայնային արտանետիչ, որն աշխատում է շարունակական ռեժիմով և արտացոլված ազդանշանների ընդունիչ: Չափելով շարժվող առարկայից (օրինակ՝ անոթի պատից) արտացոլվող ուլտրաձայնային ալիքի հաճախականության դոպլերային տեղաշարժը, որոշվում է արտացոլող օբյեկտի արագությունը (տես բանաձև 2.9): Այս տեսակի ամենաառաջադեմ սարքերում օգտագործվում է տեղորոշման իմպուլս-դոպլեր (համահունչ) մեթոդը, որը հնարավորություն է տալիս մեկուսացնել ազդանշանը տարածության որոշակի կետից:
Դոպլերի էֆեկտ օգտագործող սարքերը օգտագործվում են սրտանոթային համակարգի հիվանդությունների ախտորոշման համար (սահմանում.
սրտի մասերի և արյան անոթների պատերի շարժում), մանկաբարձության մեջ (պտղի սրտի բաբախյունի ուսումնասիրություն), արյան հոսքի ուսումնասիրություն և այլն։
Օրգանները հետազոտվում են կերակրափողի միջոցով, որի հետ սահմանակից են։
Ուլտրաձայնային և ռենտգենյան «փոխանցումների» համեմատություն
Որոշ դեպքերում ուլտրաձայնային տրանսլյումինացիան առավելություն ունի ռենտգենի նկատմամբ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ռենտգենյան ճառագայթներտալ «կոշտ» հյուսվածքների հստակ պատկեր «փափուկի» ֆոնի վրա։ Այսպիսով, օրինակ, ոսկորները հստակ տեսանելի են փափուկ հյուսվածքների ֆոնին։ Փափուկ հյուսվածքների ռենտգեն պատկեր ստանալու համար այլ փափուկ հյուսվածքների ֆոնին (օրինակ՝ արյունատար անոթ մկանների ֆոնի վրա) անոթը պետք է լցված լինի ռենտգենյան ճառագայթները լավ ներծծող նյութով (կոնտրաստային նյութ)։ Ուլտրաձայնային տրանսլյումինացիան, արդեն իսկ նշված հատկանիշների շնորհիվ, այս դեպքում պատկեր է տալիս առանց կոնտրաստային նյութերի օգտագործման:
Ռենտգեն հետազոտությամբ խտության տարբերությունը տարբերվում է մինչև 10%, ուլտրաձայնայինով` մինչև 1%:
5.6. Ինֆրաձայնը և դրա աղբյուրները
ինֆրաձայնային- առաձգական տատանումներ և ալիքներ, որոնց հաճախականությունները գտնվում են մարդկանց համար լսելի հաճախականությունների միջակայքից ցածր: Որպես ինֆրաձայնային տիրույթի վերին սահման սովորաբար վերցվում է 16-20 Հց հաճախականությունը։ Նման սահմանումը կամայական է, քանի որ բավարար ինտենսիվության դեպքում լսողական ընկալումը տեղի է ունենում նաև մի քանի Հց հաճախականությամբ, թեև այս դեպքում սենսացիայի տոնային բնույթը անհետանում է, և տատանումների միայն առանձին ցիկլեր են տարբերվում: Ինֆրաձայնի ցածր հաճախականության սահմանն անորոշ է. ներկայումս նրա ուսումնասիրության ոլորտը տարածվում է մինչև մոտ 0,001 Հց:
Ինֆրաձայնային ալիքները տարածվում են օդային և ջրային միջավայրերում, ինչպես նաև երկրակեղևում (սեյսմիկ ալիքներ)։ Ինֆրաձայնի հիմնական առանձնահատկությունը ցածր հաճախականության պատճառով ցածր կլանումն է։ Ծովի խորքում և մթնոլորտում հողի մակարդակով տարածվելիս 10-20 Հց հաճախականությամբ ինֆրաձայնային ալիքները 1000 կմ հեռավորության վրա թուլանում են մի քանի դեցիբելից ոչ ավելի։ Հայտնի է, որ հնչում է
հրաբխային ժայթքումներն ու ատոմային պայթյունները կարող են բազմիցս շրջել աշխարհով մեկ: Մեծ ալիքի երկարության պատճառով ինֆրաձայնի քիչ ցրում կա: Բնական միջավայրերում նկատելի ցրում են ստեղծում միայն շատ մեծ առարկաներ՝ բլուրներ, լեռներ, բարձր շենքեր։
Ինֆրաձայնի բնական աղբյուրներն են օդերևութաբանական, սեյսմիկ և հրաբխային երևույթները։ Ինֆրաձայնը առաջանում է մթնոլորտային և օվկիանոսային տուրբուլենտ ճնշման տատանումներից, քամուց, ծովի ալիքներից (ներառյալ մակընթացային ալիքները), ջրվեժներից, երկրաշարժերից և սողանքներից:
Մարդկային գործունեության հետ կապված ինֆրաձայնի աղբյուրներն են պայթյունները, կրակոցները, գերձայնային ինքնաթիռների հարվածային ալիքները, կույտերի շարժիչների, ռեակտիվ շարժիչների հարվածները և այլն: Ինֆրաձայնը պարունակվում է շարժիչների և տեխնոլոգիական սարքավորումների աղմուկում: Արդյունաբերական և կենցաղային գրգռիչներից առաջացած շենքերի թրթռումները, որպես կանոն, պարունակում են ինֆրաձայնային բաղադրիչներ։ Տրանսպորտային աղմուկը զգալի ներդրում ունի շրջակա միջավայրի ինֆրաձայնային աղտոտման գործում: Օրինակ՝ 100 կմ/ժ արագությամբ մեքենաները ստեղծում են մինչև 100 դԲ ինտենսիվության մակարդակով ինֆրաձայն։ Խոշոր անոթների շարժիչի հատվածում գրանցվել են ինֆրաձայնային թրթռումներ՝ ստեղծված աշխատող շարժիչների միջոցով՝ 7-13 Հց հաճախականությամբ և 115 դԲ ինտենսիվության մակարդակով։ Բարձրահարկ շենքերի վերին հարկերում, հատկապես ուժեղ քամու դեպքում, ինֆրաձայնային ինտենսիվության մակարդակը հասնում է.
Ինֆրաձայնը գրեթե անհնար է մեկուսացնել. ցածր հաճախականությունների դեպքում ձայնը կլանող բոլոր նյութերը գրեթե ամբողջությամբ կորցնում են իրենց արդյունավետությունը:
5.7. Ինֆրաձայնի ազդեցությունը մարդկանց վրա. Ինֆրաձայնի օգտագործումը բժշկության մեջ
Որպես կանոն, ինֆրաձայնը բացասաբար է ազդում մարդու վրա՝ առաջացնում է ճնշված տրամադրություն, հոգնածություն, գլխացավ, գրգռվածություն։ Ցածր ինֆրաձայնի ենթարկված մարդու մոտ զարգանում են «ծովախտի», սրտխառնոցի, գլխապտույտի ախտանիշներ։ Առաջանում է գլխացավ, ավելանում է հոգնածությունը, թուլանում լսողությունը։ 2-5 Հց հաճախականությամբ
իսկ ինտենսիվության մակարդակը 100-125 դԲ է, սուբյեկտիվ ռեակցիան կրճատվում է ականջում ճնշման զգացումով, կուլ տալու դժվարությամբ, ձայնի հարկադիր մոդուլյացիայով և խոսքի դժվարությամբ: Ինֆրաձայնի ազդեցությունը բացասաբար է անդրադառնում տեսողության վրա. տեսողության ֆունկցիաները վատանում են, տեսողության սրությունը նվազում է, տեսադաշտը նեղանում է, հարմարվողականությունը թուլանում է, խախտվում է դիտարկվող առարկան աչքով ամրացնելու կայունությունը։
Աղմուկը 2-15 Հց հաճախականությամբ 100 դԲ ինտենսիվության մակարդակով հանգեցնում է սլաքի ցուցիչների հետագծման սխալի ավելացման: Առկա է ակնախնձորի ջղաձգական ցնցում, հավասարակշռության օրգանների ֆունկցիայի խախտում։
Օդաչուները և տիեզերագնացները, ովքեր վերապատրաստման ժամանակ ենթարկվում էին ինֆրաձայնի ազդեցությանը, ավելի դանդաղ էին լուծում նույնիսկ պարզ թվաբանական խնդիրները:
Ենթադրություն կա, որ վատ եղանակային պայմաններում մարդկանց վիճակի տարբեր անոմալիաները, որոնք բացատրվում են կլիմայական պայմաններով, իրականում ինֆրաձայնային ալիքների ազդեցության արդյունք են։
Միջին ինտենսիվության դեպքում (140-155 դԲ) կարող է առաջանալ ուշագնացություն և տեսողության ժամանակավոր կորուստ: Բարձր ինտենսիվության դեպքում (մոտ 180 դԲ) կաթվածահար կարող է առաջանալ մահացու ելքով:
Ենթադրվում է, որ ինֆրաձայնի բացասական ազդեցությունը պայմանավորված է նրանով, որ մարդու մարմնի որոշ օրգանների և մասերի բնական տատանումների հաճախականությունը գտնվում է ինֆրաձայնային շրջանում: Սա առաջացնում է անցանկալի ռեզոնանսային երեւույթներ։ Մենք նշում ենք մարդու համար բնական տատանումների որոշ հաճախականություններ.
Մարդու մարմինը հակված դիրքում - (3-4) Հց;
Կրծքավանդակը - (5-8) Հց;
Որովայնի խոռոչ - (3-4) Հց;
Աչքեր - (12-27) Հց.
Հատկապես վնասակար է ինֆրաձայնի ազդեցությունը սրտի վրա։ Բավարար հզորությամբ սրտի մկանների հարկադիր տատանումներ են տեղի ունենում։ Ռեզոնանսում (6-7 Հց) դրանց ամպլիտուդությունը մեծանում է, ինչը կարող է հանգեցնել արյունահոսության։
Ինֆրաձայնի օգտագործումը բժշկության մեջ
Վերջին տարիներին ինֆրաձայնը լայնորեն կիրառվում է բժշկական պրակտիկայում: Այսպիսով, ակնաբուժության մեջ ինֆրաձայնային ալիքներ
մինչև 12 Հց հաճախականություններով օգտագործվում են կարճատեսության բուժման մեջ։ Կոպերի հիվանդությունների բուժման ժամանակ ինֆրաձայնը օգտագործվում է ֆոնոֆորեզի համար (նկ. 5.9), ինչպես նաև վերքերի մակերեսները մաքրելու, կոպերի հեմոդինամիկան և ռեգեներացիան բարելավելու, մերսման (նկ. 5.10) և այլն:
Նկար 5.9-ը ցույց է տալիս ինֆրաձայնի օգտագործումը նորածինների արցունքաբեր խողովակների զարգացման անոմալիաների բուժման համար:
Բուժման փուլերից մեկում արցունքապարկը մերսում են։ Այս դեպքում ինֆրաձայնային գեներատորը ավելորդ ճնշում է ստեղծում արցունքապարկի մեջ, ինչը նպաստում է արցունքաբեր ջրանցքի սաղմնային հյուսվածքի պատռմանը։
Բրինձ. 5.9.Ինֆրաձայնային ֆոնոֆորեզի սխեմա
Բրինձ. 5.10.Լակրիմալ պարկի մերսում
5.8. Հիմնական հասկացություններ և բանաձևեր. սեղաններ
Աղյուսակ 5.1.Կլանման գործակիցը և կիսաբլանման խորությունը 1 ՄՀց հաճախականությամբ
Աղյուսակ 5.2.Արտացոլման գործակիցը տարբեր հյուսվածքների սահմաններում
5.9. Առաջադրանքներ
1. Փոքր անհամասեռություններից ալիքների արտացոլումը նկատելի է դառնում, երբ դրանց չափերը գերազանցում են ալիքի երկարությունը։ Գնահատեք երիկամի քարի նվազագույն չափը d, որը կարող է հայտնաբերվել ուլտրաձայնային ախտորոշմամբ ν = 5 ՄՀց հաճախականությամբ: Ուլտրաձայնային ալիքների արագությունը v= 1500 մ/վ:
Լուծում
Եկեք գտնենք ալիքի երկարությունը՝ λ \u003d v / ν \u003d 1500 / (5 * 10 6) \u003d 0,0003 մ \u003d 0,3 մմ: դ > լ.
Պատասխան.դ > 0,3 մմ:
2. Որոշ ֆիզիոթերապևտիկ պրոցեդուրաներում օգտագործվում է ուլտրաձայնային հաճախականությունը ν = 800 կՀց և ինտենսիվությունը I = 1 Վտ/սմ 2: Գտեք փափուկ հյուսվածքների մոլեկուլների թրթռման ամպլիտուդը:
Լուծում
Մեխանիկական ալիքների ինտենսիվությունը որոշվում է բանաձևով (2.6)
Փափուկ հյուսվածքների խտությունը ρ « 1000 կգ/մ 3.
շրջանաձև հաճախականություն ω \u003d 2πν ≈ 2x3.14x800x10 3 ≈ 5x10 6 s -1;
ուլտրաձայնի արագությունը փափուկ հյուսվածքներում ν ≈ 1500 մ/վրկ.
Անհրաժեշտ է ինտենսիվությունը փոխարկել SI. I \u003d 1 W / cm 2 \u003d 10 4 W / m 2:
Վերջին բանաձևում թվային արժեքները փոխարինելով՝ մենք գտնում ենք.
Ուլտրաձայնի անցման ժամանակ մոլեկուլների նման փոքր տեղաշարժը ցույց է տալիս, որ դրա գործողությունը դրսևորվում է բջջային մակարդակում: Պատասխան. A = 0,023 մկմ:
3. Պողպատե մասերի որակը ստուգվում է ուլտրաձայնային թերությունների դետեկտորով: Ինչ խորության վրա h մասում է հայտնաբերվել ճեղք, և որքա՞ն է մասի d հաստությունը, եթե ուլտրաձայնային ազդանշանի արձակումից հետո ստացվել է երկու արտացոլված ազդանշան 0,1 մվ և 0,2 մվ-ից հետո: Պողպատում ուլտրաձայնային ալիքի տարածման արագությունը հավասար է v= 5200 մ/վ:
Լուծում
2h = tv →h = tv/2. Պատասխան. h = 26 սմ; d = 52 սմ:
