Shpejtësia e ultrazërit në vakum. Shpejtësia e ultrazërit në ujë (Shtojca e). Thithja e valëve tejzanor
Ultratinguj - valë gjatësore mekanike elastike, frekuenca e së cilës i kalon 20000 Hz. Në mjekësi, ultratingulli përdoret me një frekuencë 1-1,5 MHz.
Për shkak të frekuencës së saj të lartë, një valë ultrasonike përhapet në formën e rrezeve (për shkak të gjatësisë së shkurtër të një valë tejzanor, vetitë e saj valore mund të neglizhohen). Trarë të tillë mund të fokusohen duke përdorur lente të veçanta akustike dhe kështu të arrijnë një intensitet të lartë të valës tejzanor. Përveç kësaj, duke qenë se intensiteti i valës është në proporcion me katrorin e frekuencës dhe amplitudës së lëkundjeve, frekuenca e lartë e valës tejzanor, edhe në amplituda të saj të vogla, paracakton mundësinë e përftimit të valëve tejzanor me intensitet të lartë.
Metodat për marrjen e ultrazërit
:
1. magnetostrictive (merret ultratinguj deri në 200 kHz). Magnetostriksioni është një ndryshim në formën dhe vëllimin e një ferromagneti (hekuri, lidhjet e tij me nikel) kur vendoset në një fushë magnetike të alternuar. Një fushë magnetike e alternuar është një fushë, vektori i induksionit magnetik të së cilës ndryshon në kohë sipas një ligji harmonik, d.m.th. ndryshimi i parametrit të specifikuar karakterizohet nga një frekuencë e caktuar. Kjo fushë vepron si një forcë lëvizëse, duke bërë që shufra e hekurit të tkurret dhe të shtrihet në varësi të ndryshimit të madhësisë së induksionit magnetik me kalimin e kohës. Frekuenca e ngjeshjes dhe tensionit do të përcaktohet nga frekuenca e ndryshores fushë magnetike. Në këtë rast, deformimet e ngjeshjes ndodhin në ajër në skajet e shufrës, të cilat përhapen në formën e valëve tejzanor.
Një rritje në amplituda e valëve tejzanor arrihet duke zgjedhur një frekuencë të tillë të një fushe magnetike alternative në të cilën vërehet një rezonancë midis lëkundjeve natyrore dhe të detyruara të shufrës.
2. Efekti i kundërt piezoelektrik (ata marrin ultratinguj mbi 200 kHz). Piezoelektrikë - substanca të një strukture kristalore që kanë një bosht piezoelektrik, domethënë drejtimin në të cilin deformohen lehtësisht (kuarci, kripa Rochelle, titanati i bariumit, etj.) Kur substanca të tilla vendosen në një fushë elektrike alternative (fusha elektrike. forca luhatet sipas një ligji harmonik), piezoelektrikët fillojnë të ngjeshen dhe shtrihen përgjatë boshtit piezoelektrik me frekuencën e fushës elektrike alternative. Në këtë rast, rreth kristalit lindin shqetësime mekanike - deformime të ngjeshjes dhe rrallimit, të cilat përhapen në formën e valëve ultrasonike. Dukuritë rezonante luajnë një rol në arritjen e amplitudës së dëshiruar.
Efekti quhet i kundërt, pasi historikisht është zbuluar më herët efekt piezoelektrik i drejtpërdrejtë- dukuria e shfaqjes së një fushe elektrike të alternuar gjatë deformimit të piezoelektrikëve.
Prania e efektit piezoelektrik të drejtpërdrejtë dhe të kundërt është shumë e rëndësishme për funksionimin e instrumenteve diagnostikuese me ultratinguj. Për të drejtuar një valë ultratinguj në trupin e pacientit, është e nevojshme të merret ajo, e cila bëhet duke përdorur efektin piezoelektrik të anasjelltë. Për të regjistruar dhe vizualizuar valën ultrasonike të reflektuar, është e nevojshme ta ktheni atë në një fushë elektrike, e cila arrihet duke përdorur efektin e drejtpërdrejtë piezoelektrik.
Karakteristikat e përhapjes së valëve tejzanor
1) Në një mjedis homogjen. Kur një valë ultrasonike me intensitet I kalon përmes një shtrese lënde me gjerësinë e gjerësisë së saj, intensiteti i saj zvogëlohet dhe bëhet i barabartë me I \u003d I 0 e -αd, ku Unë 0- intensiteti fillestar i valës ultrasonike; I- intensiteti i valës pas kalimit nëpër shtresën e materies, d - gjerësia e shtresës së materies, - α koeficienti i shuarjes së valës.
Zhdukja e valës ultrasonike shkaktohet nga dy procese: shpërndarja e energjisë në inde (e lidhur me heterogjenitetin qelizor të organeve) dhe thithja e saj (e lidhur me strukturën makromolekulare të indeve). Vlera e koeficientit të zhdukjes është një veçori e rëndësishme diagnostike. Kështu, mëlçia ka një koeficient të ulët dobësimi të valëve tejzanor për shkak të koeficientit të ulët të shpërndarjes. Me cirrozë, kjo vlerë rritet ndjeshëm.
Thithja e valëve ultratinguj nga indet është baza për diagnostikimin e gjendjes së organeve të brendshme sipas parimit transmetimet - analiza e intensitetit të valës që kalonte në trupin e pacientit dhe përdorimi i ultrazërit në terapi dhe kirurgji.
2) Në kufirin e dy mjediseve. Kur një valë tejzanor me intensitet godet ndërfaqen midis mediave, vala reflektohet dhe vala përthithet.
Pjesa e energjisë që do të përmbahet në valën e reflektuar varet nga raporti i impedancave akustike të medias. Kështu, pothuajse 100% e energjisë reflektohet në kufirin midis trupit të pacientit dhe ajrit. Prandaj, që vala ultrasonike të hyjë në trupin e pacientit, përdoren xhel të veçantë (qëllimi është të zvogëlohet diferenca në rezistencën akustike të medias).
Pasqyrimi i një valë ultratinguj nga inhomogjenitetet dhe kufijtë e organeve të brendshme është baza për diagnostikimin e gjendjes së tyre sipas parimit ekolokimi- analiza e intensitetit të reflektuar të valës ultrasonike. Ultratinguj - quhet një valë e drejtuar në trupin e pacientit sinjal probing, dhe vala e reflektuar ultrasonike - jehonë.
Reflektimi i valëve tejzanor varet gjithashtu nga madhësia e strukturave reflektuese:
Nëse madhësia e strukturave reflektuese është e krahasueshme me gjatësinë e valës tejzanor, atëherë valët do të difraktohen, d.m.th. përkulja e valës rreth strukturës, e ndjekur nga shpërndarja e energjisë në inde dhe formimi i një hije tejzanor. Kjo kufizon zgjidhjen e diagnostikimit me ultratinguj;
Nëse madhësia e strukturave reflektuese është më e madhe se gjatësia e valës tejzanor, atëherë kjo e fundit do të reflektohet, dhe intensiteti i sinjalit të jehonës do të varet nga drejtimi i sinjalit të provës, forma dhe madhësia e strukturave reflektuese. Ka të ashtuquajturat strukturat e pasqyrës, amplituda e sinjaleve të jehonës nga të cilat ka vlerat më të mëdha (enët e gjakut, zgavrat, kufijtë e organeve dhe indeve).
Megjithatë, në përgjithësi, intensiteti i sinjaleve të jehonës është shumë i ulët, gjë që kërkon pajisje shumë të ndjeshme për regjistrimin e tyre, por, nga ana tjetër, përcakton depërtimin e valëve ultrasonike në strukturat e brendshme më të thella dhe kontribuon në vizualizimin e tyre.
Përdorimi i ultrazërit në diagnostikim
Për qëllime diagnostikuese, përdoren valë ultrasonike me intensitet të ulët, të cilat nuk shkaktojnë efekte biologjike në inde - deri në 0.1 e martë në sq.cm
Me ndihmën e një sensori tejzanor, bazuar në efektin piezoelektrik të anasjelltë, merret një sinjal sondë tejzanor dhe merret një sinjal jehonë. Kjo e fundit në sensor, si rezultat i efektit të drejtpërdrejtë piezoelektrik, shndërrohet në një fushë elektrike alternative, e cila bën të mundur regjistrimin, amplifikimin dhe vizualizimin e sinjaleve të jehonës duke përdorur pajisje elektronike.
Sipas metodës së regjistrimit dhe pasqyrimit të sinjaleve të jehonës në ekranin e pajisjeve elektronike, dallohen mënyrat e mëposhtme të skanimit me ultratinguj:
- A-mode (modaliteti i amplitudës). Sinjalet e jehonës të shndërruara në një fushë elektrike në sensor shkaktojnë një devijim vertikal të rrezes së fshirjes në formën e majave, amplituda e së cilës do të varet nga intensiteti i valës ultrasonike të reflektuar, dhe vendndodhja në ekranin e oshiloskopit do të përcaktojë thellësinë të strukturës reflektuese në shkallën e pajisjes matëse. Një shembull i përdorimit të A-mode në mjekësi është ekoencefaloskopia- një teknikë skanimi me ultratinguj që përdoret në neurologji dhe neurokirurgji për diagnostikimin e lezioneve vëllimore të trurit (hematoma, procese tumorale, etj.). Sinjalet kryesore të jehonës (maksimumi në amplitudë) formohen nga reflektimi nga kraniumi në vendndodhjen e sensorit, strukturat mesatare dhe kafkën e anës së kundërt. Zhvendosja e majës qendrore në anën e djathtë ose të majtë mund të tregojë praninë e patologjisë, përkatësisht, të hemisferës së majtë ose të djathtë të trurit.
- B-mode (modaliteti i ndriçimit). Sinjalet e jehonës të shndërruara në një fushë elektrike në sensor bëjnë që pikat me shkëlqim të ndryshëm të shkëlqejnë në ekran: sa më i madh të jetë luhatja e fuqisë së fushës elektrike (e cila, nga ana tjetër, varet nga intensiteti i sinjalit të jehonës), aq më e ndritshme dhe më shumë njolla voluminoze formohet në ekranin e pajisjes matëse. Për të zbatuar modalitetin, përdoren sensorë kompleksë të valëve tejzanor, të cilët përmbajnë shumë elementë që lëshojnë stimuj hetues dhe konvertojnë sinjale jehonë. Drejtimi i sinjaleve të sondës gjithashtu ndryshon. Pajisjet elektronike grumbullojnë të dhëna kërkimore të së njëjtës pjesë të trupit, të marra me ndihmën e të gjithë elementëve sensorë dhe në drejtime të ndryshme, dhe, duke i integruar ato, formojnë një imazh të organit në studim në kohë reale në shkallën e pajisjes matëse. Në këtë mënyrë, dy-dimensionale ekotomogramet.
- Modaliteti M (modaliteti i lëvizjes). Ju lejon të merrni ekograme të strukturave lëvizëse të trupit. Ashtu si në zbatimin e modalitetit A, drejtimi i sinjaleve të sondës mbetet i pandryshuar gjatë gjithë kohës së studimit, megjithatë, sondimi kryhet në mënyrë të përsëritur në mënyrë që periudha e formimit M. -
ekogramet tejkaluan periudhën e lëvizjes së strukturave të studiuara dhe periudhën e formimit të A -
ekogramet. Regjistrohet ndryshimi në thellësinë e strukturës së lëvizshme në kohë (zhvendosja e rrezes së pajisjes matëse përgjatë boshtit X). Amplituda e sinjaleve të jehonës shfaqet si pika me ndriçim të ndryshëm (si në modalitetin B). Me çdo hetim të mëpasshëm, ekogrami gjatësor zhvendoset me një sasi të vogël në drejtim pingul me boshtin e imazhit të thellësisë (kohës). Më së shpeshti përdoret në klinikë ekokardiografia.
Ndërveprimi i ultrazërit me materien. Përdorimi i ultrazërit në terapi dhe kirurgji.
Ultratingulli karakterizohet nga llojet e mëposhtme të veprimit në një substancë:
- veprim mekanik. Ajo shoqërohet me deformimin e mikrostrukturës së substancës për shkak të afrimit periodik dhe ndarjes së mikrogrimcave që përbëjnë substancën. Për shembull, në një lëng, një valë tejzanor shkakton thyerje në integritetin e saj me formimin e zgavrave - kavitacion. Kjo është një gjendje energjikisht e pafavorshme e lëngjeve, kështu që zgavrat mbyllen shpejt me lëshimin e një sasie të madhe energjie.
- veprim termik. Kjo për faktin se energjia e përmbajtur në valën ultrasonike dhe e lëshuar kur mbyllen kavitacionet shpërndahet pjesërisht në inde në formën e nxehtësisë, gjë që çon në ngrohjen e tyre.
- veprim fizik dhe kimik. Ajo manifestohet në jonizimin dhe shpërbërjen e molekulave të substancave, përshpejtimin e reaksioneve kimike (për shembull, oksidimi dhe reduktimi), etj.
Bazuar në veprimin kompleks të faktorëve mekanikë, termikë dhe fiziko-kimikë Efekti biologjik i ultrazërit. Ky veprim do të përcaktohet nga intensiteti i valës së ultrazërit.
Ultratinguj me intensitet të ulët dhe mesatar (përkatësisht 1.5 e martë në sq.. cm. dhe 3 e martë në sq.cm) shkaktojnë efekte pozitive në organizmat e gjallë, stimulojnë proceset normale fiziologjike. Kjo është baza për përdorimin e ultrazërit në fizioterapi. SHBA përmirëson përshkueshmërinë membranat qelizore, aktivizon të gjitha llojet e transportit përmes membranës, ndikon në shpejtësinë e reaksioneve biokimike.
Një rritje në intensitetin e valës tejzanor çon në veprim shkatërrues mbi qelizat. Përdoret për sterilizimin e objekteve mjekësore duke shkatërruar viruset dhe qelizat bakteriale dhe kërpudhore me ultratinguj.
Ekografia me intensitet të lartë përdoret gjerësisht në kirurgji. Disa operacione kryhen duke përdorur një bisturi tejzanor. Ato janë pa dhimbje, të shoqëruara me gjakderdhje të vogël, plagët shërohen më shpejt, përfshirë edhe për shkak të sterilizimit të plagës me ultratinguj.
Ekografia me ultratinguj përdoret gjerësisht në ortopedi: për disa operacione në kockë, përdoret skedar tejzanor, Ultratingulli përdoret për të lidhur kockat me njëra-tjetrën dhe për të lidhur implantet kockore në to.
Litotripsi- një teknikë për shkatërrimin e gurëve në veshka dhe fshikëz e tëmthit duke përdorur veprimin e drejtuar të valëve ultrasonike me intensitet të lartë.
Ekokardiografia Doppler
Efekti Doppler- ndryshimi i frekuencës së valëve që perceptohen nga marrësi për shkak të lëvizjes relative të burimit të valës dhe marrësit. Për të llogaritur frekuencën e valëve që perceptohen nga marrësi, përdorni formulën:
Ku v marrja është frekuenca e valëve të perceptuara nga marrësi, burimi v është frekuenca e valëve të emetuara nga burimi, v 0 është shpejtësia e valës, u 0 është shpejtësia e marrësit të valës, burimi u është shpejtësia e burimi i valës.
Shenjat e sipërme në numërues dhe emërues karakterizojnë rastet kur burimi dhe marrësi i valëve ultrasonike afrohen me njëri-tjetrin, dhe shenjat e poshtme karakterizojnë rastet kur burimi dhe marrësi i valëve ultrasonike largohen.
Ekokardiografia Doppler- një teknikë për studimin e shpejtësisë së rrjedhës së gjakut dhe lëvizjes së strukturave lëvizëse të trupit (zemra dhe enët e gjakut), bazuar në përdorimin e efektit Doppler.
Një valë tejzanor e një frekuence të caktuar ν lëshohet në indet e buta duke përdorur një sensor fiks, pas së cilës regjistrohen sinjalet e ekos, të reflektuara nga elementët lëvizës (kryesisht nga eritrocitet e gjakut) dhe që kanë një frekuencë ν`` për shkak të efektit Doppler.
Efekti Doppler vërehet dy herë:
Së pari, sensori është një burim valësh me një frekuencë ν, dhe eritrociti është një marrës. Si rezultat i lëvizjes, eritrociti do të perceptojë një valë me një frekuencë ν`.
Eritrociti do të reflektojë valën ultrasonike që e ka goditur me frekuencë ν`, por sensori, të cilit do t'i kthehet sinjali i ekos, për shkak të lëvizshmërisë së eritrocitit, do ta perceptojë atë me frekuencë ν``.
Karakteristika diagnostike është diferenca Δν = ν - ν`` , e cila quhet Zhvendosja e frekuencës Doppler. Ky ndryshim varet nga shpejtësia e lëvizjes së eritrociteve, d.m.th. dhe rrjedhjen e përgjithshme të gjakut.
Zhvendosja e frekuencës Doppler është në intervalin audio dhe mund të dëgjohet nga një mjek me përvojë me ndihmën e pajisjeve speciale. Ka metoda më moderne për vizualizimin e zhvendosjes së frekuencës Doppler.
Seksioni i fizikës së ultrazërit është i mbuluar plotësisht në një numër monografish moderne mbi ekografinë. Ne do të fokusohemi vetëm në disa nga vetitë e ultrazërit, pa njohuri për të cilat është e pamundur të kuptohet procesi i marrjes së imazhit me ultratinguj.
Shpejtësia e ultrazërit dhe rezistenca specifike e valëve të indeve njerëzore (sipas V.N. Demidov)
Një valë tejzanor, pasi ka arritur kufirin e dy mediave, mund të reflektohet ose të shkojë më tej. Koeficienti i reflektimit të ultrazërit varet nga ndryshimi në rezistencën tejzanor në ndërfaqen midis mediave: sa më i madh të jetë ky ndryshim, aq më e fortë është shkalla e reflektimit. Shkalla e reflektimit varet nga këndi i incidencës së rrezes në ndërfaqen e medias: sa më shumë që këndi i afrohet një vije të drejtë, aq më e fortë është shkalla e reflektimit.
Kështu, duke e ditur këtë, është e mundur të gjendet frekuenca optimale tejzanor që jep rezolucionin maksimal me fuqi të mjaftueshme depërtuese.
Parimet bazë mbi të cilat bazohet funksionimi i pajisjeve diagnostikuese me ultratinguj, - ajo Përhapet dhe reflektimi i ultrazërit.
Parimi i funksionimit të pajisjeve diagnostikuese me ultratinguj është që reflektimi i dridhjeve tejzanor nga ndërfaqet e indeve me një vlerë të caktuar të rezistencës akustike. Besohet se reflektimi i valëve tejzanor në ndërfaqe ndodh kur diferenca midis densitetit akustik të medias është të paktën 1%. Madhësia e reflektimit të valëve të zërit varet nga ndryshimi në densitetin akustik në ndërfaqen midis mediave, dhe shkalla e reflektimit varet nga këndi i incidencës së rrezes tejzanor.
Marrja e dridhjeve tejzanor
Prodhimi i dridhjeve tejzanor bazohet në efektin piezoelektrik të drejtpërdrejtë dhe të anasjelltë, thelbi i të cilit qëndron në faktin se kur krijohen ngarkesa elektrike në sipërfaqen e faqeve të kristalit, kjo e fundit fillon të tkurret dhe të shtrihet. Avantazhi i transduktorëve piezoelektrikë është aftësia e burimit të ultrazërit për të shërbyer njëkohësisht si marrës i tij.
Diagrami i strukturës së sensorit tejzanor
Sensori përmban një piezokristal, në faqet e të cilit janë fiksuar elektroda. Pas kristalit është një shtresë e substancës që thith ultratinguj, e cila përhapet në drejtim të kundërt me atë që kërkohet. Kjo përmirëson cilësinë e rrezes tejzanor që rezulton. Në mënyrë tipike, rrezja tejzanor e gjeneruar nga transduktori ka një fuqi maksimale në qendër dhe zvogëlohet në skajet, si rezultat i së cilës rezolucioni i ultrazërit është i ndryshëm në qendër dhe rreth periferi. Në qendër të rrezes, gjithmonë mund të merrni reflektime të qëndrueshme nga objekte më pak të dendura, ndërsa në periferi të rrezes, objektet më pak të dendura mund të reflektojnë dhe objektet më të dendura mund të reflektohen si më pak të dendura.
Materialet piezoelektrike moderne lejojnë transduktorët të dërgojnë dhe marrin ultratinguj në një gamë të gjerë frekuencash. Është e mundur të kontrollohet forma e spektrit të sinjalit akustik, duke krijuar dhe mbajtur një formë vale Gaussian që është më rezistente ndaj shtrembërimit të brezit të frekuencës dhe kompensimit të frekuencës qendrore.
Në modelet më të fundit të pajisjeve tejzanor, rezolucion i lartë dhe qartësi imazhi sigurohen duke përdorur një sistem fokusimi dinamik dhe një filtër jehonë me brez të gjerë për fokusimin e rrezeve tejzanor hyrëse dhe dalëse me anë të një mikrokompjuteri. Në këtë mënyrë, sigurohet profilizimi dhe përmirësimi ideal i rrezes së ultrazërit dhe karakteristikave anësore të rezolucionit të imazhit të strukturave të thella të marra nga skanimi i sektorit. Parametrat e fokusit vendosen sipas frekuencës dhe llojit të sensorit. Filtri i jehonës me brez të gjerë ofron rezolucion optimal duke përputhur në mënyrë perfekte frekuencat për të thithur jehonat e indeve të buta. Përdorimi i sensorëve me shumë elementë me densitet të lartë ndihmon në eliminimin e ekove të rreme për shkak të difraksionit anash dhe të pasmë.
Sot në botë ekziston një konkurrencë e ashpër midis kompanive për të krijuar sisteme vizuale me cilësi të lartë që plotësojnë kërkesat më të larta.
Në veçanti, Acuson Corporation ka vendosur një standard specifik për cilësinë e imazhit dhe shumëllojshmërinë klinike, dhe ka zhvilluar Platformën 128 XP™, një modul themelor për përmirësim të vazhdueshëm që u lejon klinicistëve të zgjerojnë fushën e kërkimit klinik bazuar në nevojat.
Platforma përdor 128 kanale të pavarura elektronikisht që mund të përdoren njëkohësisht si për transmetim ashtu edhe për marrjen, duke ofruar rezolucion të jashtëzakonshëm hapësinor, kontrast të indeve dhe uniformitet imazhi në të gjithë fushën e shikimit.
Instrumentet e diagnostikimit me ultratinguj ndahen në tre klasa: njëdimensionale, dydimensionale dhe tredimensionale.
Në skanerët njëdimensionale, informacioni për një objekt paraqitet në një dimension përgjatë thellësisë së objektit dhe imazhi regjistrohet si maja vertikale. Amplituda dhe forma e majave përdoren për të gjykuar vetitë strukturore të indit dhe thellësinë e zonave të reflektimit të sinjaleve të jehonës. Ky lloj aparati përdoret në eko-encefalografi për të përcaktuar zhvendosjen e strukturave të vijës së mesme të trurit dhe formacionet volumetrike (të lëngshme dhe të ngurta), në oftalmologji - për të përcaktuar madhësinë e syrit, praninë e tumoreve dhe trupave të huaj, në ekopulsografia - për të studiuar pulsimin e arterieve karotide dhe vertebrale në qafë dhe degët e tyre intrakraniale, etj. Për këto qëllime, përdoret një frekuencë prej 0,88-1,76 MHz.
Skanera 2D
Skanera 2D ndahen në pajisje skanimi manual dhe skanues në kohë reale.
Aktualisht, për studimin e strukturave sipërfaqësore dhe organeve të brendshme përdoren vetëm instrumente në kohë reale, në të cilat informacioni pasqyrohet vazhdimisht në ekran, gjë që bën të mundur monitorimin dinamik të gjendjes së organit, veçanërisht kur studiohen strukturat në lëvizje. Frekuenca e funksionimit të këtyre pajisjeve është nga 0,5 në 10,0 MHz.
Në praktikë, sensorë me një frekuencë prej 2.5 deri në 8 MHz përdoren më shpesh.
Skanera 3D
Për përdorimin e tyre, kërkohen disa kushte:
- prania e një formacioni që ka një formë të rrumbullakosur ose të konturuar mirë;
- prania e formacioneve strukturore të vendosura në hapësirat e lëngshme (fetusi në mitër, zverku i syrit, gurët në fshikëz e tëmthit, trup i huaj, polip në stomak ose zorrë të mbushura me lëng, apendiks në sfondin e lëngut inflamator, si dhe në të gjithë barkun. organet në sfondin e lëngut ascitik );
- formacionet strukturore sedentare (bobël të syrit, prostatës, etj.).
Kështu, duke marrë parasysh këto kërkesa, skanerët tredimensionale mund të përdoren me sukses për kërkime në obstetrikë, me patologji vëllimore të zgavrës së barkut për diferencim më të saktë nga strukturat e tjera, në urologji për ekzaminimin e prostatës për të diferencuar depërtimin strukturor të kapsula, në oftalmologji, kardiologji, neurologji dhe angiologji.
Për shkak të kompleksitetit të përdorimit, kostos së lartë të pajisjeve, pranisë së shumë kushteve dhe kufizimeve, ato përdoren rrallë aktualisht. por Skanimi 3D — kjo është ekografia e së ardhmes.
Ekografia Doppler
Parimi i sonografisë Doppler është që frekuenca e një sinjali tejzanor, kur reflektohet nga një objekt në lëvizje, ndryshon në raport me shpejtësinë e tij dhe varet nga frekuenca e ultrazërit dhe këndi midis drejtimit të përhapjes së ultrazërit dhe drejtimit të rrjedhës. Kjo metodë është aplikuar me sukses në kardiologji.
Metoda është gjithashtu me interes për mjekësinë e brendshme për shkak të aftësisë së saj për të siguruar informacion të besueshëm në lidhje me gjendjen e enëve të gjakut të organeve të brendshme pa futjen e agjentëve të kontrastit në trup.
Përdoret më shpesh në një ekzaminim gjithëpërfshirës të pacientëve me hipertension portal të dyshuar në fazat e tij të hershme, në përcaktimin e ashpërsisë së çrregullimeve të qarkullimit portal, në përcaktimin e nivelit dhe shkakut të bllokadës në sistemin e venave portal, si dhe për të studiuar ndryshimet në portal. rrjedhjen e gjakut në pacientët me cirrozë të mëlçisë gjatë administrimit të medikamenteve (beta-bllokues, ACE inhibitorë, etj.).
Të gjitha pajisjet janë të pajisura me sensorë tejzanor të dy llojeve: elektromekanikë dhe elektronikë. Të dy llojet e sensorëve, por më shpesh ato elektronike, kanë modifikime për përdorim në fusha të ndryshme të mjekësisë kur ekzaminohen të rriturit dhe fëmijët.
Në versionin klasik të kohës reale, përdoren 4 metoda të skanimit elektronik : sektori, linear, konveks dhe trapezoid, secila prej të cilave karakterizohet nga veçori specifike në lidhje me fushën e vëzhgimit. Studiuesi mund të zgjedhë metodën e skanimit në varësi të detyrës para tij dhe vendndodhjes.
Skanimi i sektorit
Përparësitë:
- fushë e madhe shikimi kur ekzaminoni zona të thella.
Zona e aplikimit:
– studimet kraniologjike të të porsalindurve përmes një fontaneli të madh;
– studimet kardiologjike;
- ekzaminime të përgjithshme abdominale të organeve të legenit (veçanërisht në gjinekologji dhe në studimin e prostatës), organeve të sistemit retroperitoneal.
Skanimi i linjës
Përparësitë:
- një fushë e madhe shikimi gjatë ekzaminimit të zonave të cekëta të trupit;
- rezolucion i lartë në studimin e zonave të thella të trupit për shkak të përdorimit të një sensori me shumë elementë;
Zona e aplikimit:
— strukturat sipërfaqësore;
- kardiologji;
– ekzaminimi i organeve të legenit dhe rajonit perirenal;
- në obstetrikë.
Skanim konveks
Përparësitë:
- një zonë e vogël kontakti me sipërfaqen e trupit të pacientit;
- një fushë e madhe vëzhgimi në studimin e zonave të thella.
Zona e aplikimit:
- ekzaminime të përgjithshme abdominale.
Skanim trapezoid
Përparësitë:
- një fushë e madhe vëzhgimi gjatë ekzaminimit afër sipërfaqes së trupit dhe organeve të vendosura thellë;
— identifikimi i lehtë i seksioneve tomografike.
Zona e aplikimit:
— ekzaminime të përgjithshme të barkut;
- obstetrike dhe gjinekologjike.
Përveç metodave klasike të skanimit të pranuara përgjithësisht, modelet e pajisjeve më të fundit përdorin teknologji që i lejojnë ato të plotësohen në mënyrë cilësore.
Formati i skanimit të vektorit
Përparësitë:
— me akses të kufizuar dhe skanim nga hapësira ndër brinjësh, ai siguron karakteristika akustike me një hapje minimale të sensorit. Formati i imazhit vektor jep një pamje më të gjerë në fushat e afërta dhe të largëta.
Shtrirja është e njëjtë si për skanimin e sektorit.
Skanimi në modalitetin e zgjedhjes së zonës së zmadhimit
Ky është një skanim i veçantë i zonës së interesit të zgjedhur nga operatori për të përmirësuar përmbajtjen e informacionit akustik të imazhit në modalitetin Doppler dydimensional dhe me ngjyra. Zona e zgjedhur e interesit shfaqet me përdorimin e plotë të linjave akustike dhe raster. Përmirësimi i cilësisë së imazhit shprehet në densitetin optimal të linjës dhe pikselit, rezolucion më të lartë, shpejtësi më të lartë të kuadrove dhe imazh më të madh.
Me një seksion normal, ruhet i njëjti informacion akustik, ndërsa me formatin e zakonshëm të zgjedhjes së zonës së zmadhimit RES, arrihet zmadhimi i imazhit me rezolucion të shtuar dhe më shumë informacion diagnostikues.
Vizualizimi Multi-Hertz
Materialet piezoelektrike me brez të gjerë ofrojnë sensorë modernë me aftësinë për të vepruar në një gamë të gjerë frekuencash; ofrojnë mundësinë për të zgjedhur një frekuencë specifike nga një brez i gjerë frekuencash të disponueshme në sensorë duke ruajtur uniformitetin e imazhit. Kjo teknologji ju lejon të ndryshoni frekuencën e sensorit vetëm me shtypjen e një butoni, pa humbur kohë për të zëvendësuar sensorin. Dhe kjo do të thotë që një sensor është i barabartë me dy ose tre karakteristika të veçanta, gjë që rrit vlerën dhe shkathtësinë klinike të sensorëve (Acuson, Siemens).
Informacioni i nevojshëm tejzanor në udhëzimet më të fundit të pajisjes mund të ngrihet në mënyra të ndryshme: modaliteti B, modaliteti 2B, 3D, modaliteti B + B, modaliteti 4B, modaliteti M dhe të regjistrohet duke përdorur një printer në letër speciale, në një kompjuter. kasetë ose video kasetë me përpunim kompjuterik të informacionit.
Imazhi me ultratinguj i organeve dhe sistemeve të trupit të njeriut po përmirësohet vazhdimisht, horizonte dhe mundësi të reja po hapen vazhdimisht, megjithatë, interpretimi i saktë i informacionit të marrë do të varet gjithmonë nga niveli i trajnimit klinik të studiuesit.
Në këtë drejtim, shpesh kujtoj një bisedë me një përfaqësues të kompanisë Aloca, i cili erdhi tek ne për të vënë në punë pajisjen e parë në kohë reale Aloca SSD 202 D (1982). Për admirimin tim që Japonia kishte zhvilluar teknologjinë ultrasonike me ndihmën e kompjuterit, ai u përgjigj: "Një kompjuter është i mirë, por nëse një kompjuter tjetër (duke treguar kokën) nuk funksionon mirë, atëherë ai kompjuter është i pavlefshëm."
Elektrokardiografia është një metodë e studimit të muskulit të zemrës duke regjistruar potencialet bioelektrike të zemrës që punon. Tkurrja e zemrës paraprihet nga ngacmimi i miokardit, i shoqëruar nga lëvizja e joneve nëpër guaskën e qelizës së miokardit, si rezultat i së cilës ndryshimi i mundshëm midis sipërfaqeve të jashtme dhe të brendshme të guaskës ndryshon. Matjet duke përdorur mikroelektroda tregojnë se ndryshimi i potencialeve është rreth 100 mV. Në kushte normale, pjesët e zemrës së njeriut mbulohen në mënyrë sekuenciale nga ngacmimi, prandaj, një ndryshim i mundshëm ndryshimi midis zonave tashmë të ngacmuara dhe ende jo të ngacmuara regjistrohet në sipërfaqen e zemrës. Për shkak të përçueshmërisë elektrike të indeve të trupit, këto procese elektrike mund të zbulohen edhe duke vendosur elektroda në sipërfaqen e trupit, ku ndryshimi i diferencës së potencialit arrin 1-3 mV.
Studimet elektrofiziologjike të zemrës në eksperiment u kryen qysh në shekullin e 19-të, megjithatë, futja e metodës në mjekësi filloi pasi studimet e Einthoven në 1903-1924, i cili përdori një galvanometër vargu me reagim të shpejtë, zhvilloi emërtimin. të elementeve të lakores së regjistruar, një sistem standard regjistrimi dhe kriteret kryesore të vlerësimit.
Përmbajtja e lartë e informacionit dhe thjeshtësia teknike relative e metodës, siguria e saj dhe mungesa e ndonjë shqetësimi për pacientin siguruan përdorimin e gjerë të EKG-së në mjekësi dhe fiziologji. Komponentët kryesorë të një elektrokardiografi modern janë një përforcues, një galvanometër dhe një pajisje regjistrimi. Kur regjistroni një pamje në ndryshim të shpërndarjes së potencialeve elektrike në një letër lëvizëse, merret një kurbë - një elektrokardiogram (EKG), me dhëmbë të mprehtë dhe të rrumbullakosur, që përsëritet gjatë secilës sistole. Dhëmbët zakonisht shënohen me shkronjat latine P, Q, R, S, T dhe U.
E para prej tyre shoqërohet me aktivitetin e atriumeve, dhëmbët e mbetur - me aktivitetin e barkusheve të zemrës. Forma e dhëmbëve në priza të ndryshme është e ndryshme. Regjistrimi i EKG-së në individë të ndryshëm arrihet nga kushtet standarde të regjistrimit: mënyra e aplikimit të elektrodave në lëkurën e gjymtyrëve dhe gjoksit (zakonisht përdoren 12 priza), e përcaktuar nga ndjeshmëria e aparatit (1 mm = 0,1 mV) dhe shpejtësia. e letrës (25 ose 50 mm/sek.) . Subjekti është në pozicionin shtrirë, në pushim. Gjatë analizës së EKG-së, vlerësohet prania, madhësia, forma dhe gjerësia e dhëmbëve dhe intervalet ndërmjet tyre dhe mbi këtë bazë gjykohen veçoritë e proceseve elektrike në zemër në tërësi dhe, deri diku, elektriciteti. aktiviteti i zonave më të kufizuara të muskujve të zemrës.
Në mjekësi, EKG ka vlera më e lartë për njohjen e aritmive kardiake, si dhe për zbulimin e infarktit të miokardit dhe disa sëmundjeve të tjera. Sidoqoftë, ndryshimet në EKG pasqyrojnë vetëm natyrën e shkeljes së proceseve elektrike dhe nuk janë rreptësisht specifike për një sëmundje të veçantë. Ndryshimet në EKG mund të ndodhin jo vetëm si rezultat i sëmundjes, por edhe nën ndikimin e aktivitetit normal të përditshëm, marrjes së ushqimit, trajtimit me ilaçe dhe arsyeve të tjera. Prandaj, diagnoza bëhet nga mjeku jo sipas EKG-së, por sipas kombinimit të shenjave klinike dhe laboratorike të sëmundjes. Mundësitë diagnostikuese rriten kur krahasohen një numër i EKG-ve të marra në mënyrë të njëpasnjëshme me një interval prej disa ditësh ose javësh. Elektrokardiografi përdoret gjithashtu në monitorët kardiak - pajisje për monitorimin automatik gjatë gjithë orarit të gjendjes së pacientëve të sëmurë rëndë - dhe për monitorimin telemetrik të gjendjes së një personi që punon - në mjekësinë klinike, sportive, hapësinore, e cila sigurohet nga metoda të veçanta të aplikimit të elektrodave dhe komunikimit radio midis galvanometrit dhe pajisjes regjistruese.
Aktiviteti bioelektrik i zemrës mund të regjistrohet në një mënyrë tjetër. Diferenca potenciale karakterizohet nga një vlerë dhe drejtim i përcaktuar për një moment të caktuar, domethënë është një vektor dhe mund të përfaqësohet me kusht nga një shigjetë që zë një pozicion të caktuar në hapësirë. Karakteristikat e këtij vektori ndryshojnë gjatë ciklit kardiak në mënyrë që pika e tij fillestare të mbetet fikse, dhe ajo përfundimtare përshkruan një kurbë komplekse të mbyllur. E projektuar në një rrafsh, kjo kurbë ka formën e një serie sythe dhe quhet kardiogramë vektoriale (VCG). Përafërsisht, mund të vizatohet grafikisht bazuar në EKG në priza të ndryshme. Mund të merret gjithashtu drejtpërdrejt duke përdorur një aparat special - një vektor kardiograf, pajisja regjistruese e të cilit është një tub me rreze katodë dhe dy palë elektroda të vendosura mbi pacientin në rrafshin përkatës përdoren për rrëmbim.
Duke ndryshuar pozicionin e elektrodave, mund të merret VCG në plane të ndryshme dhe të formohet një paraqitje më e plotë hapësinore e natyrës së proceseve elektrike. Në disa raste vektoriografia plotëson studimet elektrofiziologjike si metodë diagnostike. Studimi i bazave elektrofiziologjike dhe aplikimi klinik i studimeve elektrofiziologjike dhe vektoriografisë, përmirësimi i pajisjeve dhe metodave të regjistrimit është objekt i një seksioni të veçantë shkencor të mjekësisë - elektrokardiologjisë.
Në mjekësinë veterinare, elektrokardiografia përdoret te kafshët e mëdha dhe të vogla për të diagnostikuar ndryshimet në zemër që vijnë nga disa sëmundje jo të transmetueshme ose infektive. Me ndihmën e elektrokardiografisë tek kafshët, përcaktohen aritmitë kardiake, një rritje në seksionet e zemrës dhe ndryshime të tjera në zemër. Elektrokardiografia ju lejon të monitoroni efektin në muskulin e zemrës të kafshës së përdorur ose të testuar.
1. Emituesit dhe marrësit e ultrazërit.
2. Thithja e ultrazërit në materie. Rrjedhat akustike dhe kavitacioni.
3. Reflektimi i ultrazërit. Vizioni i shëndoshë.
4. Efekti biofizik i ultrazërit.
5. Përdorimi i ultrazërit në mjekësi: terapi, kirurgji, diagnostifikim.
6. Infratingulli dhe burimet e tij.
7. Ndikimi i infratingullit tek njerëzit. Përdorimi i infratingullit në mjekësi.
8. Konceptet dhe formulat bazë. Tabelat.
9. Detyrat.
Ultratinguj - lëkundjet elastike dhe valët me frekuenca nga afërsisht 20x10 3 Hz (20 kHz) deri në 10 9 Hz (1 GHz). Gama e frekuencës së ultrazërit nga 1 deri në 1000 GHz quhet hipersonike. Frekuencat tejzanor ndahen në tre vargje:
ULF - ultratinguj me frekuencë të ulët (20-100 kHz);
USCH - ultratinguj me frekuencë të mesme (0,1-10 MHz);
UZVCH - ultratinguj me frekuencë të lartë (10-1000 MHz).
Çdo varg ka aplikimet e veta specifike mjekësore.
5.1. Emituesit dhe marrësit e ultrazërit
Elektromekanike emetuesit dhe marrës amerikanë përdorni fenomenin e efektit piezoelektrik, thelbi i të cilit shpjegohet në Fig. 5.1.
Dielektrikë të tillë kristalorë si kuarci, kripa Rochelle etj. kanë veti të theksuara piezoelektrike.
Emitues tejzanor
Elektromekanike emetues i ultrazërit përdor fenomenin e efektit piezoelektrik të anasjelltë dhe përbëhet nga elementët e mëposhtëm (Fig. 5.2):
Oriz. 5.1. a - Efekti piezoelektrik i drejtpërdrejtë: ngjeshja dhe shtrirja e pllakës piezoelektrike çon në shfaqjen e një ndryshimi potencial të shenjës përkatëse;
b - Efekti i kundërt piezoelektrik: në varësi të shenjës së diferencës së potencialit të aplikuar në pllakën piezoelektrike, ajo është e ngjeshur ose e shtrirë
Oriz. 5.2. emetues tejzanor
1 - pllaka të një lënde me veti piezoelektrike;
2 - elektroda të depozituara në sipërfaqen e saj në formën e shtresave përçuese;
3 - një gjenerator që furnizon elektrodat me një tension të alternuar të frekuencës së kërkuar.
Kur një tension i alternuar aplikohet në elektroda (2) nga gjeneratori (3), pllaka (1) përjeton shtrirje dhe ngjeshje periodike. Ndodhin lëkundje të detyruara, frekuenca e të cilave është e barabartë me frekuencën e ndryshimit të tensionit. Këto dridhje transmetohen te grimcat mjedisi, duke krijuar një valë mekanike me frekuencën e duhur. Amplituda e lëkundjeve të grimcave të mediumit pranë radiatorit është e barabartë me amplituda e lëkundjeve të pllakës.
Veçoritë e ultrazërit përfshijnë mundësinë e marrjes së valëve me intensitet të lartë edhe në amplituda relativisht të vogla lëkundjeje, pasi në një amplitudë të caktuar densiteti
Oriz. 5.3. Fokusimi i një rreze tejzanor në ujë me një lente plano-konkave pleksiglas (frekuenca e ultrazërit 8 MHz)
Rrjedha e energjisë është proporcionale me frekuenca në katror(shih formulën 2.6). Intensiteti kufizues i rrezatimit me ultratinguj përcaktohet nga vetitë e materialit të emetuesve, si dhe nga karakteristikat e kushteve për përdorimin e tyre. Gama e intensitetit gjatë gjenerimit me ultratinguj në rajonin UHF është jashtëzakonisht e gjerë: nga 10 -14 W/cm 2 në 0,1 W/cm 2.
Për shumë qëllime nevojiten intensitete shumë më të larta se ato që mund të merren nga sipërfaqja e emetuesit. Në këto raste, mund të përdorni fokusin. Figura 5.3 tregon fokusimin e ultrazërit me një lente pleksiglas. Për marrjen shumë i madh Intensiteti i ultrazërit përdor metoda më komplekse të fokusimit. Pra, në fokusin e një paraboloidi, muret e brendshme të të cilit janë bërë nga një mozaik pllakash kuarci ose piezoqeramike barium titanite, në një frekuencë prej 0,5 MHz, është e mundur të përftohen intensitetet e ultrazërit deri në 10 5 W/cm 2. në ujë.
Marrës me ultratinguj
Elektromekanike marrës amerikanë(Fig. 5.4) përdorin fenomenin e efektit piezoelektrik të drejtpërdrejtë. Në këtë rast, nën veprimin e një valë tejzanor, ndodhin lëkundje të pllakës kristalore (1),
Oriz. 5.4. Marrës tejzanor
si rezultat i të cilit shfaqet një tension i alternuar në elektroda (2), i cili fiksohet nga sistemi i regjistrimit (3).
Në shumicën e pajisjeve mjekësore, gjeneratori i valëve tejzanor përdoret njëkohësisht si marrës i tyre.
5.2. Thithja e ultrazërit në materie. Rrymat akustike dhe kavitacioni
Sipas esencës fizike, ekografia nuk ndryshon nga zëri dhe është një valë mekanike. Ndërsa përhapet, formohen zona të alternuara të kondensimit dhe rrallimit të grimcave të mediumit. Shpejtësitë e përhapjes së ultrazërit dhe zërit në media janë të njëjta (në ajër ~ 340 m/s, në ujë dhe inde të buta ~ 1500 m/s). Megjithatë, intensiteti i lartë dhe gjatësia e shkurtër e valëve tejzanor sjellin një numër karakteristikash specifike.
Kur ekografia përhapet në një substancë, ndodh një kalim i pakthyeshëm i energjisë së valës së zërit në lloje të tjera të energjisë, kryesisht në nxehtësi. Ky fenomen quhet thithjen e zërit. Ulja e amplitudës së lëkundjeve të grimcave dhe intensiteti i US për shkak të përthithjes është eksponenciale:
ku A, A 0 janë amplituda e lëkundjeve të grimcave të mediumit pranë sipërfaqes së substancës dhe në një thellësi h; I, I 0 - intensiteti përkatës i valës tejzanor; α- koeficienti i përthithjes, në varësi të frekuencës së valës tejzanor, temperaturës dhe vetive të mediumit.
Koeficienti i përthithjes - reciprociteti i distancës në të cilën amplituda e valës së zërit bie me një faktor "e".
Sa më i madh të jetë koeficienti i përthithjes, aq më i fortë mediumi thith ultratingullin.
Koeficienti i përthithjes (α) rritet me rritjen e frekuencës së ultrazërit. Prandaj, dobësimi i ultrazërit në medium është shumë herë më i lartë se dobësimi i një tingulli të dëgjueshëm.
Si dhe koeficienti i përthithjes, dhe përdoren si karakteristika të përthithjes tejzanor. gjysmë-thellësia e thithjes(H), e cila lidhet me të nga një marrëdhënie inverse (H = 0,347/α).
Thellësia e gjysmë-thithjes(H) është thellësia në të cilën intensiteti i valës ultrasonike përgjysmohet.
Vlerat e koeficientit të përthithjes dhe thellësia e gjysmëpërthithjes në inde të ndryshme janë paraqitur në tabelë. 5.1.
Në gazra dhe, veçanërisht, në ajër, ultratingulli përhapet me një dobësim të madh. Lëngjet dhe trupat e ngurtë (veçanërisht kristalet e vetme) janë, si rregull, përçues të mirë të ultrazërit, dhe dobësimi në to është shumë më i vogël. Kështu, për shembull, në ujë zbutja e valëve ultrasonike, duke qenë të tjera të barabarta, është afërsisht 1000 herë më pak se në ajër. Prandaj, zonat e përdorimit të UHF dhe UHF janë pothuajse ekskluzivisht për lëngje dhe lëndë të ngurta, dhe vetëm ULF përdoret në ajër dhe gazra.
Lirimi i nxehtësisë dhe reaksionet kimike
Thithja e ultrazërit nga një substancë shoqërohet me transferimin e energjisë mekanike në energjinë e brendshme të substancës, gjë që çon në ngrohjen e saj. Ngrohja më intensive ndodh në zonat ngjitur me ndërfaqet midis mediave, kur koeficienti i reflektimit është afër unitetit (100%). Kjo për faktin se, si rezultat i reflektimit, intensiteti i valës pranë kufirit rritet dhe, në përputhje me rrethanat, rritet sasia e energjisë së absorbuar. Kjo mund të verifikohet eksperimentalisht. Është e nevojshme të lidhni një emetues me ultratinguj në një dorë të lagur. Së shpejti, një ndjesi (e ngjashme me dhimbjen nga një djegie) shfaqet në anën e kundërt të pëllëmbës, e shkaktuar nga ultratingulli i reflektuar nga ndërfaqja lëkurë-ajër.
Indet me strukturë komplekse (mushkëritë) janë më të ndjeshme ndaj ngrohjes me ultratinguj sesa indet homogjene (mëlçia). Relativisht shumë nxehtësi lëshohet në kufirin e indeve të buta dhe kockave.
Ngrohja lokale e indeve me fraksione gradë kontribuon në aktivitetin jetësor të objekteve biologjike, rrit intensitetin e proceseve metabolike. Megjithatë, ekspozimi i zgjatur mund të shkaktojë mbinxehje.
Në disa raste, ultratingulli i fokusuar përdoret për efekte lokale në strukturat individuale të trupit. Ky efekt ju lejon të arrini hipertermi të kontrolluar, d.m.th. ngrohje deri në 41-44 °C pa mbinxehje të indeve fqinje.
Një rritje e temperaturës dhe rënie të mëdha të presionit që shoqërojnë kalimin e ultrazërit mund të çojnë në formimin e joneve dhe radikalëve që mund të ndërveprojnë me molekulat. Në këtë rast, mund të ndodhin reaksione të tilla kimike që nuk janë të realizueshme në kushte normale. Efekti kimik i ultrazërit manifestohet, veçanërisht, në ndarjen e një molekule uji në radikale H + dhe OH-, e ndjekur nga formimi i peroksidit të hidrogjenit H 2 O 2 .
Rrymat akustike dhe kavitacioni
Valët tejzanor me intensitet të lartë shoqërohen nga një sërë efektesh specifike. Pra, përhapja e valëve ultrasonike në gaze dhe lëngje shoqërohet me lëvizjen e mediumit, i cili quhet rrjedhje akustike (Fig. 5.5. a). Në frekuencat e diapazonit UHF në një fushë tejzanor me një intensitet prej disa W / cm 2, mund të ndodhë derdhja e lëngut (Fig. 5.5, b) dhe duke e spërkatur për të formuar një mjegull shumë të imët. Kjo veçori e përhapjes së ultrazërit përdoret në inhalatorët tejzanor.
Ndër dukuritë e rëndësishme që lindin gjatë përhapjes së ultrazërit intensiv në lëngje është akustika. kavitacion - rritja në fushën tejzanor të flluskave nga disponueshmëria
Oriz. 5.5. a) rrjedha akustike që rrjedh nga përhapja e ultrazërit me një frekuencë prej 5 MHz në benzen; b) një shatërvan i lëngshëm i formuar kur një rreze tejzanor bie nga brenda lëngut në sipërfaqen e tij (frekuenca e ultrazërit 1,5 MHz, intensiteti 15 W / cm 2)
bërthama submikroskopike të gazit ose avullit në lëngje deri në fraksione të një mm në madhësi, të cilat fillojnë të pulsojnë me një frekuencë ultrasonike dhe shemben në një fazë presioni pozitiv. Kur flluska të gazit shemben, presione të mëdha lokale të rendit mijëra atmosfera, sferike valët e goditjes. Një veprim mekanik i tillë intensiv në grimcat e përmbajtura në lëng mund të çojë në efekte të ndryshme, duke përfshirë ato shkatërruese, edhe pa ndikimin e veprimit termik të ultrazërit. Efektet mekanike janë veçanërisht të rëndësishme nën veprimin e ultrazërit të fokusuar.
Një pasojë tjetër e rënies së flluskave të kavitacionit është një ngrohje e fortë e përmbajtjes së tyre (deri në një temperaturë prej rreth 10,000 °C), e shoqëruar nga jonizimi dhe shpërbërja e molekulave.
Fenomeni i kavitacionit shoqërohet me gërryerje të sipërfaqeve të punës të emetuesve, dëmtime të qelizave etj. Megjithatë, ky fenomen çon gjithashtu në një sërë efektesh të dobishme. Kështu, për shembull, në zonën e kavitacionit, ndodh përzierja e zgjeruar e substancës, e cila përdoret për përgatitjen e emulsioneve.
5.3. reflektimi i ultrazërit. vizion i shëndoshë
Si me të gjitha llojet e valëve, dukuritë e reflektimit dhe thyerjes janë të natyrshme në ultratinguj. Megjithatë, këto dukuri janë të dukshme vetëm kur dimensionet e inhomogjeniteteve janë të krahasueshme me gjatësinë e valës. Gjatësia e valës tejzanor është dukshëm më e vogël se gjatësia e valës së zërit (λ = v/v). Pra, gjatësitë e valëve të zërit dhe tejzanor në indet e buta në frekuencat përkatësisht 1 kHz dhe 1 MHz janë të barabarta: λ = 1500/1000 = 1,5 m;
1500/1 000 000 = 1,5x10 -3 m = 1,5 mm. Në përputhje me sa më sipër, një trup me madhësi 10 cm praktikisht nuk pasqyron tingullin me një gjatësi vale λ = 1,5 m, por është një reflektor për një valë tejzanor me λ = 1,5 mm.
Efikasiteti i reflektimit përcaktohet jo vetëm nga marrëdhëniet gjeometrike, por edhe nga koeficienti i reflektimit r, i cili varet nga raporti impedanca e valës x(shih formulat 3.8, 3.9):
Për vlerat e x afër 0, reflektimi është pothuajse i plotë. Kjo është një pengesë për kalimin e ultrazërit nga ajri në indet e buta (x = 3x10 -4, r= 99,88%). Nëse emetuesi tejzanor aplikohet drejtpërdrejt në lëkurën e njeriut, atëherë ekografia nuk do të depërtojë brenda, por do të reflektohet nga një shtresë e hollë ajri midis emituesit dhe lëkurës. Në këtë rast, vlera të vogla X luajnë një rol negativ. Për të eliminuar shtresën e ajrit, sipërfaqja e lëkurës mbulohet me një shtresë të një lubrifikuesi të përshtatshëm (pelte uji), i cili vepron si një mjet kalimi që redukton reflektimin. Përkundrazi, për të zbuluar inhomogjenitete në vlera të mesme, të vogla X janë një faktor pozitiv.
Vlerat e koeficientit të reflektimit në kufijtë e indeve të ndryshme janë dhënë në tabelë. 5.2.
Intensiteti i sinjalit të marrë të reflektuar varet jo vetëm nga madhësia e koeficientit të reflektimit, por edhe nga shkalla e përthithjes së ultrazërit nga mediumi në të cilin ai përhapet. Thithja e një valë tejzanor çon në faktin se sinjali i jehonës i reflektuar nga një strukturë e vendosur në thellësi është shumë më e dobët se ajo e formuar pas reflektimit nga një strukturë e ngjashme e vendosur afër sipërfaqes.
Bazuar në reflektimin e valëve ultrasonike nga inhomogjenitetet vizion i zërit, përdoret në ekzaminimet mjekësore me ultratinguj (ultratinguj). Në këtë rast, ekografia e reflektuar nga inhomogjenitetet (organet individuale, tumoret) shndërrohet në vibrime elektrike, dhe këto të fundit në vibrime të lehta, gjë që bën të mundur shikimin e objekteve të caktuara në ekran në një mjedis të errët ndaj dritës. Figura 5.6 tregon një imazh
Oriz. 5.6. Imazhi me ultratinguj 5 MHz i një fetusi njerëzor 17 javësh
fetusi njerëzor i moshës 17 javësh, i marrë me ultratinguj.
Një mikroskop tejzanor është krijuar në frekuenca në intervalin tejzanor - një pajisje e ngjashme me një mikroskop konvencional, avantazhi i të cilit ndaj atij optik është se studimet biologjike nuk kërkojnë ngjyrosje paraprake të objektit. Figura 5.7 tregon fotografitë e rruazave të kuqe të gjakut të marra me mikroskop optik dhe tejzanor.
Oriz. 5.7. Fotografitë e qelizave të kuqe të gjakut të marra me mikroskop optik (a) dhe ultratinguj (b).
Me një rritje të frekuencës së valëve ultrasonike, rezolucioni rritet (mund të zbulohen inhomogjenitete më të vogla), por fuqia e tyre depërtuese zvogëlohet, d.m.th. thellësia në të cilën mund të hulumtohen strukturat me interes zvogëlohet. Prandaj, frekuenca e ultrazërit zgjidhet në mënyrë që të kombinojë rezolucion të mjaftueshëm me thellësinë e kërkuar të hetimit. Pra, për një studim me ultratinguj të gjëndrës tiroide, e vendosur direkt nën lëkurë, përdoren valë 7.5 MHz, dhe për studimin e organeve të barkut përdoret një frekuencë prej 3.5-5.5 MHz. Përveç kësaj, trashësia e shtresës së yndyrës merret gjithashtu në konsideratë: për fëmijët e hollë përdoret një frekuencë prej 5,5 MHz, dhe për fëmijët me mbipeshë dhe të rriturit, një frekuencë prej 3,5 MHz.
5.4. Efekti biofizik i ultrazërit
Nën veprimin e ultrazërit në objektet biologjike në organet dhe indet e rrezatuara në distanca të barabarta me gjysmën e gjatësisë së valës, mund të ndodhin ndryshime presioni nga njësitë në dhjetëra atmosfera. Ndikime të tilla intensive çojnë në efekte të ndryshme biologjike, natyra fizike e të cilave përcaktohet nga veprimi i kombinuar i dukurive mekanike, termike dhe fiziko-kimike që shoqërojnë përhapjen e ultrazërit në mjedis.
Efekti i përgjithshëm i ultrazërit në indet dhe trupin në tërësi
Efekti biologjik i ultrazërit, d.m.th. Ndryshimet e shkaktuara në aktivitetin jetësor dhe strukturat e objekteve biologjike kur ekspozohen ndaj ultrazërit përcaktohen kryesisht nga intensiteti dhe kohëzgjatja e rrezatimit të tij dhe mund të kenë efekte pozitive dhe negative në aktivitetin jetësor të organizmave. Kështu, dridhjet mekanike të grimcave që ndodhin me intensitet relativisht të ulët të ultrazërit (deri në 1,5 W/cm 2) prodhojnë një lloj mikromasazhi të indeve, i cili kontribuon në një metabolizëm më të mirë dhe një furnizim më të mirë të indeve me gjak dhe limfë. Ngrohja lokale e indeve me fraksione dhe njësi shkallësh, si rregull, kontribuon në aktivitetin jetësor të objekteve biologjike, duke rritur intensitetin e proceseve metabolike. valët ultrasonike i vogël dhe e mesme intensitetet shkaktojnë efekte pozitive biologjike në indet e gjalla, duke stimuluar rrjedhën e proceseve normale fiziologjike.
Përdorimi i suksesshëm i ultrazërit të intensiteteve të treguara gjen zbatim në neurologji në rehabilitimin e sëmundjeve të tilla si dhimbjet e nervit shiatik kronik, poliartriti, neuriti dhe nevralgjia. Ekografia përdoret në trajtimin e sëmundjeve të shtyllës kurrizore, kyçeve (shkatërrimi i depozitave të kripës në kyçe dhe kavitete); në trajtimin e komplikacioneve të ndryshme pas dëmtimit të kyçeve, ligamenteve, tendinave etj.
Ekografia me intensitet të lartë (3-10 W / cm 2) ka një efekt të dëmshëm në organet individuale dhe trupin e njeriut në tërësi. Ekografia me intensitet të lartë mund të shkaktojë
në media biologjike kavitacioni akustik i shoqëruar me shkatërrim mekanik të qelizave dhe indeve. Ekspozimi intensiv i zgjatur ndaj ultrazërit mund të çojë në mbinxehje të strukturave biologjike dhe në shkatërrimin e tyre (denatyrim i proteinave, etj.). Ekspozimi ndaj ultrazërit intensiv mund të ketë pasoja afatgjata. Për shembull, me ekspozim të zgjatur ndaj ultrazërit me një frekuencë 20-30 kHz, të cilat ndodhin në disa kushte prodhimi, një person zhvillon çrregullime. sistemi nervor, lodhja rritet, temperatura rritet ndjeshëm, shfaqet dëmtim i dëgjimit.
Një ekografi shumë intensive është fatale për një person. Pra, në Spanjë, 80 vullnetarë u ekspozuan ndaj motorëve turbulent tejzanor. Rezultatet e këtij eksperimenti barbar ishin të mjerueshme: 28 njerëz vdiqën, pjesa tjetër u paralizua plotësisht ose pjesërisht.
Efekti termik i prodhuar nga ekografia me intensitet të lartë mund të jetë shumë domethënës: me rrezatim tejzanor me fuqi 4 W / cm 2 për 20 s, temperatura e indeve të trupit në një thellësi 2-5 cm rritet me 5-6 ° C. .
Për të parandaluar sëmundjet profesionale tek personat që punojnë në instalimet tejzanor, kur është i mundur kontakti me burimet e dridhjeve tejzanor, është e nevojshme të përdoren 2 palë doreza për të mbrojtur duart: goma e jashtme dhe e brendshme - pambuk.
Veprimi i ultrazërit në nivel qelizor
Efektet dytësore fizike dhe kimike mund të jenë gjithashtu në themel të efektit biologjik të SHBA. Kështu, gjatë formimit të rrymave akustike, mund të ndodhë përzierja e strukturave ndërqelizore. Kavitacioni çon në thyerjen e lidhjeve molekulare në biopolimere dhe komponime të tjera jetike dhe në zhvillimin e reaksioneve redoks. Ultratingulli rrit përshkueshmërinë e membranave biologjike, duke rezultuar në një përshpejtim të proceseve metabolike për shkak të difuzionit. Një ndryshim në rrjedhën e substancave të ndryshme përmes membranës citoplazmike çon në një ndryshim në përbërjen e mjedisit ndërqelizor dhe mikromjedisit të qelizës. Kjo ndikon në shpejtësinë e reaksioneve biokimike që përfshijnë enzimat që janë të ndjeshme ndaj përmbajtjes së substancave të caktuara në mjedis.
jone të tjera. Në disa raste, një ndryshim në përbërjen e mediumit brenda qelizës mund të çojë në një përshpejtim të reaksioneve enzimatike, gjë që vërehet kur qelizat ekspozohen ndaj ultrazërit me intensitet të ulët.
Shumë enzima ndërqelizore aktivizohen nga jonet e kaliumit. Prandaj, me një rritje të intensitetit të ultrazërit, efekti i shtypjes së reaksioneve enzimatike në qelizë bëhet më i mundshëm, pasi përqendrimi i joneve të kaliumit në mjedisin ndërqelizor zvogëlohet si rezultat i depolarizimit të membranave qelizore.
Efekti i ultrazërit në qeliza mund të shoqërohet nga fenomenet e mëposhtme:
Shkelja e mikromjedisit të membranave qelizore në formën e një ndryshimi në gradientët e përqendrimit të substancave të ndryshme pranë membranave, një ndryshim në viskozitetin e mediumit brenda dhe jashtë qelizës;
Ndryshimet në përshkueshmërinë e membranave qelizore në formën e përshpejtimit të difuzionit normal dhe të lehtësuar, ndryshime në efikasitet transport aktiv, shkelje e strukturës së membranave;
Shkelja e përbërjes së mjedisit ndërqelizor në formën e një ndryshimi në përqendrimin e substancave të ndryshme në qelizë, një ndryshim në viskozitet;
Ndryshimet në shpejtësinë e reaksioneve enzimatike në qelizë për shkak të ndryshimeve në përqendrimet optimale të substancave të nevojshme për funksionimin e enzimave.
Një ndryshim në përshkueshmërinë e membranave qelizore është një përgjigje universale ndaj ekspozimit tejzanor, pavarësisht se cili prej faktorëve tejzanor që veprojnë në qelizë dominon në një rast ose në një tjetër.
Me një intensitet mjaft të lartë të ultrazërit, membranat shkatërrohen. Megjithatë, qelizat e ndryshme kanë rezistencë të ndryshme: disa qeliza shkatërrohen me një intensitet prej 0,1 W/cm 2, të tjera me 25 W/cm 2.
Në një gamë të caktuar intensiteti, efektet biologjike të vëzhguara të ultrazërit janë të kthyeshme. Kufiri i sipërm i këtij intervali 0,1 W/cm 2 në një frekuencë prej 0,8-2 MHz merret si prag. Tejkalimi i këtij kufiri çon në ndryshime të theksuara shkatërruese në qeliza.
Shkatërrimi i mikroorganizmave
Rrezatimi tejzanor me një intensitet që tejkalon pragun e kavitacionit përdoret për të shkatërruar bakteret dhe viruset e pranishme në lëng.
5.5. Përdorimi i ultrazërit në mjekësi: terapi, kirurgji, diagnostikim
Deformimet nën ndikimin e ultrazërit përdoren në bluarjen ose shpërndarjen e mediave.
Fenomeni i kavitacionit përdoret për të marrë emulsione të lëngjeve të papërziershme, për të pastruar metalet nga peshore dhe filma yndyrorë.
terapi me ultratinguj
Efekti terapeutik i ultrazërit është për shkak të faktorëve mekanikë, termikë, kimikë. Veprimi i tyre i përbashkët përmirëson përshkueshmërinë e membranave, zgjeron enët e gjakut, përmirëson metabolizmin, gjë që ndihmon në rivendosjen e gjendjes së ekuilibrit të trupit. Një rreze e dozuar e ultrazërit mund të përdoret për të masazhuar butësisht zemrën, mushkëritë dhe organet dhe indet e tjera.
Në otolaringologji, ekografia prek daullen e veshit, mukozën e hundës. Në këtë mënyrë kryhet rehabilitimi i rinitit kronik, sëmundjeve të kaviteteve nofulla.
FONOFOREZA - futja e barnave në inde përmes poreve të lëkurës duke përdorur ultratinguj. Kjo metodë është e ngjashme me elektroforezën, megjithatë, ndryshe nga fusha elektrike, fusha tejzanor lëviz jo vetëm jonet, por edhe i pa ngarkuar grimcat. Nën veprimin e ultrazërit rritet përshkueshmëria e membranave qelizore, gjë që kontribuon në depërtimin e barnave në qelizë, ndërsa elektroforeza substancat medicinale te perqendruara kryesisht midis qelizave.
AUTOHEMOTERAPI - injeksion intramuskular i gjakut të një personi të marrë nga një venë. Kjo procedurë është më efektive nëse gjaku i marrë rrezatohet me ultratinguj para infuzionit.
Rrezatimi me ultratinguj rrit ndjeshmërinë e qelizës ndaj ekspozimit substancave kimike. Kjo ju lejon të krijoni më pak të dëmshme
vaksinat, pasi në prodhimin e tyre mund të përdoren përqendrime më të ulëta të kimikateve.
Ekspozimi paraprak ndaj ultrazërit rrit efektin e rrezatimit γ- dhe mikrovalës mbi tumoret.
Në industrinë farmaceutike, ultratingulli përdoret për të prodhuar emulsione dhe aerosole të substancave të caktuara medicinale.
Në fizioterapi, ultratingulli përdoret për ekspozim lokal, i kryer me ndihmën e një emetuesi të përshtatshëm, kontakti i aplikuar përmes një baze vaji në një zonë të caktuar të trupit.
kirurgji me ultratinguj
Kirurgjia me ultratinguj ndahet në dy lloje, njëra prej të cilave shoqërohet me efektin e dridhjeve të zërit në inde, e dyta - me imponimin e dridhjeve tejzanor në një instrument kirurgjik.
Shkatërrimi i tumoreve. Disa emetues të montuar në trupin e pacientit lëshojnë rreze ultratinguj që fokusohen në tumor. Intensiteti i secilës rreze është i pamjaftueshëm për të dëmtuar indet e shëndetshme, por në vendin ku trarët konvergojnë, intensiteti rritet dhe tumori shkatërrohet nga kavitacioni dhe nxehtësia.
Në urologji, duke përdorur veprimin mekanik të ultrazërit, gurët në traktin urinar grimcohen dhe kjo i shpëton pacientët nga operacionet.
Saldimi i indeve të buta. Nëse vendosni dy enë gjaku të prera së bashku dhe i shtypni ato kundër njëra-tjetrës, atëherë pas rrezatimit formohet një saldim.
Saldimi i eshtrave(Osteosinteza me ultratinguj). Zona e thyerjes është e mbushur me ind kockor të grimcuar të përzier me një polimer të lëngshëm (ciakrinë), i cili polimerizohet shpejt nën veprimin e ultrazërit. Pas rrezatimit, formohet një saldim i fortë, i cili gradualisht shpërndahet dhe zëvendësohet nga indi kockor.
Mbivendosje e dridhjeve tejzanor në instrumentet kirurgjikale(bisturia, skedarët, gjilpërat) redukton ndjeshëm forcat prerëse, zvogëlon dhimbjen, ka një efekt hemostatik dhe sterilizues. Amplituda e lëkundjes së mjetit prerës në një frekuencë prej 20-50 kHz është 10-50 mikron. Bisturitë me ultratinguj lejojnë operacione në organet e frymëmarrjes pa hapur gjoksin,
operacionet në ezofag dhe në enët e gjakut. Duke futur një bisturi të gjatë dhe të hollë me ultratinguj në një venë, trashjet e kolesterolit në enë mund të shkatërrohen.
Sterilizimi. Efekti shkatërrues i ultrazërit mbi mikroorganizmat përdoret për sterilizimin e instrumenteve kirurgjikale.
Në disa raste, ultratingulli përdoret në kombinim me ndikime të tjera fizike, për shembull, me kriogjenike, në trajtimin kirurgjik të hemangiomave dhe plagëve.
diagnostikimi me ultratinguj
Diagnostifikimi me ultratinguj është një grup metodash për studimin e një trupi të shëndetshëm dhe të sëmurë të njeriut bazuar në përdorimin e ultrazërit. Baza fizike e diagnostikimit me ultratinguj është varësia e parametrave të përhapjes së zërit në indet biologjike (shpejtësia e zërit, koeficienti i dobësimit, rezistenca e valës) nga lloji i indit dhe gjendja e tij. Metodat me ultratinguj lejojnë vizualizimin strukturat e brendshme organizëm, si dhe për të studiuar lëvizjen e objekteve biologjike brenda organizmit. Karakteristika kryesore e diagnostikimit me ultratinguj është aftësia për të marrë informacion në lidhje me indet e buta që ndryshojnë pak në densitet ose elasticitet. Metoda e ekzaminimit me ultratinguj është shumë e ndjeshme, mund të përdoret për zbulimin e formacioneve që nuk zbulohen me rreze X, nuk kërkon përdorimin e agjentëve të kontrastit, është pa dhimbje dhe nuk ka kundërindikacione.
Për qëllime diagnostikuese, përdoret një frekuencë e ultrazërit prej 0,8 deri në 15 MHz. Frekuencat e ulëta përdoren në studimin e objekteve të shtrira thellë ose në një studim të kryer përmes indit kockor, frekuencat e larta përdoren për të vizualizuar objektet afër sipërfaqes së trupit, për diagnostikimin në oftalmologji dhe në studimin e enëve të vendosura sipërfaqësisht.
Më të përdorurat në diagnostikimin me ultratinguj janë metodat e ekolokimit të bazuara në reflektimin ose shpërndarjen e sinjaleve të ultrazërit pulsues. Në varësi të mënyrës së marrjes dhe natyrës së paraqitjes së informacionit, pajisjet për diagnostikimin me ultratinguj ndahen në 3 grupe: pajisje njëdimensionale me tregues të tipit A; instrumente njëdimensionale me tregues të tipit M; instrumente dydimensionale me tregues të tipit B.
Në diagnostikimin me ultratinguj duke përdorur një pajisje të tipit A, një emetues që lëshon impulse të shkurtra ultratinguj (rreth 10-6 s) aplikohet në zonën e trupit që ekzaminohet përmes një substance kontakti. Në pauzat midis pulseve, pajisja merr impulse të reflektuara nga inhomogjenitete të ndryshme në inde. Pas amplifikimit, këto impulse vërehen në ekranin e tubit të rrezeve katodik në formën e devijimeve të rrezes nga vija horizontale. Modeli i plotë i pulseve të reflektuara quhet ekograma njëdimensionale e tipit A. Figura 5.8 tregon një ekogram të marrë nga ekoskopia e syrit.
Oriz. 5.8. Ekoskopia e syrit me metodën A:
1 - sinjal jehonë nga sipërfaqja e përparme e kornesë; 2, 3 - sinjalet e jehonës nga sipërfaqet e përparme dhe të pasme të thjerrëzës; 4 - sinjal jehonë nga retina dhe strukturat e polit të pasmë të kokës së syrit
Ekogramet e indeve të llojeve të ndryshme ndryshojnë nga njëra-tjetra në numrin e pulseve dhe amplituda e tyre. Analiza e ekogramit të tipit A në shumë raste jep informacion shtesë për gjendjen, thellësinë dhe shtrirjen e zonës patologjike.
Pajisjet njëdimensionale me tregues të tipit A përdoren në neurologji, neurokirurgji, onkologji, obstetrikë, oftalmologji dhe fusha të tjera të mjekësisë.
Në pajisjet me tregues të tipit M, pulset e reflektuara pas amplifikimit futen në elektrodën moduluese të tubit me rreze katodike dhe përfaqësohen si viza, shkëlqimi i të cilave lidhet me amplituda e pulsit dhe gjerësia me kohëzgjatjen e tij. Zhvillimi i këtyre vijave në kohë jep një pamje të strukturave individuale reflektuese. Ky lloj indikacioni përdoret gjerësisht në kardiografi. Një kardiogram me ultratinguj mund të regjistrohet duke përdorur një tub me rreze katodë me memorie ose në një magnetofon letre. Kjo metodë regjistron lëvizjet e elementeve të zemrës, gjë që bën të mundur përcaktimin e stenozës së valvulës mitrale, defekteve të lindura të zemrës etj.
Kur përdorni metodat e regjistrimit të llojeve A dhe M, transduktori është në një pozicion fiks në trupin e pacientit.
Në rastin e treguesit të tipit B, transduktori lëviz (skanon) përgjatë sipërfaqes së trupit dhe një ekogram dydimensionale regjistrohet në ekranin e tubit të rrezeve katodë, duke riprodhuar seksionin kryq të rajonit të trupit në studim.
Një variant i metodës B është multiskanim, në të cilën lëvizja mekanike e sensorit zëvendësohet me ndërrim elektrik vijues të një numri elementësh të vendosur në të njëjtën linjë. Skanimi i shumëfishtë bën të mundur vëzhgimin e seksioneve të studiuara pothuajse në kohë reale. Një version tjetër i metodës B është skanimi i sektorit, në të cilin nuk ka lëvizje të ekosondës, por këndi i futjes së rrezes së ultrazërit ndryshon.
Aparatet ekografike me indikacion të tipit B përdoren në onkologji, obstetrikë dhe gjinekologji, urologji, otolaringologji, oftalmologji etj. Modifikimet e aparateve të tipit B me multiskanim dhe skanim sektorial përdoren në kardiologji.
Të gjitha metodat e ekolokimit të diagnostikimit me ultratinguj lejojnë në një mënyrë ose në një tjetër regjistrimin e kufijve të rajoneve me impedanca të ndryshme valore brenda trupit.
Një metodë e re e diagnostikimit me ultratinguj - tomografia rindërtuese (ose llogaritëse) - jep një shpërndarje hapësinore të parametrave të përhapjes së zërit: koeficientin e dobësimit (modifikimi i metodës së zbutjes) ose shpejtësinë e zërit (modifikimi refraktiv). Në këtë metodë, pjesa e hetuar e objektit tingëllon në mënyrë të përsëritur në drejtime të ndryshme. Informacioni në lidhje me koordinatat e tingullit dhe sinjalet e përgjigjes përpunohet në një kompjuter, si rezultat i të cilit një tomogram i rindërtuar shfaqet në ekran.
Kohët e fundit është prezantuar një metodë elastometria për studimin e indeve të mëlçisë si në kushte normale ashtu edhe në faza të ndryshme të mikrozës. Thelbi i metodës është si më poshtë. Sensori është i instaluar pingul me sipërfaqen e trupit. Duke përdorur një vibrator të integruar në sensor, krijohet një valë mekanike e zërit me frekuencë të ulët (ν = 50 Hz, A = 1 mm), shpejtësia e përhapjes së së cilës mbi indet e mëlçisë themelore vlerësohet duke përdorur ultratinguj me një frekuencë ν = 3,5 MHz (në fakt, ekolokimi kryhet). Duke përdorur
moduli E (elasticiteti) i indit. Për pacientin kryhen një sërë matjesh (të paktën 10) në hapësirat ndërbrinjore në projeksionin e pozicionit të mëlçisë. Analiza e të gjitha të dhënave ndodh automatikisht, pajisja jep një vlerësim sasior të elasticitetit (dendësisë), i cili paraqitet si në formë numerike ashtu edhe në ngjyrë.
Për të marrë informacion në lidhje me strukturat lëvizëse të trupit, përdoren metoda dhe pajisje, puna e të cilave bazohet në efektin Doppler. Pajisjet e tilla zakonisht përmbajnë dy elementë piezoelektrikë: një emetues tejzanor që funksionon në një mënyrë të vazhdueshme dhe një marrës të sinjaleve të reflektuara. Duke matur zhvendosjen e Doppler-it në frekuencën e një valë tejzanor të reflektuar nga një objekt lëvizës (për shembull, nga muri i anijes), përcaktohet shpejtësia e lëvizjes së objektit reflektues (shih formulën 2.9). Pajisjet më të avancuara të këtij lloji përdorin metodën pulse-Doppler (koherente) të vendndodhjes, e cila bën të mundur izolimin e një sinjali nga një pikë e caktuar në hapësirë.
Pajisjet që përdorin efektin Doppler përdoren për të diagnostikuar sëmundjet e sistemit kardiovaskular (përkufizimi
lëvizja e pjesëve të zemrës dhe e mureve të enëve të gjakut), në obstetrikë (studimi i rrahjeve të zemrës së fetusit), për të studiuar rrjedhjen e gjakut etj.
Organet ekzaminohen përmes ezofagut, me të cilin kufizohen.
Krahasimi i "transmetimeve" me ultratinguj dhe rreze x
Në disa raste, transndriçimi me ultratinguj ka një avantazh ndaj rrezeve X. Kjo për faktin se rrezet X japin një imazh të qartë të indeve "të forta" në sfondin e "të butë". Kështu, për shembull, kockat janë qartë të dukshme në sfondin e indeve të buta. Për të marrë një imazh me rreze X të indeve të buta në sfondin e indeve të tjera të buta (për shembull, një enë gjaku në sfondin e muskujve), ena duhet të mbushet me një substancë që thith mirë rrezet X (agjent kontrasti). Transndriçimi tejzanor, për shkak të veçorive të treguara tashmë, në këtë rast jep një imazh pa përdorimin e agjentëve të kontrastit.
Me ekzaminimin me rreze X, diferenca e densitetit diferencohet deri në 10%, me ultratinguj - deri në 1%.
5.6. Infratingulli dhe burimet e tij
infratinguj- lëkundjet dhe valët elastike me frekuenca që shtrihen nën diapazonin e frekuencave të dëgjueshme për njerëzit. Zakonisht, 16-20 Hz merret si kufiri i sipërm i diapazonit infrasonik. Një përkufizim i tillë është arbitrar, pasi me intensitet të mjaftueshëm, perceptimi dëgjimor ndodh edhe në frekuencat prej disa Hz, megjithëse në këtë rast karakteri tonal i ndjesisë zhduket dhe dallohen vetëm ciklet individuale të lëkundjeve. Kufiri i ulët i frekuencës së infratingujve është i pasigurt; aktualisht, fusha e tij e studimit shtrihet deri në rreth 0.001 Hz.
Valët infrasonike përhapen në mjediset ajrore dhe ujore, si dhe në koren e tokës (valët sizmike). Tipari kryesor i infratingullit, për shkak të frekuencës së tij të ulët, është përthithja e ulët. Kur përhapen në thellësi të detit dhe në atmosferë në nivelin e tokës, valët infrasonike me një frekuencë 10-20 Hz dobësohen në një distancë prej 1000 km me jo më shumë se disa decibel. Dihet që tingëllon
Shpërthimet vullkanike dhe shpërthimet atomike mund të shkojnë në mënyrë të përsëritur rreth globit. Për shkak të gjatësisë së madhe të valës, ka pak shpërndarje të infratingujve. Në mjediset natyrore, shpërndarje e dukshme krijohet vetëm nga objekte shumë të mëdha - kodra, male, ndërtesa të larta.
Burimet natyrore të infratingujve janë dukuritë meteorologjike, sizmike dhe vullkanike. Infratingulli gjenerohet nga luhatjet e presionit turbulent atmosferik dhe oqeanik, era, valët e detit (përfshirë valët e baticës), ujëvarat, tërmetet dhe rrëshqitjet e dheut.
Burimet e infratingujve të lidhura me aktivitetin njerëzor janë shpërthimet, të shtënat me armë zjarri, valët goditëse nga avionët supersonikë, goditjet e shtytësve të shtyllave, motorët reaktiv, etj. Infratingulli përmbahet në zhurmën e motorëve dhe pajisjeve të procesit. Dridhjet e ndërtesës të krijuara nga ngacmuesit industrialë dhe shtëpiake, si rregull, përmbajnë përbërës infrasonikë. Zhurma e transportit jep një kontribut të rëndësishëm në ndotjen e mjedisit infrasonik. Për shembull, makinat me një shpejtësi prej 100 km / orë krijojnë infratinguj me një nivel intensiteti deri në 100 dB. Në ndarjen e motorit të anijeve të mëdha, u regjistruan dridhje infrasonike, të krijuara nga motorët në punë, me një frekuencë 7-13 Hz dhe një nivel intensiteti 115 dB. Në katet e sipërme të ndërtesave të larta, veçanërisht në erëra të forta, niveli i intensitetit të infratingujve arrin
Infratingulli është pothuajse i pamundur të izolohet - në frekuenca të ulëta, të gjitha materialet që thithin zërin pothuajse plotësisht humbasin efektivitetin e tyre.
5.7. Ndikimi i infratingullit tek njerëzit. Përdorimi i infratingullit në mjekësi
Si rregull, infratingulli ka një efekt negativ tek një person: shkakton një humor të dëshpëruar, lodhje, dhimbje koke, acarim. Një person i ekspozuar ndaj infratingujve me intensitet të ulët zhvillon simptoma të "sëmundjes së detit", të përziera, marramendje. Ka dhimbje koke, shtohet lodhja, dobësohet dëgjimi. Në një frekuencë prej 2-5 Hz
dhe një nivel intensiteti 100-125 dB, reagimi subjektiv reduktohet në një ndjenjë presioni në vesh, vështirësi në gëlltitje, modulim të detyruar të zërit dhe vështirësi në të folur. Ndikimi i infratingullit ndikon negativisht në shikim: funksionet vizuale përkeqësohen, mprehtësia e shikimit zvogëlohet, fusha e shikimit ngushtohet, aftësia akomoduese dobësohet dhe stabiliteti i fiksimit të objektit të vëzhguar nga syri është i shqetësuar.
Zhurma në një frekuencë prej 2-15 Hz në një nivel intensiteti prej 100 dB çon në një rritje të gabimit të gjurmimit të treguesve të shigjetave. Ka një shtrëngim konvulsiv të zverkut të syrit, një shkelje e funksionit të organeve të ekuilibrit.
Pilotët dhe kozmonautët e ekspozuar ndaj infratingujve gjatë stërvitjes ishin më të ngadaltë në zgjidhjen edhe të problemeve të thjeshta aritmetike.
Ekziston një supozim se anomalitë e ndryshme në gjendjen e njerëzve në mot të keq, të shpjeguara me kushtet klimatike, në fakt janë rezultat i ekspozimit ndaj valëve infrasonike.
Me intensitet mesatar (140-155 dB), mund të ndodhë të fikët dhe humbje e përkohshme e shikimit. Me intensitet të lartë (rreth 180 dB), paraliza mund të ndodhë me një përfundim fatal.
Supozohet se ndikimi negativ i infratingullit është për faktin se frekuencat e lëkundjeve natyrore të disa organeve dhe pjesëve të trupit të njeriut shtrihen në rajonin infrasonik. Kjo shkakton fenomene të padëshiruara të rezonancës. Ne tregojmë disa frekuenca të lëkundjeve natyrore për një person:
Trupi i njeriut në pozicionin e prirur - (3-4) Hz;
Gjoks - (5-8) Hz;
Kaviteti i barkut - (3-4) Hz;
Sytë - (12-27) Hz.
Efekti i infratingullit në zemër është veçanërisht i dëmshëm. Me fuqi të mjaftueshme, ndodhin lëkundje të detyruara të muskujve të zemrës. Në rezonancë (6-7 Hz), amplituda e tyre rritet, gjë që mund të çojë në hemorragji.
Përdorimi i infratingullit në mjekësi
Vitet e fundit, infratingulli është përdorur gjerësisht në praktikën mjekësore. Pra, në oftalmologji, valët infratinguj
me frekuenca deri në 12 Hz përdoren në trajtimin e miopisë. Në trajtimin e sëmundjeve të qepallave, infratingulli përdoret për fonoforezë (Fig. 5.9), si dhe për pastrimin e sipërfaqeve të plagëve, për përmirësimin e hemodinamikës dhe rigjenerimit të qepallave, masazh (Fig. 5.10) etj.
Figura 5.9 tregon përdorimin e infratingullit për të trajtuar një anomali në zhvillimin e kanaleve lacrimal tek të porsalindurit.
Në një nga fazat e trajtimit, masazhohet qesja lacrimal. Në këtë rast, gjeneratori i infratingullit krijon presion të tepërt në qesen lacrimal, i cili kontribuon në këputjen e indit embrional në kanalin lacrimal.
Oriz. 5.9. Skema e fonoforezës infrasonike
Oriz. 5.10. Masazh i qeses lacrimal
5.8. Konceptet dhe formulat bazë. tabelat
Tabela 5.1. Koeficienti i përthithjes dhe gjysma e përthithjes në një frekuencë prej 1 MHz
Tabela 5.2. Koeficienti i reflektimit në kufijtë e indeve të ndryshme
5.9. Detyrat
1. Pasqyrimi i valëve nga inhomogjenitete të vogla bëhet i dukshëm kur dimensionet e tyre tejkalojnë gjatësinë e valës. Llogaritni madhësinë minimale d të një guri në veshka që mund të zbulohet me anë të diagnostikimit me ultratinguj në një frekuencë ν = 5 MHz. Shpejtësia e valëve ultrasonike v= 1500 m/s.
Zgjidhje
Le të gjejmë gjatësinë e valës: λ \u003d v / ν \u003d 1500 / (5 * 10 6) \u003d 0,0003 m \u003d 0,3 mm. d > λ.
Përgjigje: d > 0,3 mm.
2. Në disa procedura fizioterapeutike përdoret frekuenca e ultrazërit ν = 800 kHz dhe intensiteti I = 1 W/cm 2. Gjeni amplituda e vibrimit të molekulave të indeve të buta.
Zgjidhje
Intensiteti i valëve mekanike përcaktohet me formulën (2.6)
Dendësia e indeve të buta ρ « 1000 kg/m 3 .
frekuenca rrethore ω \u003d 2πν ≈ 2x3.14x800x10 3 ≈ 5x10 6 s -1;
shpejtësia e ultrazërit në indet e buta ν ≈ 1500 m/s.
Është e nevojshme të konvertohet intensiteti në SI: I \u003d 1 W / cm 2 \u003d 10 4 W / m 2.
Duke zëvendësuar vlerat numerike në formulën e fundit, gjejmë:
Një zhvendosje kaq e vogël e molekulave gjatë kalimit të ultrazërit tregon se veprimi i tij manifestohet në nivel qelizor. Përgjigje: A = 0,023 µm.
3. Pjesët e çelikut kontrollohen për cilësi me një detektor tejzanor të defekteve. Në çfarë thellësie h në pjesë është zbuluar një çarje dhe sa është trashësia d e pjesës nëse dy sinjale të reflektuara janë marrë pas emetimit të një sinjali tejzanor pas 0,1 ms dhe 0,2 ms? Shpejtësia e përhapjes së një valë tejzanor në çelik është e barabartë me v= 5200 m/s.
Zgjidhje
2h = tv →h = tv/2. Përgjigje: h = 26 cm; d = 52 cm.
