Vakuumdagi ultratovush tezligi. Ultratovushning suvdagi tezligi (ilova e). Ultrasonik to'lqinlarning yutilishi
Ultratovush - chastotasi 20000 dan ortiq bo'lgan elastik mexanik uzunlamasına to'lqin Hz. Tibbiyotda ultratovush 1-1,5 chastotada qo'llaniladi MGts.
Yuqori chastotasi tufayli ultratovush to'lqini nurlar shaklida tarqaladi (ultratovush to'lqinining qisqa uzunligi tufayli uning to'lqin xususiyatlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin). Bunday nurlar maxsus akustik linzalar yordamida yo'naltirilishi mumkin va shu bilan ultratovush to'lqinining yuqori intensivligiga erishish mumkin. Bundan tashqari, to'lqinning intensivligi tebranishlar chastotasi va amplitudasining kvadratiga mutanosib bo'lganligi sababli, ultratovush to'lqinining yuqori chastotasi, hatto uning kichik amplitudalarida ham, yuqori intensivlikdagi ultratovush to'lqinlarini olish imkoniyatini oldindan belgilab beradi.
Ultratovushni olish usullari
:
1. magnitostriktiv (200 kHz gacha ultratovush qabul qilinadi). Magnetostriktsiya - o'zgaruvchan magnit maydonga joylashtirilganda ferromagnit (temir, uning nikel bilan qotishmalari) shakli va hajmining o'zgarishi. O'zgaruvchan magnit maydon - magnit induksiya vektori garmonik qonunga muvofiq vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan maydon, ya'ni. ko'rsatilgan parametrning o'zgarishi ma'lum bir chastota bilan tavsiflanadi. Bu maydon harakatlantiruvchi kuch bo'lib, vaqt o'tishi bilan magnit induksiya kattaligining o'zgarishiga qarab temir tayoqning qisqarishiga va cho'zilishiga olib keladi. Siqilish va kuchlanish chastotasi o'zgaruvchining chastotasi bilan belgilanadi magnit maydon. Bunday holda, ultratovush to'lqinlari shaklida tarqaladigan tayoqning uchlarida havoda siqilish deformatsiyalari paydo bo'ladi.
Ultrasonik to'lqinlarning amplitudasini oshirishga novdaning tabiiy va majburiy tebranishlari o'rtasida rezonans kuzatiladigan o'zgaruvchan magnit maydonning bunday chastotasini tanlash orqali erishiladi.
2. Teskari piezoelektrik effekt (ular 200 kHz dan ortiq ultratovushni qabul qiladilar). Pyezoelektriklar - kristalli strukturaning piezoelektrik o'qiga ega bo'lgan moddalari, ya'ni ular oson deformatsiyalanadigan yo'nalish (kvars, Rochelle tuzi, bariy titanat va boshqalar) Bunday moddalar o'zgaruvchan elektr maydoniga (elektr maydoni) joylashtirilganda. kuch garmonik qonunga muvofiq o'zgarib turadi), piezoelektriklar o'zgaruvchan elektr maydonining chastotasi bilan piezoelektrik o'qi bo'ylab siqilib, cho'zila boshlaydi. Bunday holda, kristall atrofida mexanik buzilishlar paydo bo'ladi - ultratovush to'lqinlari shaklida tarqaladigan siqilish va siyraklanish deformatsiyalari. Rezonans hodisalari kerakli amplitudaga erishishda rol o'ynaydi.
Ta'sir teskari deb ataladi, chunki tarixan u ilgari kashf etilgan to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt- piezoelektriklarning deformatsiyasida o'zgaruvchan elektr maydonining paydo bo'lish hodisasi.
To'g'ridan-to'g'ri va teskari piezoelektrik ta'sirning mavjudligi ultratovush diagnostika asboblarining ishlashi uchun juda muhimdir. Ultratovush to'lqinini bemorning tanasiga yo'naltirish uchun uni qabul qilish kerak, bu esa teskari piezoelektrik effekt yordamida amalga oshiriladi. Ko'rsatilgan ultratovush to'lqinini ro'yxatga olish va vizualizatsiya qilish uchun uni elektr maydoniga aylantirish kerak, bu to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt yordamida erishiladi.
Ultrasonik to'lqinlarning tarqalish xususiyatlari
1) Bir hil muhitda. Intensivligi I bo'lgan ultratovush to'lqini kengligi kengligi bo'lgan materiya qatlamidan o'tganda, uning intensivligi pasayadi va teng bo'ladi. Men \u003d I 0 e -ad, qayerda men 0- ultratovush to'lqinining dastlabki intensivligi; I- materiya qatlamidan o'tgandan keyin to'lqinning intensivligi, d - materiya qatlamining kengligi, - a to'lqinning so'nish koeffitsienti.
Ultrasonik to'lqinning yo'qolishi ikkita jarayon tufayli yuzaga keladi: to'qimalarda energiyaning tarqalishi (organlarning hujayrali heterojenligi bilan bog'liq) va uning so'rilishi (to'qimalarning makromolekulyar tuzilishi bilan bog'liq). Yo'qolib ketish koeffitsientining qiymati muhim diagnostik xususiyatdir. Shunday qilib, jigar past tarqalish koeffitsienti tufayli ultratovush to'lqinlarining past zaiflashuv koeffitsientiga ega. Siroz bilan bu qiymat keskin ortadi.
Ultratovush to'lqinlarining to'qimalar tomonidan so'rilishi printsip bo'yicha ichki organlarning holatini tashxislash uchun asosdir. uzatmalar - bemorning tanasidan o'tgan to'lqinning intensivligini tahlil qilish va ultratovushni terapiya va jarrohlikda qo'llash.
2) Ikki muhit chegarasida. Ultrasonik intensivlik to'lqini ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysga tushganda, to'lqin aks etadi va to'lqin so'riladi.
Yoritilgan to'lqinda bo'ladigan energiyaning bir qismi muhitning akustik impedanslari nisbatiga bog'liq. Shunday qilib, energiyaning deyarli 100% bemorning tanasi va havo o'rtasidagi chegarada aks etadi. Shuning uchun ultratovush to'lqinining bemorning tanasiga kirishi uchun maxsus jellar qo'llaniladi (maqsad ommaviy axborot vositalarining akustik qarshiligidagi farqni kamaytirishdir).
Ultratovush to'lqinining ichki organlarning bir xilligi va chegaralaridan aks etishi ularning holatini printsip bo'yicha tashxislash uchun asosdir. aksolokatsiya- aks ettirilgan ultratovush to'lqinining intensivligini tahlil qilish. Ultratovush - bemorning tanasiga qaratilgan to'lqin deyiladi tekshirish signali, va aks ettirilgan ultratovush to'lqini - aks-sado.
Ultrasonik to'lqinlarning aks etishi ham aks ettiruvchi tuzilmalarning o'lchamiga bog'liq:
Agar aks ettiruvchi tuzilmalarning o'lchami ultratovush to'lqinining uzunligi bilan taqqoslanadigan bo'lsa, u holda to'lqinlar tarqaladi, ya'ni. strukturaning atrofida to'lqinning egilishi, keyin to'qimalarda energiya tarqalishi va ultratovushli soyaning shakllanishi. Bu ultratovush diagnostikasi o'lchamlarini cheklaydi;
Agar aks ettiruvchi tuzilmalarning o'lchami ultratovush to'lqinining uzunligidan katta bo'lsa, ikkinchisi aks ettiriladi va aks-sado signalining intensivligi zondlash signalining yo'nalishiga, aks ettiruvchi tuzilmalarning shakli va hajmiga bog'liq bo'ladi. deb atalmishlar bor oyna tuzilmalari, eng katta qiymatlarga ega bo'lgan aks-sado signallarining amplitudasi (qon tomirlari, bo'shliqlar, organlar va to'qimalarning chegaralari).
Biroq, umuman olganda, aks-sado signallarining intensivligi juda past, bu ularni ro'yxatdan o'tkazish uchun juda sezgir uskunalarni talab qiladi, biroq, boshqa tomondan, ultratovush to'lqinlarining chuqurroq ichki tuzilmalarga kirib borishini aniqlaydi va ularning vizualizatsiyasiga hissa qo'shadi.
Diagnostikada ultratovush tekshiruvidan foydalanish
Diagnostik maqsadlarda to'qimalarga biologik ta'sir ko'rsatmaydigan past intensivlikdagi ultratovush to'lqinlari qo'llaniladi - 0,1 gacha. Seshanba yoqilgan kv.sm
Ultrasonik sensor yordamida teskari piezoelektrik effektga asoslanib, ultratovush tekshiruvi signali olinadi va echo signali olinadi. Sensordagi ikkinchisi, to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik ta'sir natijasida, o'zgaruvchan elektr maydoniga aylanadi, bu elektron uskunalar yordamida aks-sado signallarini ro'yxatga olish, kuchaytirish va vizualizatsiya qilish imkonini beradi.
Elektron qurilmalar ekranida aks-sado signallarini ro'yxatga olish va aks ettirish usuliga ko'ra, ultratovush tekshiruvining quyidagi usullari ajratiladi:
- A-rejimi (amplituda rejimi). Datchikda elektr maydoniga aylantirilgan aks-sado signallari cho'qqilar shaklida supurish nurining vertikal burilishiga olib keladi, ularning amplitudasi aks ettirilgan ultratovush to'lqinining intensivligiga bog'liq bo'ladi va osiloskop ekranidagi joylashuvni aniqlaydi. o'lchash moslamasining shkalasi bo'yicha aks ettiruvchi strukturaning chuqurligi. Tibbiyotda A-rejimidan foydalanishga misol exoensefaloskopiya- miyaning volumetrik lezyonlarini (gematomalar, o'sma jarayonlari va boshqalar) tashxislash uchun nevrologiya va neyroxirurgiyada qo'llaniladigan ultratovushli skanerlash usuli. Asosiy aks-sado signallari (amplituda maksimal) sensor, median tuzilmalari va qarama-qarshi tomonning kraniyasi joylashgan joyda kraniyadan aks ettirish orqali hosil bo'ladi. Markaziy cho'qqining o'ng yoki chap tomonga siljishi, mos ravishda, miyaning chap yoki o'ng yarim sharlari patologiyasi mavjudligini ko'rsatishi mumkin.
- B-rejimi (yorqinlik rejimi). Datchikda elektr maydoniga aylantirilgan aks-sado signallari ekranda turli yorqinlikdagi nuqtalarning porlashiga olib keladi: elektr maydon kuchining o'zgarishi qanchalik katta bo'lsa (bu, o'z navbatida, aks-sado signalining intensivligiga bog'liq), shunchalik yorqinroq va ko'proq. o'lchov moslamasining ekranida katta hajmli nuqta hosil bo'ladi. Rejimni amalga oshirish uchun ultratovush to'lqinlarining murakkab sensorlari qo'llaniladi, ular problash stimullarini chiqaradigan va aks-sado signallarini o'zgartiradigan ko'plab elementlarni o'z ichiga oladi. Tekshirish signallarining yo'nalishi ham o'zgaradi. Elektron asbob-uskunalar barcha sensor elementlari yordamida va turli yo'nalishlarda olingan tananing bir qismining tadqiqot ma'lumotlarini to'playdi va ularni birlashtirib, real vaqt rejimida o'rganilayotgan organning tasvirini o'lchash moslamasi shkalasida shakllantiradi. Shu tarzda, ikki o'lchovli ekotomogrammalar.
- M-rejimi (harakat rejimi). Tananing harakatlanuvchi tuzilmalarining echogrammalarini olish imkonini beradi. A-rejimini amalga oshirishda bo'lgani kabi, zondlash signallarining yo'nalishi tadqiqotning butun vaqti davomida o'zgarishsiz qoladi, ammo zondlash qayta-qayta amalga oshiriladi, shuning uchun shakllanish davri M. -
ekogrammalar o'rganilayotgan tuzilmalarning harakatlanish davridan va A ning shakllanish davridan oshib ketdi -
ekogrammalar. Vaqt o'tishi bilan harakatlanuvchi strukturaning chuqurligining o'zgarishi qayd etiladi (o'lchash moslamasi nurining eksa bo'ylab siljishi). X). Echo signallarining amplitudasi turli yorqinlikdagi dog'lar sifatida ko'rsatiladi (B rejimida bo'lgani kabi). Har bir keyingi zondlashda bo'ylama ekogramma chuqurlik (vaqt) tasvir o'qiga perpendikulyar yo'nalishda oz miqdorda siljiydi. Klinikada eng ko'p qo'llaniladi ekokardiyografiya.
Ultratovushning modda bilan o'zaro ta'siri. Terapiya va jarrohlikda ultratovushdan foydalanish.
Ultratovush moddaga quyidagi ta'sir turlari bilan tavsiflanadi:
- mexanik harakat. Bu moddani tashkil etuvchi mikrozarrachalarning davriy yondashishi va ajralishi tufayli moddaning mikro tuzilishining deformatsiyasi bilan bog'liq. Masalan, suyuqlikda ultratovush to'lqini bo'shliqlar paydo bo'lishi bilan uning yaxlitligini buzishga olib keladi - kavitatsiya. Bu suyuqliklarning energetik jihatdan noqulay holati, shuning uchun bo'shliqlar katta miqdorda energiya chiqishi bilan tezda yopiladi.
- termal effekt. Buning sababi shundaki, ultratovush to'lqinida mavjud bo'lgan va kavitatsiyalar yopilganda chiqariladigan energiya issiqlik shaklida to'qimalarda qisman tarqalib, ularning isishiga olib keladi.
- fizik va kimyoviy harakat. U moddalar molekulalarining ionlanishi va dissotsiatsiyasi, kimyoviy reaktsiyalarning tezlashishi (masalan, oksidlanish va qaytarilish) va boshqalarda namoyon bo'ladi.
Mexanik, issiqlik va fizik-kimyoviy omillarning kompleks ta'siriga asoslangan ultratovushning biologik ta'siri. Ushbu harakat ultratovush to'lqinining intensivligi bilan belgilanadi.
Past va o'rta intensivlikdagi ultratovush (mos ravishda 1,5 Seshanba yoqilgan kv.. sm. va 3 Seshanba yoqilgan kv.sm) tirik organizmlarga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, normal fiziologik jarayonlarni rag'batlantiradi. Bu fizioterapiyada ultratovushdan foydalanish uchun asosdir. AQSh o'tkazuvchanlikni yaxshilaydi hujayra membranalari, membrana orqali transportning barcha turlarini faollashtiradi, biokimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'sir qiladi.
Ultrasonik to'lqinning intensivligi oshishiga olib keladi halokatli harakat hujayralar ustida. U ultratovush yordamida viruslar, bakteriyalar va qo'ziqorin hujayralarini yo'q qilish orqali tibbiy muassasalarni sterilizatsiya qilish uchun ishlatiladi.
Yuqori intensivlikdagi ultratovush tekshiruvi jarrohlikda keng qo'llaniladi. Ba'zi operatsiyalar ultratovushli skalpel yordamida amalga oshiriladi. Ular og'riqsiz, kichik qon ketish bilan birga keladi, yaralar tezroq shifo beradi, shu jumladan yarani ultratovush yordamida sterilizatsiya qilish tufayli.
Ultratovush tekshiruvi ortopediyada keng qo'llaniladi: suyakdagi ba'zi operatsiyalar uchun u qo'llaniladi ultratovush fayli, Ultratovush suyaklarni bir-biriga ulash va ularga suyak implantlarini mahkamlash uchun ishlatiladi.
Litotripsi- yuqori intensivlikdagi ultratovush to'lqinlarining yo'naltirilgan ta'siridan foydalangan holda buyraklar va o't pufagidagi toshlarni yo'q qilish usuli.
Doppler ekokardiyografi
Doppler effekti- to'lqin manbai va qabul qiluvchining nisbiy harakati tufayli qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinadigan to'lqinlar chastotasining o'zgarishi. Qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinadigan to'lqinlarning chastotasini hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalaning:
Bu erda v qabul qilish - qabul qiluvchi tomonidan qabul qilingan to'lqinlarning chastotasi, v manba - manba chiqaradigan to'lqinlarning chastotasi, v 0 - to'lqin tezligi, u 0 - to'lqin qabul qiluvchining tezligi, u - manba - to'lqin manbai.
Numerator va maxrajdagi yuqori belgilar ultratovush to'lqinlarining manbai va qabul qiluvchisi bir-biriga yaqinlashadigan holatlarni, pastki belgilar esa ultratovush to'lqinlarining manbai va qabul qiluvchisi uzoqlashishini tavsiflaydi.
Doppler ekokardiyografi- Doppler effektidan foydalanishga asoslangan qon oqimining tezligini va tananing harakatlanuvchi tuzilmalari (yurak va qon tomirlari) harakatini o'rganish texnikasi.
Ruxsat etilgan datchik yordamida yumshoq to'qimalarga ma'lum chastotali n ultratovushli to'lqin chiqariladi, undan so'ng harakatlanuvchi elementlardan (asosan qon eritrotsitlaridan) aks ettirilgan va Doppler effekti tufayli n`` chastotaga ega bo'lgan aks-sado signallari qayd etiladi.
Doppler effekti ikki marta kuzatiladi:
Birinchidan, sensor n chastotali to'lqinlar manbai, eritrotsit esa qabul qiluvchidir. Harakat natijasida eritrotsitlar n` chastotali to'lqinni sezadi.
Eritrosit n` chastotasi bilan urilgan ultratovush to'lqinini aks ettiradi, ammo eritrotsitlarning harakatchanligi tufayli aks-sado signali qaytib keladigan sensor uni n` chastotasi bilan qabul qiladi.
Diagnostik xususiyat - farq DN = n - n`` , bu deyiladi. Doppler chastotasining siljishi. Bu farq eritrotsitlar harakatining tezligiga bog'liq, ya'ni. va umumiy qon oqimi.
Doppler chastotasining o'zgarishi audio diapazonda bo'lib, tajribali shifokor tomonidan maxsus qurilmalar yordamida eshitilishi mumkin. Doppler chastotasining o'zgarishini vizualizatsiya qilishning zamonaviy usullari mavjud.
Ultratovush fizikasi bo'limi ekografiya bo'yicha bir qator zamonaviy monografiyalarda to'liq yoritilgan. Biz faqat ultratovushning ba'zi xususiyatlariga to'xtalib o'tamiz, bu haqda bilmagan holda ultratovushli tasvirni olish jarayonini tushunish mumkin emas.
Ultratovush tezligi va inson to'qimalarining o'ziga xos to'lqin qarshiligi (V.N. Demidov bo'yicha)
Ultrasonik to'lqin ikki muhit chegarasiga etib, aks ettirilishi yoki uzoqlashishi mumkin. Ultratovushning aks ettirish koeffitsienti ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysdagi ultratovush qarshiligidagi farqga bog'liq: bu farq qanchalik katta bo'lsa, aks ettirish darajasi shunchalik kuchli bo'ladi. Ko'zgu darajasi nurning media interfeysiga tushish burchagiga bog'liq: burchak to'g'ri chiziqqa qanchalik yaqinlashsa, aks ettirish darajasi shunchalik kuchli bo'ladi.
Shunday qilib, buni bilib, optimal ultratovush chastotasini topish mumkin, bu etarli penetratsion quvvat bilan maksimal ruxsatni beradi.
Ultrasonik diagnostika uskunasining ishlashi asos bo'lgan asosiy tamoyillar, - bu Tarqalish va ultratovushni aks ettirish.
Diagnostik ultratovush asboblarining ishlash printsipi quyidagilardan iborat ultratovush tebranishlarini aks ettirish akustik qarshilikning ma'lum bir qiymatiga ega bo'lgan to'qimalarning interfeyslaridan. Ultrasonik to'lqinlarning interfeysda aks etishi muhitning akustik zichligi orasidagi farq kamida 1% bo'lganda sodir bo'ladi, deb ishoniladi. Ovoz to'lqinlarini aks ettirishning kattaligi ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysdagi akustik zichlikdagi farqga bog'liq va aks etish darajasi ultratovush nurining tushish burchagiga bog'liq.
Ultrasonik tebranishlarni olish
Ultrasonik tebranishlarni ishlab chiqarish to'g'ridan-to'g'ri va teskari piezoelektrik effektga asoslangan bo'lib, uning mohiyati shundaki, kristall yuzlarning yuzasida elektr zaryadlari hosil bo'lganda, ikkinchisi qisqaradi va cho'zila boshlaydi. Piezoelektrik transduserlarning afzalligi ultratovush manbasining bir vaqtning o'zida uning qabul qiluvchisi sifatida xizmat qilish qobiliyatidir.
Ultrasonik sensorning strukturasi diagrammasi
Sensorda piezokristal mavjud bo'lib, uning yuzlarida elektrodlar o'rnatiladi. Kristalning orqasida ultratovushni o'zlashtiradigan modda qatlami mavjud bo'lib, u talab qilinadigan tomonga qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladi. Bu hosil bo'lgan ultratovush nurining sifatini yaxshilaydi. Odatda, transduser tomonidan ishlab chiqarilgan ultratovush nurlari markazda maksimal quvvatga ega va u chekkalarda kamayadi, buning natijasida ultratovushning o'lchamlari markazda va atrof-muhit atrofida farq qiladi. Nurning markazida siz har doim ham ko'proq va kamroq zichroq narsalardan barqaror ko'zgularni olishingiz mumkin, shu bilan birga nurning chetida kamroq zichroq narsalar aks etishi mumkin va zichroq narsalar kamroq zichroq bo'lishi mumkin.
Zamonaviy piezoelektrik materiallar transduserlarga ultratovushni keng chastotalarda yuborish va qabul qilish imkonini beradi. Akustik signal spektrining shaklini nazorat qilish, chastota diapazoni buzilishiga va markaz chastotasining ofsetiga nisbatan ko'proq chidamli Gauss to'lqin shaklini yaratish va saqlash mumkin.
Ultrasonik qurilmalarning so'nggi dizaynlarida dinamik fokus tizimi va mikrokompyuter yordamida kiruvchi va chiquvchi ultratovush nurlarini fokuslash uchun keng polosali aks-sado filtri yordamida yuqori aniqlik va tasvir ravshanligi ta'minlanadi. Shunday qilib, ultratovush nurlarining ideal profillanishi va yaxshilanishi va sektorni skanerlash natijasida olingan chuqur tuzilmalar tasvirlarining lateral o'lchamlari ta'minlanadi. Fokus parametrlari sensorning chastotasi va turiga qarab o'rnatiladi. Keng polosali aks-sado filtri yumshoq to'qimalarning aks-sadolarini singdirish uchun chastotalarni mukammal moslashtirish orqali optimal piksellar sonini ta'minlaydi. Yuqori zichlikdagi ko'p elementli sensorlardan foydalanish yon va orqa diffraktsiya tufayli noto'g'ri aks sadolarni yo'q qilishga yordam beradi.
Bugungi kunda dunyoda kompaniyalar o'rtasida eng yuqori talablarga javob beradigan yuqori sifatli vizual tizimlarni yaratish uchun shiddatli raqobat mavjud.
Xususan, Acuson korporatsiyasi tasvir sifati va klinik xilma-xilligi uchun oʻziga xos standartni oʻrnatdi va shifokorlarga ehtiyojlar asosida klinik tadqiqotlar koʻlamini kengaytirish imkonini beruvchi doimiy takomillashtirish uchun asosiy modul boʻlgan 128 XP™ platformasini ishlab chiqdi.
Platforma bir vaqtning o'zida uzatish va qabul qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan 128 ta elektron mustaqil kanallardan foydalanadi, bu esa butun ko'rish maydoni bo'ylab ajoyib fazoviy ruxsat, to'qimalar kontrasti va tasvirning bir xilligini ta'minlaydi.
Ultratovush diagnostikasi asboblari uchta sinfga bo'linadi: bir o'lchovli, ikki o'lchovli va uch o'lchovli.
Bir o'lchovli skanerlarda ob'ekt to'g'risidagi ma'lumotlar ob'ektning chuqurligi bo'ylab bir o'lchovda taqdim etiladi va tasvir vertikal cho'qqilar sifatida qayd etiladi. Cho'qqilarning amplitudasi va shakli to'qimalarning strukturaviy xususiyatlarini va aks-sado signallarining aks etish joylarining chuqurligini baholash uchun ishlatiladi. Ushbu turdagi asboblar eko-ensefalografiyada miyaning o'rta chiziqli tuzilmalari va hajmli (suyuq va qattiq) shakllanishlarning siljishini aniqlash uchun, oftalmologiyada - ko'zning o'lchamini, shish va begona jismlarning mavjudligini aniqlash uchun ishlatiladi. echopulsografiya - bo'yin va ularning intrakranial shoxlari va boshqalardagi uyqu va umurtqali arteriyalarning pulsatsiyasini o'rganish. Ushbu maqsadlar uchun 0,88-1,76 MGts chastotasi ishlatiladi.
2D skanerlar
2D skanerlar qo'lda skanerlash va real vaqt rejimida skanerlash qurilmalariga bo'linadi.
Hozirgi vaqtda sirt tuzilmalari va ichki organlarni o'rganish uchun faqat real vaqt rejimida asboblar qo'llaniladi, ularda ma'lumotlar doimiy ravishda ekranda aks ettiriladi, bu organning holatini, ayniqsa harakatlanuvchi tuzilmalarni o'rganishda dinamik monitoring qilish imkonini beradi. Ushbu qurilmalarning ish chastotasi 0,5 dan 10,0 MGts gacha.
Amalda, chastotasi 2,5 dan 8 MGts gacha bo'lgan sensorlar ko'proq qo'llaniladi.
3D skanerlar
Ulardan foydalanish uchun ma'lum shartlar talab qilinadi:
- yumaloq yoki yaxshi konturli shaklga ega bo'lgan shakllanish mavjudligi;
- suyuq bo'shliqlarda joylashgan strukturaviy shakllanishlarning mavjudligi (bachadondagi homila, ko'z olmasi, o't pufagidagi toshlar, begona jism, oshqozon yoki ichakdagi suyuqlik bilan to'ldirilgan polip, yallig'lanish suyuqligi fonida appendiks, shuningdek, barcha qorin bo'shlig'i). astsitik suyuqlik fonida organlar );
- harakatsiz tizimli shakllanishlar (ko'z olmasi, prostata va boshqalar).
Shunday qilib, ushbu talablarni hisobga olgan holda, uch o'lchovli skanerlar akusherlikda, qorin bo'shlig'ining hajmli patologiyasini boshqa tuzilmalardan aniqroq ajratish uchun, urologiyada prostata bezining strukturaviy kirib borishini farqlash uchun tekshirish uchun muvaffaqiyatli qo'llanilishi mumkin. kapsula, oftalmologiya, kardiologiya, nevrologiya va angiologiyada.
Foydalanishning murakkabligi, asbob-uskunalarning yuqori narxi, ko'plab shartlar va cheklovlar mavjudligi sababli ular hozirda kamdan-kam qo'llaniladi. Biroq 3D skanerlash — bu kelajakning echografiyasi.
Doppler ekografiyasi
Doppler sonografiyasining printsipi shundaki, ultratovush signalining chastotasi harakatlanuvchi ob'ektdan aks ettirilganda uning tezligiga mutanosib ravishda o'zgaradi va ultratovush chastotasi va ultratovushning tarqalish yo'nalishi va oqim yo'nalishi o'rtasidagi burchakka bog'liq. Ushbu usul kardiologiyada muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Usul, shuningdek, ichki organlarning qon tomirlari holati to'g'risida ishonchli ma'lumotni tanaga kontrast moddalarni kiritmasdan berish qobiliyati tufayli ichki kasalliklar uchun ham qiziqish uyg'otadi.
Ko'pincha portal gipertenziyaga shubha qilingan bemorlarni erta bosqichlarida kompleks tekshirishda, portal qon aylanishining buzilishining og'irligini aniqlashda, portal vena tizimidagi blokadaning darajasi va sababini aniqlashda, shuningdek portal qondagi o'zgarishlarni o'rganishda qo'llaniladi. jigar sirrozi bilan og'rigan bemorlarda dori-darmonlarni (beta-blokerlar, ACE inhibitörleri va boshqalar) qo'llashda oqim.
Barcha qurilmalar ikki turdagi ultratovush sensorlari bilan jihozlangan: elektromexanik va elektron. Ikkala turdagi sensorlar, lekin ko'pincha elektronlar, kattalar va bolalarni tekshirishda tibbiyotning turli sohalarida foydalanish uchun o'zgartirishlarga ega.
Haqiqiy vaqtning klassik versiyasida elektron skanerlashning 4 ta usuli qo'llaniladi : sektor, chiziqli, qavariq va trapezoidal, ularning har biri kuzatish maydoniga nisbatan o'ziga xos xususiyatlar bilan tavsiflanadi. Tadqiqotchi oldidagi vazifaga va joylashuvga qarab skanerlash usulini tanlashi mumkin.
Sektorni skanerlash
Afzalliklari:
- chuqur maydonlarni tekshirishda katta ko'rish maydoni.
Qo'llash sohasi:
- katta fontanel orqali yangi tug'ilgan chaqaloqlarni kraniologik tadqiqotlar;
- kardiologik tadqiqotlar;
- tos a'zolarini (ayniqsa ginekologiyada va prostata bezini o'rganishda), retroperitoneal tizim organlarini umumiy qorin bo'shlig'ini tekshirish.
Chiziqni skanerlash
Afzalliklari:
- tananing sayoz joylarini tekshirishda katta ko'rish maydoni;
- ko'p elementli sensordan foydalanish tufayli tananing chuqur joylarini o'rganishda yuqori aniqlik;
Qo'llash sohasi:
— sirt tuzilmalari;
- kardiologiya;
tos a'zolari va perirenal mintaqani tekshirish;
- akusherlikda.
Qavariq skanerlash
Afzalliklari:
- bemorning tanasi yuzasi bilan aloqa qilishning kichik maydoni;
- chuqur hududlarni o'rganishda katta kuzatish maydoni.
Qo'llash sohasi:
- qorinning umumiy tekshiruvi.
Trapezoidal skanerlash
Afzalliklari:
- tananing yuzasiga yaqin va chuqur joylashgan organlarni tekshirishda katta kuzatish maydoni;
— tomografik bo'limlarni oson aniqlash.
Qo'llash sohasi:
- qorin bo'shlig'ini umumiy tekshirish;
- akusherlik va ginekologik.
Umumiy qabul qilingan klassik skanerlash usullariga qo'shimcha ravishda, eng so'nggi qurilmalarning dizaynlari ularni sifat jihatidan to'ldirish imkonini beruvchi texnologiyalardan foydalanadi.
Vektor skanerlash formati
Afzalliklari:
— chegaralangan kirish va interkostal bo'shliqdan skanerlash bilan u minimal sensorli diafragma bilan akustik xususiyatlarni ta'minlaydi. Vektorli tasvir formati yaqin va uzoq sohalarda kengroq ko'rinish beradi.
Qo'llanish sohasi skanerlash bilan bir xil.
Zoom maydonini tanlash rejimida skanerlash
Bu ikki o'lchovli va rangli Doppler rejimida tasvirning akustik ma'lumotlar tarkibini yaxshilash uchun operator tomonidan tanlangan qiziqish maydonini maxsus skanerlash. Tanlangan qiziqish maydoni akustik va rastr chiziqlaridan to'liq foydalanish bilan ko'rsatiladi. Tasvir sifatini yaxshilash optimal chiziq va piksel zichligi, yuqori piksellar soni, yuqori kadr tezligi va kattaroq tasvirda ifodalanadi.
Oddiy bo'lim bilan bir xil akustik ma'lumot saqlanib qoladi, odatdagi RES zoom zonasini tanlash formati bilan tasvirni kattalashtirish ruxsati va diagnostika uchun ko'proq ma'lumotlarga erishiladi.
Ko'p gertsli vizualizatsiya
Keng polosali piezoelektrik materiallar zamonaviy sensorlarni keng chastota diapazonida ishlash qobiliyati bilan ta'minlaydi; tasvirning bir xilligini saqlab, sensorlarda mavjud bo'lgan keng chastota diapazonidan ma'lum bir chastotani tanlash imkoniyatini ta'minlash. Ushbu texnologiya sensorni almashtirish uchun vaqtni yo'qotmasdan, bir tugmani bosish orqali sensorning chastotasini o'zgartirish imkonini beradi. Va bu shuni anglatadiki, bitta sensor ikki yoki uchta o'ziga xos xususiyatga teng, bu sensorlarning qiymatini va klinik ko'p qirraliligini oshiradi (Acuson, Siemens).
So'nggi qurilma ko'rsatmalaridagi kerakli ultratovush ma'lumotlarini turli xil rejimlarda muzlatish mumkin: B-rejimi, 2B-rejimi, 3D, B + B rejimi, 4B-rejimi, M-rejimi va printer yordamida maxsus qog'ozda, kompyuterda ro'yxatdan o'tish mumkin. ma'lumotni kompyuterda qayta ishlash bilan kassetali yoki video tasma.
Inson tanasining organlari va tizimlarining ultratovushli tasviri doimiy ravishda takomillashtirilmoqda, yangi ufqlar va imkoniyatlar doimiy ravishda ochilmoqda, ammo olingan ma'lumotlarni to'g'ri talqin qilish har doim tadqiqotchining klinik tayyorgarlik darajasiga bog'liq bo'ladi.
Shu munosabat bilan men Aloca kompaniyasining vakili bilan bo'lgan suhbatni tez-tez eslayman, u bizga real vaqt rejimida birinchi Aloca SSD 202 D (1982) qurilmasini ishga tushirish uchun kelgan. Yaponiya kompyuter yordamida ultratovush texnologiyasini ishlab chiqqanidan hayratga tushganimda, u shunday javob berdi: "Kompyuter yaxshi, lekin agar boshqa kompyuter (boshini ko'rsatib) yaxshi ishlamasa, bu kompyuter hech narsaga yaramaydi".
Elektrokardiografiya - yurak mushagini ishlaydigan yurakning bioelektrik potentsiallarini qayd etish orqali o'rganish usuli. Yurakning qisqarishi miyokardning qo'zg'alishidan oldin, ionlarning miokard hujayrasi qobig'i orqali harakatlanishi bilan birga keladi, buning natijasida qobiqning tashqi va ichki yuzalari o'rtasidagi potentsial farq o'zgaradi. Mikroelektrodlar yordamida o'lchovlar potentsiallarning o'zgarishi taxminan 100 mV ekanligini ko'rsatadi. Oddiy sharoitlarda inson yuragi bo'limlari ketma-ket qo'zg'alish bilan qoplanadi, shuning uchun yurak yuzasida allaqachon hayajonlangan va hali qo'zg'almagan joylar o'rtasidagi o'zgaruvchan potentsial farq qayd etiladi. Tana to'qimalarining elektr o'tkazuvchanligi tufayli bu elektr jarayonlari elektrodlar tananing yuzasiga qo'yilganda ham aniqlanishi mumkin, bu erda potentsial farqning o'zgarishi 1-3 mV ga etadi.
Tajribada yurakning elektrofiziologik tadqiqotlari 19-asrdayoq amalga oshirilgan, ammo bu usulning tibbiyotga kiritilishi 1903-1924 yillarda Eynxoven tomonidan tez taʼsir qiluvchi simli galvanometrdan foydalangan holda tadqiqot oʻtkazganidan soʻng uning nomini ishlab chiqqan. qayd etilgan egri chiziq elementlaridan, standart tizim ro'yxatga olish va asosiy baholash mezonlari.
Usulning yuqori axborot mazmuni va nisbatan texnik soddaligi, uning xavfsizligi va bemor uchun hech qanday noqulaylikning yo'qligi EKGning tibbiyot va fiziologiyada keng qo'llanilishini ta'minladi. Zamonaviy elektrokardiografning asosiy komponentlari - kuchaytirgich, galvanometr va yozish moslamasi. Harakatlanuvchi qog'ozga elektr potentsiallarining taqsimlanishining o'zgaruvchan rasmini yozishda egri chiziq olinadi - elektrokardiogramma (EKG), o'tkir va yumaloq tishlari bilan, har bir sistola davomida takrorlanadi. Tishlar odatda lotin harflari P, Q, R, S, T va U bilan belgilanadi.
Ulardan birinchisi atriumning faoliyati bilan bog'liq, qolgan tishlar - yurak qorinchalarining faoliyati bilan bog'liq. Turli o'qlardagi tishlarning shakli har xil. Turli shaxslarda EKGni qayd etish standart ro'yxatga olish shartlari bilan amalga oshiriladi: elektrodlarni ekstremita va ko'krak terisiga qo'llash usuli (odatda 12 ta sim ishlatiladi), qurilmaning sezgirligi (1 mm = 0,1 mV) va qog'oz bilan belgilanadi. tezlik (25 yoki 50 mm / sek.) . Mavzu yotgan holatda, dam olishda. EKGni tahlil qilishda tishlarning mavjudligi, hajmi, shakli va kengligi va ular orasidagi intervallar baholanadi va shu asosda ular butun yurakdagi elektr jarayonlarining xususiyatlarini va ma'lum darajada elektr jarayonlarini baholaydilar. yurak mushaklarining ko'proq cheklangan joylarining faoliyati.
Tibbiyotda EKG mavjud eng yuqori qiymat yurak aritmiyalarini aniqlash uchun, shuningdek, miyokard infarkti va boshqa ba'zi kasalliklarni aniqlash uchun. Biroq, EKG o'zgarishlari faqat elektr jarayonlarining buzilishining tabiatini aks ettiradi va ma'lum bir kasallik uchun qat'iy xos emas. EKG o'zgarishlari nafaqat kasallik natijasida, balki oddiy kundalik faoliyat, oziq-ovqat iste'mol qilish, dori-darmonlarni davolash va boshqa sabablar ta'sirida ham sodir bo'lishi mumkin. Shuning uchun tashxisni shifokor EKGga ko'ra emas, balki kasallikning klinik va laboratoriya belgilarining kombinatsiyasiga ko'ra amalga oshiradi. Bir necha kun yoki hafta oralig'i bilan ketma-ket olingan bir qator EKGlarni solishtirganda diagnostika imkoniyatlari ortadi. Elektrokardiograf yurak monitorlarida - og'ir bemorlarning ahvolini kechayu kunduz avtomatik monitoring qilish uchun asboblarda va ishlaydigan odamning holatini telemetrik monitoring qilish uchun - klinik, sport, kosmik tibbiyotda qo'llaniladi. elektrodlarni qo'llashning maxsus usullari va galvanometr va ro'yxatga olish moslamasi o'rtasidagi radioaloqa.
Yurakning bioelektrik faolligi boshqa yo'l bilan qayd etilishi mumkin. Potensial farq ma'lum bir moment uchun aniqlangan qiymat va yo'nalish bilan tavsiflanadi, ya'ni u vektor bo'lib, shartli ravishda fazoda ma'lum bir pozitsiyani egallagan o'q bilan ifodalanishi mumkin. Ushbu vektorning xarakteristikalari yurak tsikli davomida o'zgaradi, shuning uchun uning boshlang'ich nuqtasi sobit bo'lib qoladi va oxirgisi murakkab yopiq egri chiziqni tasvirlaydi. Samolyotga proyeksiyalangan bu egri chiziq bir qator halqalar shakliga ega va vektorkardiogramma (VCG) deb ataladi. Taxminan, uni turli yo'nalishlarda EKG asosida grafik tarzda tuzish mumkin. Bundan tashqari, uni to'g'ridan-to'g'ri maxsus apparat - vektorkardiograf yordamida olish mumkin, uning yozish moslamasi katod nurlari trubkasi va o'g'irlash uchun bemorga mos keladigan tekislikda joylashtirilgan ikki juft elektrod ishlatiladi.
Elektrodlarning o'rnini o'zgartirib, VCG ni turli tekisliklarda olish va elektr jarayonlarining tabiatining yanada to'liq fazoviy tasvirini shakllantirish mumkin. Ba'zi hollarda vektorkardiografiya diagnostika usuli sifatida elektrofizyologik tadqiqotlarni to'ldiradi. Elektrofiziologik asoslarni o'rganish va elektrofiziologik tadqiqotlar va vektorkardiografiyani klinik qo'llash, asboblar va ro'yxatga olish usullarini takomillashtirish tibbiyotning maxsus ilmiy bo'limi - elektrokardiologiyaning predmeti hisoblanadi.
Veterinariya tibbiyotida elektrokardiografiya yirik va mayda hayvonlarda ayrim yuqumli bo'lmagan yoki yuqumli kasalliklar natijasida yurakdagi o'zgarishlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Elektrokardiografiya yordamida hayvonlarda yurak aritmiyalari, yurak bo'limlarining ko'payishi va yurakdagi boshqa o'zgarishlar aniqlanadi. Elektrokardiografiya sizga ishlatiladigan yoki sinovdan o'tgan dorilarning yurak mushaklariga ta'sirini kuzatish imkonini beradi.
1. Ultratovushning emitentlari va qabul qiluvchilari.
2. Ultratovushning moddada yutilishi. Akustik oqimlar va kavitatsiya.
3. Ultratovushni aks ettirish. Ovozli ko'rish.
4. Ultratovushning biofizik ta'siri.
5. Ultratovushning tibbiyotda qo'llanilishi: terapiya, jarrohlik, diagnostika.
6. Infratovush va uning manbalari.
7. Infratovushning odamlarga ta'siri. Tibbiyotda infratovushlardan foydalanish.
8. Asosiy tushunchalar va formulalar. Jadvallar.
9. Vazifalar.
Ultratovush - taxminan 20x10 3 Hz (20 kHz) dan 10 9 Hz (1 GHz) gacha bo'lgan chastotali elastik tebranishlar va to'lqinlar. 1 dan 1000 gigagertsgacha bo'lgan ultratovush chastota diapazoni deyiladi gipertovushli. Ultrasonik chastotalar uchta diapazonga bo'linadi:
ULF - past chastotali ultratovush (20-100 kHz);
USCH - o'rta chastotali ultratovush (0,1-10 MGts);
UZVCH - yuqori chastotali ultratovush (10-1000 MGts).
Har bir diapazon o'ziga xos tibbiy ilovalarga ega.
5.1. Ultratovush emitentlari va qabul qiluvchilari
Elektromexanik emitentlar va AQSh qabul qiluvchilar piezoelektrik effekt hodisasidan foydalaning, uning mohiyati shaklda tushuntirilgan. 5.1.
Kvars, Roshel tuzi va boshqalar kabi kristalli dielektriklar aniq piezoelektrik xususiyatlarga ega.
Ultrasonik emitentlar
Elektromexanik ultratovush emitteri teskari pyezoelektrik effekt hodisasidan foydalanadi va quyidagi elementlardan iborat (5.2-rasm):
Guruch. 5.1. a - to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt: piezoelektrik plastinkaning siqilishi va cho'zilishi mos keladigan belgining potentsial farqining paydo bo'lishiga olib keladi;
b - teskari piezoelektrik effekt: piezoelektrik plastinkaga qo'llaniladigan potentsial farqning belgisiga qarab, u siqiladi yoki cho'ziladi
Guruch. 5.2. ultratovushli emitent
1 - piezoelektrik xususiyatlarga ega bo'lgan moddaning plitalari;
2 - o'tkazuvchan qatlamlar shaklida uning yuzasiga yotqizilgan elektrodlar;
3 - elektrodlarga kerakli chastotaning o'zgaruvchan kuchlanishini ta'minlaydigan generator.
Jeneratördan (3) elektrodlarga (2) o'zgaruvchan kuchlanish qo'llanilganda, plastinka (1) davriy cho'zilish va siqilishni boshdan kechiradi. Majburiy tebranishlar paydo bo'ladi, ularning chastotasi kuchlanishning o'zgarishi chastotasiga teng. Bu tebranishlar zarrachalarga uzatiladi muhit, tegishli chastota bilan mexanik to'lqin yaratish. Radiator yaqinidagi muhit zarralari tebranishlarining amplitudasi plastinkaning tebranishlari amplitudasiga teng.
Ultratovushning o'ziga xos xususiyatlariga nisbatan kichik tebranish amplitudalarida ham yuqori intensivlikdagi to'lqinlarni olish imkoniyati kiradi, chunki ma'lum bir amplituda zichlikda
Guruch. 5.3. Plano-konkav pleksiglas linzalari bilan ultratovush nurini suvda fokuslash (ultratovush chastotasi 8 MGts)
energiya oqimi proportsionaldir chastota kvadrati(2.6 formulaga qarang). Ultratovush nurlanishining chegaraviy intensivligi emitentlar materialining xususiyatlari, shuningdek ulardan foydalanish shartlarining xususiyatlari bilan belgilanadi. UHF hududida ultratovush ishlab chiqarishda intensivlik diapazoni juda keng: 10 -14 Vt / sm 2 dan 0,1 Vt / sm 2 gacha.
Ko'p maqsadlar uchun emitent yuzasidan olinadiganlarga qaraganda ancha yuqori intensivlik talab qilinadi. Bunday hollarda siz diqqat markazidan foydalanishingiz mumkin. 5.3-rasmda ultratovushning plexiglass linzalari bilan fokuslanishi ko'rsatilgan. Olish uchun juda katta Ultratovush intensivligi fokuslashning yanada murakkab usullaridan foydalanadi. Shunday qilib, ichki devorlari kvarts plitalari yoki bariy titanit piezokeramikasi mozaikasidan yasalgan paraboloidning fokusida 0,5 MGts chastotada 10 5 Vt / sm 2 gacha bo'lgan ultratovush intensivligini olish mumkin. suvda.
Ultratovush qabul qiluvchilar
Elektromexanik AQSh qabul qiluvchilar(5.4-rasm) to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt hodisasidan foydalaning. Bunday holda, ultratovush to'lqini ta'sirida kristall plastinkaning (1) tebranishlari paydo bo'ladi,
Guruch. 5.4. Ultrasonik qabul qiluvchi
buning natijasida elektrodlarda (2) o'zgaruvchan kuchlanish paydo bo'ladi, bu ro'yxatga olish tizimi (3) tomonidan o'rnatiladi.
Ko'pgina tibbiy asboblarda ultratovush to'lqinlarining generatori bir vaqtning o'zida ularning qabul qiluvchisi sifatida ishlatiladi.
5.2. Ultratovushning moddada yutilishi. Akustik oqimlar va kavitatsiya
Jismoniy mohiyatiga ko'ra, ultratovush tovushdan farq qilmaydi va mexanik to'lqin hisoblanadi. Tarqalishi natijasida muhit zarrachalarining kondensatsiya va kamdan-kam uchraydigan o'zgaruvchan joylari hosil bo'ladi. Ultratovush va tovushning ommaviy axborot vositalarida tarqalish tezligi bir xil (havoda ~ 340 m / s, suvda va yumshoq to'qimalarda ~ 1500 m / s). Biroq, ultratovush to'lqinlarining yuqori intensivligi va qisqa uzunligi bir qator o'ziga xos xususiyatlarni keltirib chiqaradi.
Ultratovush moddada tarqalganda, tovush to'lqini energiyasining boshqa energiya turlariga, asosan issiqlikka qaytarilmas o'tishi sodir bo'ladi. Bu hodisa deyiladi tovushni yutish. Zarrachalar tebranishlari amplitudasining pasayishi va yutilish tufayli AQSH intensivligi eksponent hisoblanadi:
bu yerda A, A 0 - modda yuzasiga yaqin va h chuqurlikdagi muhit zarrachalarining tebranish amplitudalari; I, I 0 - ultratovush to'lqinining mos keladigan intensivligi; a- yutilish koeffitsienti, ultratovush to'lqinining chastotasiga, harorat va muhitning xususiyatlariga bog'liq.
Yutish koeffitsienti - tovush to'lqinining amplitudasi "e" omiliga tushadigan masofaning o'zaro nisbati.
Yutish koeffitsienti qanchalik katta bo'lsa, vosita ultratovushni shunchalik kuchli qabul qiladi.
Yutish koeffitsienti (a) ultratovush chastotasining ortishi bilan ortadi. Shuning uchun muhitda ultratovushning susayishi eshitiladigan tovushning zaiflashuvidan ko'p marta yuqori.
Bilan birga yutilish koeffitsienti, va ultratovush yutilish xususiyatlari sifatida ishlatiladi. yarim yutilish chuqurligi(H), bu unga teskari munosabat bilan bog'liq (H = 0,347 / a).
Yarim yutilish chuqurligi(H) - ultratovush to'lqinining intensivligi ikki baravar kamaygan chuqurlik.
Turli to'qimalarda so'rilish koeffitsienti va yarim so'rilish chuqurligining qiymatlari jadvalda keltirilgan. 5.1.
Gazlarda va, xususan, havoda ultratovush juda zaiflashgan holda tarqaladi. Suyuqliklar va qattiq moddalar (ayniqsa, monokristallar), qoida tariqasida, ultratovushning yaxshi o'tkazgichlari bo'lib, ulardagi susayish ancha kamroq. Masalan, suvda ultratovush to'lqinlarining susayishi, boshqa narsalar teng bo'lsa, havoga qaraganda taxminan 1000 marta kamroq. Shuning uchun, UHF va UHF dan foydalanish sohalari deyarli faqat suyuqliklar va qattiq moddalar uchundir va havo va gazlarda faqat ULF ishlatiladi.
Issiqlik chiqishi va kimyoviy reaksiyalar
Ultratovushning moddaning yutilishi mexanik energiyani moddaning ichki energiyasiga o'tkazish bilan birga keladi, bu esa uning isishiga olib keladi. Eng qizg'in isitish, aks ettirish koeffitsienti birlikka (100%) yaqin bo'lganda, ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeyslarga ulashgan joylarda sodir bo'ladi. Buning sababi shundaki, aks ettirish natijasida to'lqinning chegara yaqinidagi intensivligi oshadi va shunga mos ravishda so'rilgan energiya miqdori ortadi. Buni eksperimental tarzda tekshirish mumkin. Ho'l qo'lga ultratovush emitentini ulash kerak. Ko'p o'tmay, teri-havo interfeysidan aks ettirilgan ultratovush tufayli kaftning qarama-qarshi tomonida hissiyot (kuyish og'rig'iga o'xshash) paydo bo'ladi.
Murakkab tuzilishga ega bo'lgan to'qimalar (o'pka) bir hil to'qimalarga (jigar) qaraganda ultratovushli isitishga ko'proq sezgir. Nisbatan ko'p issiqlik yumshoq to'qimalar va suyaklar chegarasida chiqariladi.
To'qimalarni darajalar bo'yicha mahalliy isitish biologik ob'ektlarning hayotiy faoliyatiga yordam beradi, metabolik jarayonlarning intensivligini oshiradi. Biroq, uzoq vaqt davomida ta'sir qilish qizib ketishga olib kelishi mumkin.
Ba'zi hollarda, yo'naltirilgan ultratovush individual tana tuzilmalariga mahalliy ta'sir qilish uchun ishlatiladi. Bu ta'sir nazorat ostidagi gipertermiyaga erishishga imkon beradi, ya'ni. qo'shni to'qimalarni qizib ketmasdan 41-44 ° S gacha qizdirish.
Ultratovush o'tishi bilan birga keladigan haroratning oshishi va katta bosimning pasayishi molekulalar bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lgan ionlar va radikallarning shakllanishiga olib kelishi mumkin. Bunday holda, oddiy sharoitlarda amalga oshirish mumkin bo'lmagan bunday kimyoviy reaktsiyalar paydo bo'lishi mumkin. Ultratovushning kimyoviy ta'siri, xususan, suv molekulasining H + va OH - radikallariga bo'linishida, so'ngra vodorod periks H 2 O 2 hosil bo'lishida namoyon bo'ladi.
Akustik oqimlar va kavitatsiya
Yuqori intensivlikdagi ultratovush to'lqinlari bir qator o'ziga xos effektlar bilan birga keladi. Shunday qilib, ultratovush to'lqinlarining gazlar va suyuqliklarda tarqalishi akustik oqim deb ataladigan muhitning harakati bilan birga keladi (5.5-rasm, a). UHF diapazonining chastotalarida bir necha Vt/sm 2 intensivlikdagi ultratovush maydonida suyuqlik chiqishi mumkin (5.5-rasm, b) va juda nozik tuman hosil qilish uchun uni püskürtün. Ultratovush tarqalishining bu xususiyati ultratovushli inhalerlarda qo'llaniladi.
Suyuqliklarda kuchli ultratovushning tarqalishi paytida yuzaga keladigan muhim hodisalar qatoriga akustik kiradi. kavitatsiya - mavjud dan pufakchalar ultratovush sohasida o'sishi
Guruch. 5.5. a) benzolda 5 MGts chastotali ultratovushning tarqalishidan kelib chiqadigan akustik oqim; b) suyuqlikning ichidan uning yuzasiga ultratovush nuri tushganda hosil bo'lgan suyuq favvora (ultratovush chastotasi 1,5 MGts, intensivligi 15 Vt / sm 2)
o'lchami mm gacha bo'lgan suyuqliklardagi gaz yoki bug'ning submikroskopik yadrolari, ular ultratovush chastotasi bilan pulsatsiyalana boshlaydi va musbat bosim bosqichida qulab tushadi. Gaz pufakchalari yiqilganda, buyurtmaning katta mahalliy bosimlari ming atmosfera, sharsimon zarba to'lqinlari. Suyuqlik tarkibidagi zarrachalarga bunday kuchli mexanik ta'sir ultratovushning termal ta'sirisiz ham turli xil ta'sirlarga, shu jumladan halokatli ta'sirga olib kelishi mumkin. Mexanik ta'sirlar, ayniqsa, yo'naltirilgan ultratovush ta'sirida sezilarli.
Kavitatsiya pufakchalari qulashining yana bir oqibati - molekulalarning ionlanishi va dissotsiatsiyasi bilan birga ularning tarkibini kuchli isishi (taxminan 10 000 ° S haroratgacha).
Kavitatsiya hodisasi emitentlarning ishchi yuzalarining eroziyasi, hujayra shikastlanishi va boshqalar bilan birga keladi. Biroq, bu hodisa ham bir qator foydali ta'sirlarga olib keladi. Shunday qilib, masalan, kavitatsiya sohasida emulsiyalarni tayyorlash uchun ishlatiladigan moddaning yaxshi aralashishi sodir bo'ladi.
5.3. ultratovushni aks ettirish. ovozli ko'rish
To'lqinlarning barcha turlarida bo'lgani kabi, aks ettirish va sinish hodisalari ultratovushga xosdir. Biroq, bu hodisalar faqat bir xilliklarning o'lchamlari to'lqin uzunligi bilan solishtirish mumkin bo'lganda seziladi. Ultrasonik to'lqin uzunligi tovush to'lqinining uzunligidan sezilarli darajada kamroq (l = v/v). Shunday qilib, yumshoq to'qimalarda 1 kHz va 1 MGts chastotalarda tovush va ultratovush to'lqinlarining uzunligi mos ravishda teng: l = 1500/1000 = 1,5 m;
1500/1 000 000 = 1,5x10 -3 m = 1,5 mm. Yuqoridagilarga ko'ra, 10 sm o'lchamdagi tana amalda to'lqin uzunligi l = 1,5 m bo'lgan tovushni aks ettirmaydi, lekin l = 1,5 mm bo'lgan ultratovush to'lqini uchun reflektor hisoblanadi.
Ko'zgu samaradorligi nafaqat geometrik munosabatlar, balki nisbatga bog'liq bo'lgan aks ettirish koeffitsienti r bilan ham aniqlanadi. to'lqin empedansi x(3.8, 3.9 formulalarga qarang):
X ning 0 ga yaqin qiymatlari uchun aks ettirish deyarli tugallangan. Bu ultratovushning havodan yumshoq to'qimalarga o'tishiga to'sqinlik qiladi (x = 3x10 -4, r= 99,88%). Agar ultratovushli emitent to'g'ridan-to'g'ri inson terisiga qo'llanilsa, u holda ultratovush ichkariga kirmaydi, balki emitent va teri orasidagi nozik havo qatlamidan aks etadi. Bunday holda, kichik qiymatlar X salbiy rol o'ynaydi. Havo qatlamini yo'q qilish uchun terining yuzasi mos keladigan moylash (suv jeli) qatlami bilan qoplanadi, bu esa aks ettirishni kamaytiradigan o'tish vositasi sifatida ishlaydi. Aksincha, o'rta, kichik qiymatlarda bir xilliklarni aniqlash X ijobiy omil hisoblanadi.
Turli to'qimalarning chegaralarida aks ettirish koeffitsientining qiymatlari jadvalda keltirilgan. 5.2.
Qabul qilingan aks ettirilgan signalning intensivligi nafaqat aks ettirish koeffitsientining qiymatiga, balki ultratovushning tarqaladigan muhit tomonidan yutilish darajasiga ham bog'liq. Ultrasonik to'lqinning yutilishi chuqurlikda joylashgan strukturadan aks ettirilgan aks-sado signalining sirtga yaqin joylashgan shunga o'xshash strukturadan aks ettirishdan ko'ra ancha zaifroq bo'lishiga olib keladi.
Ultrasonik to'lqinlarni bir hil bo'lmaganlikdan aks ettirishga asoslangan ovozli ko'rish, tibbiy ultratovush tekshiruvlarida (ultratovush) qo'llaniladi. Bunday holda, bir xillikdan (alohida organlar, o'smalar) aks ettirilgan ultratovush elektr tebranishlariga, ikkinchisi esa yorug'lik tebranishlariga aylanadi, bu esa ekranda ma'lum ob'ektlarni yorug'likka o'rtacha shaffof bo'lmagan holda ko'rish imkonini beradi. 5.6-rasmda tasvir ko'rsatilgan
Guruch. 5.6. 17 haftalik inson homilasining 5 MGts ultratovush tasviri
inson homilasi 17 haftalik, ultratovush yordamida olingan.
Ultrasonik mikroskop ultratovush diapazonidagi chastotalarda yaratilgan - an'anaviy mikroskopga o'xshash qurilma, uning optikdan afzalligi biologik tadqiqotlar ob'ektni oldindan bo'yashni talab qilmaydi. 5.7-rasmda optik va ultratovushli mikroskoplar yordamida olingan qizil qon hujayralarining fotosuratlari ko'rsatilgan.
Guruch. 5.7. Optik (a) va ultratovush (b) mikroskoplari yordamida olingan qizil qon hujayralarining fotosuratlari
Ultrasonik to'lqinlar chastotasining ortishi bilan piksellar sonini oshiradi (kichik bir xillik aniqlanishi mumkin), lekin ularning kirib borish kuchi pasayadi, ya'ni. qiziqtirgan tuzilmalarni o'rganish mumkin bo'lgan chuqurlik kamayadi. Shuning uchun ultratovush chastotasi etarli aniqlikni kerakli chuqurlik bilan birlashtirish uchun tanlanadi. Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri teri ostida joylashgan qalqonsimon bezni ultratovush tekshiruvi uchun 7,5 MGts chastotali to'lqinlar, qorin bo'shlig'i organlarini o'rganish uchun esa 3,5-5,5 MGts chastotasi qo'llaniladi. Bundan tashqari, yog 'qatlamining qalinligi ham hisobga olinadi: nozik bolalar uchun 5,5 MGts chastotasi, ortiqcha vaznli bolalar va kattalar uchun esa 3,5 MGts chastotasi ishlatiladi.
5.4. Ultratovushning biofizik ta'siri
Ultratovushning nurlangan organlar va to'qimalardagi biologik ob'ektlarga ta'siri ostida to'lqin uzunligining yarmiga teng masofada bosim farqlari birliklardan o'nlab atmosferagacha bo'lishi mumkin. Bunday kuchli ta'sirlar turli xil biologik ta'sirlarga olib keladi, ularning jismoniy tabiati ultratovushning muhitda tarqalishi bilan birga keladigan mexanik, issiqlik va fizik-kimyoviy hodisalarning birgalikdagi ta'siri bilan belgilanadi.
Ultratovushning to'qimalarga va umuman tanaga umumiy ta'siri
Ultratovushning biologik ta'siri, ya'ni. ultratovush ta'sirida biologik ob'ektlarning hayotiy faoliyati va tuzilmalarida yuzaga keladigan o'zgarishlar asosan uning intensivligi va nurlanish davomiyligi bilan belgilanadi va organizmlarning hayotiy faoliyatiga ijobiy va salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shunday qilib, ultratovushning nisbatan past intensivligida (1,5 Vt / sm 2 gacha) yuzaga keladigan zarrachalarning mexanik tebranishlari metabolizmning yaxshilanishiga va to'qimalarning qon va limfa bilan yaxshi ta'minlanishiga yordam beradigan o'ziga xos to'qimalar mikromassajini hosil qiladi. To'qimalarni fraktsiyalar va daraja birliklari bo'yicha mahalliy isitish, qoida tariqasida, biologik ob'ektlarning hayotiy faoliyatiga yordam beradi, metabolik jarayonlarning intensivligini oshiradi. ultratovush to'lqinlari kichik va o'rtada intensivligi tirik to'qimalarda ijobiy biologik ta'sirlarni keltirib chiqaradi, normal fiziologik jarayonlar oqimini rag'batlantiradi.
Ko'rsatilgan intensivlikdagi ultratovush tekshiruvidan muvaffaqiyatli foydalanish nevrologiyada surunkali siyatik, poliartrit, nevrit va nevralgiya kabi kasalliklarni reabilitatsiya qilishda qo'llaniladi. Ultratovush umurtqa pog'onasi, bo'g'imlarning kasalliklarini davolashda qo'llaniladi (bo'g'imlar va bo'shliqlarda tuz konlarini yo'q qilish); bo'g'imlarga, ligamentlarga, tendonlarga va boshqalarga zarar etkazilganidan keyin turli xil asoratlarni davolashda.
Yuqori intensivlikdagi ultratovush (3-10 Vt / sm 2) alohida organlarga va umuman inson tanasiga zararli ta'sir ko'rsatadi. Yuqori intensivlikdagi ultratovush sabab bo'lishi mumkin
biologik muhitda hujayralar va to'qimalarni mexanik ravishda yo'q qilish bilan birga keladigan akustik kavitatsiya. Ultratovushga uzoq vaqt davomida intensiv ta'sir qilish biologik tuzilmalarning haddan tashqari qizib ketishiga va ularning yo'q qilinishiga olib kelishi mumkin (oqsil denaturatsiyasi va boshqalar). Kuchli ultratovushga ta'sir qilish uzoq muddatli oqibatlarga olib kelishi mumkin. Masalan, ba'zi ishlab chiqarish sharoitida yuzaga keladigan 20-30 kHz chastotali ultratovushga uzoq vaqt ta'sir qilish bilan odamda buzilishlar paydo bo'ladi. asab tizimi, charchoq kuchayadi, harorat sezilarli darajada ko'tariladi, eshitish buzilishi paydo bo'ladi.
Juda kuchli ultratovush odam uchun halokatli. Shunday qilib, Ispaniyada 80 nafar ko'ngilli ultratovushli turbulent dvigatellarga duchor bo'ldi. Ushbu vahshiy tajribaning natijalari ayanchli edi: 28 kishi vafot etdi, qolganlari to'liq yoki qisman falaj bo'ldi.
Yuqori intensiv ultratovush yordamida hosil bo'lgan issiqlik effekti juda muhim bo'lishi mumkin: 20 sekund davomida 4 Vt / sm 2 quvvatga ega ultratovushli nurlanish bilan 2-5 sm chuqurlikdagi tana to'qimalarining harorati 5-6 ° C ga ko'tariladi. .
Ultrasonik tebranish manbalari bilan aloqa qilish mumkin bo'lgan ultratovush qurilmalarida ishlaydigan odamlarda kasbiy kasalliklarning oldini olish uchun qo'llarni himoya qilish uchun 2 juft qo'lqopdan foydalanish kerak: tashqi kauchuk va ichki - paxta.
Ultratovushning hujayra darajasida ta'siri
Ikkilamchi fizik va kimyoviy ta'sirlar ham AQShning biologik ta'siri ostida bo'lishi mumkin. Shunday qilib, akustik oqimlarning shakllanishi jarayonida hujayra ichidagi tuzilmalarni aralashtirish mumkin. Kavitatsiya biopolimerlar va boshqa hayotiy birikmalardagi molekulyar aloqalarning uzilishiga va oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining rivojlanishiga olib keladi. Ultratovush biologik membranalarning o'tkazuvchanligini oshiradi, natijada diffuziya tufayli metabolik jarayonlar tezlashadi. Sitoplazmatik membrana orqali turli moddalar oqimining o'zgarishi hujayra ichidagi muhit va hujayraning mikromuhiti tarkibining o'zgarishiga olib keladi. Bu muhitdagi ayrim moddalarning tarkibiga sezgir bo'lgan fermentlar ishtirokidagi biokimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'sir qiladi.
boshqa ionlar. Ba'zi hollarda hujayra ichidagi muhit tarkibining o'zgarishi fermentativ reaktsiyalarning tezlashishiga olib kelishi mumkin, bu hujayralarga past intensivlikdagi ultratovush ta'sirida kuzatiladi.
Ko'pgina hujayra ichidagi fermentlar kaliy ionlari tomonidan faollashadi. Shuning uchun ultratovush intensivligining oshishi bilan hujayradagi fermentativ reaktsiyalarni bostirish ta'siri kuchayadi, chunki hujayra membranalarining depolarizatsiyasi natijasida hujayra ichidagi muhitda kaliy ionlarining kontsentratsiyasi pasayadi.
Ultratovushning hujayralarga ta'siri quyidagi hodisalar bilan birga bo'lishi mumkin:
Membranalar yaqinidagi turli moddalarning kontsentratsiya gradientlarining o'zgarishi, hujayra ichidagi va tashqarisidagi muhitning yopishqoqligining o'zgarishi shaklida hujayra membranalarining mikromuhitini buzish;
Oddiy va osonlashtirilgan diffuziyaning tezlashishi shaklida hujayra membranalarining o'tkazuvchanligining o'zgarishi, samaradorlikning o'zgarishi faol transport, membranalar tuzilishini buzish;
Hujayra ichidagi turli moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi, yopishqoqlikning o'zgarishi shaklida hujayra ichidagi muhit tarkibining buzilishi;
Fermentlarning ishlashi uchun zarur bo'lgan moddalarning optimal konsentratsiyasining o'zgarishi tufayli hujayradagi fermentativ reaktsiyalar tezligining o'zgarishi.
Hujayra membranalarining o'tkazuvchanligining o'zgarishi, ma'lum bir holatda hujayraga ta'sir qiluvchi ultratovush omillarining qaysi biri ustunlik qilishidan qat'i nazar, ultratovush ta'siriga universal javobdir.
Ultratovushning etarlicha yuqori intensivligida membranalar yo'q qilinadi. Shu bilan birga, turli hujayralar turli qarshilikka ega: ba'zi hujayralar 0,1 Vt / sm 2, boshqalari esa 25 Vt / sm 2 intensivlikda yo'q qilinadi.
Muayyan intensivlik oralig'ida ultratovushning kuzatilgan biologik ta'siri teskari bo'ladi. Ushbu intervalning yuqori chegarasi 0,1 Vt / sm 2 0,8-2 MGts chastotada pol sifatida qabul qilinadi. Ushbu chegaradan oshib ketish hujayralardagi aniq halokatli o'zgarishlarga olib keladi.
Mikroorganizmlarni yo'q qilish
Kavitatsiya chegarasidan oshib ketadigan intensivlikdagi ultratovushli nurlanish suyuqlikda mavjud bo'lgan bakteriyalar va viruslarni yo'q qilish uchun ishlatiladi.
5.5. Tibbiyotda ultratovushdan foydalanish: terapiya, jarrohlik, diagnostika
Ultratovush ta'sirida deformatsiyalar ommaviy axborot vositalarini maydalash yoki tarqatishda qo'llaniladi.
Kavitatsiya hodisasi aralashmaydigan suyuqliklarning emulsiyalarini olish, metallarni shkala va yog'li plyonkalardan tozalash uchun ishlatiladi.
ultratovush terapiyasi
Ultratovushning terapevtik ta'siri mexanik, termal, kimyoviy omillarga bog'liq. Ularning birgalikdagi harakati membranalarning o'tkazuvchanligini yaxshilaydi, qon tomirlarini kengaytiradi, metabolizmni yaxshilaydi, bu esa tananing muvozanat holatini tiklashga yordam beradi. Dozalangan ultratovush nuri yurak, o'pka va boshqa organlar va to'qimalarni yumshoq massaj qilish uchun ishlatilishi mumkin.
Otorinolaringologiyada ultratovush quloq pardasini, burun shilliq qavatini ta'sir qiladi. Shu tarzda surunkali rinit, maksiller bo'shliqlar kasalliklarini reabilitatsiya qilish amalga oshiriladi.
FONOFOREZ - ultratovush yordamida terining teshiklari orqali dori-darmonlarni to'qimalarga kiritish. Bu usul elektroforezga o'xshaydi, ammo elektr maydonidan farqli o'laroq, ultratovush maydoni nafaqat ionlarni, balki ham harakat qiladi. zaryadsiz zarralar. Ultratovush ta'sirida hujayra membranalarining o'tkazuvchanligi oshadi, bu esa dorilarning hujayra ichiga kirib borishiga yordam beradi, elektroforez esa. dorivor moddalar asosan hujayralar orasida to'plangan.
AUTOMOTERAPİYA - tomirdan olingan odamning o'z qonini mushak ichiga yuborish. Agar olingan qon infuziondan oldin ultratovush bilan nurlansa, bu protsedura samaraliroq bo'ladi.
Ultratovush nurlanishi hujayraning ta'sirga sezgirligini oshiradi kimyoviy moddalar. Bu sizga kamroq zararli narsalarni yaratishga imkon beradi
vaktsinalar, chunki ularni ishlab chiqarishda kimyoviy moddalarning past konsentratsiyasidan foydalanish mumkin.
Ultratovushning dastlabki ta'siri g- va mikroto'lqinli nurlanishning o'smalarga ta'sirini kuchaytiradi.
Farmatsevtika sanoatida ultratovush ma'lum dorivor moddalarning emulsiyalari va aerozollarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Fizioterapiyada ultratovush mahalliy ta'sir qilish uchun ishlatiladi, tegishli emitent yordamida amalga oshiriladi, tananing ma'lum bir qismiga malham bazasi orqali qo'llaniladigan aloqa.
ultratovush jarrohlik
Ultratovush jarrohligi ikkita turga bo'linadi, ulardan biri tovush tebranishlarining to'qimalarga ta'siri bilan bog'liq, ikkinchisi - ultratovush tebranishlarini jarrohlik asbobiga o'rnatish bilan.
Shishlarni yo'q qilish. Bemorning tanasiga o'rnatilgan bir nechta emitentlar o'simtaga qaratilgan ultratovush nurlarini chiqaradi. Har bir nurning intensivligi sog'lom to'qimalarga zarar etkazish uchun etarli emas, ammo nurlar birlashadigan joyda intensivlik kuchayadi va o'simta kavitatsiya va issiqlik bilan yo'q qilinadi.
Urologiyada ultratovushning mexanik ta'siridan foydalanib, siydik yo'llarida toshlar eziladi va bu bemorlarni operatsiyalardan qutqaradi.
Yumshoq to'qimalarni payvandlash. Agar siz ikkita kesilgan qon tomirlarini birlashtirsangiz va ularni bir-biriga bossangiz, nurlanishdan keyin payvand hosil bo'ladi.
Suyaklarni payvandlash(ultratovushli osteosintez). Singan joyi suyuq polimer (siakrin) bilan aralashtirilgan maydalangan suyak to'qimasi bilan to'ldiriladi, u ultratovush ta'sirida tezda polimerlanadi. Nurlanishdan keyin kuchli payvand hosil bo'ladi, u asta-sekin eriydi va suyak to'qimasi bilan almashtiriladi.
Jarrohlik asboblarida ultratovush tebranishlarining superpozitsiyasi(skalpellar, fayllar, ignalar) kesish kuchlarini sezilarli darajada kamaytiradi, og'riqni kamaytiradi, gemostatik va sterilizatsiya ta'siriga ega. 20-50 kHz chastotada kesish asbobining tebranish amplitudasi 10-50 mikronni tashkil qiladi. Ultratovush skalpellari ko'krak qafasini ochmasdan nafas olish organlarida operatsiyalarni bajarishga imkon beradi,
qizilo'ngach va qon tomirlarida operatsiyalar. Uzun va ingichka ultratovushli skalpelni tomir ichiga kiritish orqali tomirdagi xolesterin qalinlashuvini yo'q qilish mumkin.
Sterilizatsiya. Ultratovushning mikroorganizmlarga halokatli ta'siri jarrohlik asboblarini sterilizatsiya qilish uchun ishlatiladi.
Ba'zi hollarda ultratovush boshqa jismoniy ta'sirlar bilan birgalikda qo'llaniladi, masalan, bilan kriyojenik, gemangioma va chandiqlarni jarrohlik davolashda.
ultratovush diagnostikasi
Ultratovush diagnostikasi - ultratovushdan foydalanishga asoslangan sog'lom va kasal inson tanasini o'rganish usullari to'plami. Ultratovush diagnostikasining fizik asosi biologik to'qimalarda tovush tarqalish parametrlarining (tovush tezligi, zaiflashuv koeffitsienti, to'lqin qarshiligi) to'qimalarning turiga va uning holatiga bog'liqligidir. Ultratovush usullari vizualizatsiya qilish imkonini beradi ichki tuzilmalar organizm, shuningdek, organizm ichidagi biologik ob'ektlarning harakatini o'rganish. Ultratovush diagnostikasining asosiy xususiyati zichligi yoki elastikligi bilan bir oz farq qiladigan yumshoq to'qimalar haqida ma'lumot olish qobiliyatidir. Ultratovush tekshiruvi usuli juda sezgir, rentgen nurlari bilan aniqlanmagan, kontrastli vositalardan foydalanishni talab qilmaydigan, og'riqsiz va kontrendikatsiyaga ega bo'lmagan shakllanishlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.
Diagnostika maqsadida 0,8 dan 15 MGts gacha bo'lgan ultratovush chastotasi qo'llaniladi. Past chastotalar chuqur yotgan ob'ektlarni o'rganishda yoki suyak to'qimasi orqali o'tkaziladigan tadqiqotda, yuqori chastotalar tananing yuzasiga yaqin ob'ektlarni ko'rish uchun, oftalmologiyada diagnostika uchun va yuzaki joylashgan tomirlarni o'rganish uchun ishlatiladi.
Ultratovush diagnostikasida eng keng tarqalgan bo'lib, impulsli ultratovush signallarining aks etishi yoki tarqalishiga asoslangan echolokatsiya usullari mavjud. Axborotni olish usuli va taqdim etish xususiyatiga qarab, ultratovush diagnostikasi uchun asboblar 3 guruhga bo'linadi: A tipidagi ko'rsatkichli bir o'lchovli qurilmalar; M tipi ko'rsatkichli bir o'lchovli asboblar; B tipidagi ko'rsatkichli ikki o'lchovli asboblar.
A tipidagi qurilma yordamida ultratovush diagnostikasida kontakt moddasi orqali tananing tekshirilgan maydoniga qisqa muddatli (davomiyligi 10-6 s) ultratovush impulslarini chiqaradigan emitent qo'llaniladi. Impulslar orasidagi pauzalarda qurilma to'qimalarda turli xil inhomogenliklardan aks ettirilgan impulslarni oladi. Kuchaytirilgandan so'ng, bu impulslar katod nurlari trubkasi ekranida gorizontal chiziqdan nurning og'ishi shaklida kuzatiladi. Aks ettirilgan impulslarning to'liq namunasi deyiladi bir o'lchovli echogramma turi A. 5.8-rasmda ko'zning ekoskopiyasidan olingan echogramma ko'rsatilgan.
Guruch. 5.8. A usuli bilan ko'zning ekoskopiyasi:
1 - shox pardaning old yuzasidan echo signali; 2, 3 - linzalarning old va orqa yuzalaridan echo signallari; 4 - to'r pardadan va ko'z olmasining orqa qutbi tuzilmalaridan echo signal
To'qimalarning ekogrammalari har xil turlari impulslar soni va ularning amplitudasi bilan bir-biridan farq qiladi. A tipidagi echogrammani tahlil qilish ko'p hollarda patologik hududning holati, chuqurligi va darajasi haqida qo'shimcha ma'lumot beradi.
A tipi ko'rsatkichli bir o'lchovli qurilmalar nevrologiya, neyroxirurgiya, onkologiya, akusherlik, oftalmologiya va tibbiyotning boshqa sohalarida qo'llaniladi.
M tipidagi ko'rsatkichli qurilmalarda kuchaytirilgandan so'ng aks ettirilgan impulslar katod-nurli trubaning modulyatsiya qiluvchi elektrodiga beriladi va yorqinligi impuls amplitudasi va kengligi uning davomiyligi bilan bog'liq bo'lgan tire shaklida ifodalanadi. Ushbu chiziqlarning o'z vaqtida rivojlanishi individual aks ettiruvchi tuzilmalarning rasmini beradi. Ushbu turdagi ko'rsatkichlar kardiografiyada keng qo'llaniladi. Ultratovushli kardiogrammani xotiraga ega katod nurlari trubkasi yoki qog'oz magnitafon yordamida yozish mumkin. Ushbu usul yurak elementlarining harakatlarini qayd etadi, bu esa mitral qopqoq stenozini, tug'ma yurak nuqsonlarini va boshqalarni aniqlash imkonini beradi.
A va M turlarini ro'yxatga olish usullaridan foydalanganda transduser bemorning tanasida sobit holatda bo'ladi.
B tipidagi ko'rsatkich bo'lsa, transduser tananing yuzasi bo'ylab harakatlanadi (skanerlanadi) va katod nurlari trubkasi ekranida ikki o'lchovli echogramma qayd etiladi va o'rganilayotgan tana hududining kesimini takrorlaydi.
B usulining varianti ko'p skanerlash, unda sensorning mexanik harakati bir xil chiziqda joylashgan bir qator elementlarning ketma-ket elektr almashinuvi bilan almashtiriladi. Ko'p skanerlash o'rganilgan bo'limlarni deyarli real vaqtda kuzatish imkonini beradi. B usulining yana bir versiyasi sektorni skanerlash bo'lib, unda echosond harakati yo'q, lekin ultratovush nurini kiritish burchagi o'zgaradi.
B turi ko'rsatkichi bo'lgan ultratovush apparatlari onkologiya, akusherlik va ginekologiya, urologiya, otolaringologiya, oftalmologiya va boshqalarda qo'llaniladi. V tipidagi qurilmalarning multiskanerlash va sektor skanerlash bilan modifikatsiyalari kardiologiyada qo'llaniladi.
Ultratovush diagnostikasining barcha echolocation usullari tananing ichidagi turli xil to'lqin empedanslari bo'lgan hududlarning chegaralarini ro'yxatga olish imkonini beradi.
Ultratovush diagnostikasining yangi usuli - rekonstruktiv (yoki hisoblash) tomografiya - tovush tarqalish parametrlarining fazoviy taqsimotini beradi: susaytirish koeffitsienti (usulning susaytiruvchi modifikatsiyasi) yoki ovoz tezligi (sinishi modifikatsiyasi). Bu usulda ob'ektning tekshirilayotgan qismi turli yo'nalishlarda qayta-qayta eshitiladi. Ovoz koordinatalari va javob signallari haqidagi ma'lumotlar kompyuterda qayta ishlanadi, buning natijasida displeyda qayta tiklangan tomogramma ko'rsatiladi.
Yaqinda bir usul joriy etildi elastometriya normal sharoitda ham, mikrozning turli bosqichlarida ham jigar to'qimalarini o'rganish uchun. Usulning mohiyati quyidagicha. Sensor tananing yuzasiga perpendikulyar ravishda o'rnatiladi. Sensorga o'rnatilgan vibrator yordamida past chastotali ovoz mexanik to'lqini (n = 50 Gts, A = 1 mm) yaratiladi, uning jigar to'qimalari bo'ylab tarqalish tezligi chastotali ultratovush yordamida baholanadi. n = 3,5 MGts (aslida echolokatsiya amalga oshiriladi). Foydalanish
to'qimalarning moduli E (elastiklik). Bemor uchun jigar pozitsiyasining proektsiyasida interkostal bo'shliqlarda bir qator o'lchovlar (kamida 10) amalga oshiriladi. Barcha ma'lumotlarni tahlil qilish avtomatik ravishda amalga oshiriladi, qurilma elastiklikning (zichlikning) miqdoriy bahosini beradi, bu ham raqamli, ham rangli shaklda taqdim etiladi.
Tananing harakatlanuvchi tuzilmalari haqida ma'lumot olish uchun ishi Doppler effektiga asoslangan usullar va asboblar qo'llaniladi. Bunday qurilmalar odatda ikkita piezoelektrik elementni o'z ichiga oladi: doimiy rejimda ishlaydigan ultratovushli emitent va aks ettirilgan signallarni qabul qiluvchi. Harakatlanuvchi ob'ektdan (masalan, tomir devoridan) aks ettirilgan ultratovush to'lqinining chastotasidagi Doppler siljishini o'lchash orqali aks ettiruvchi ob'ektning harakat tezligi aniqlanadi (2.9 formulaga qarang). Ushbu turdagi eng ilg'or qurilmalarda joylashishning impuls-Doppler (kogerent) usuli qo'llaniladi, bu kosmosning ma'lum bir nuqtasidan signalni ajratish imkonini beradi.
Doppler effektidan foydalanadigan qurilmalar yurak-qon tomir tizimi kasalliklarini tashxislash uchun ishlatiladi (ta'rif
yurak qismlari va qon tomirlari devorlarining harakati), akusherlikda (homilalik yurak urishini o'rganish), qon oqimini o'rganish va boshqalar.
Organlar chegaradosh bo'lgan qizilo'ngach orqali tekshiriladi.
Ultrasonik va rentgen "uzatishlari" ni taqqoslash
Ba'zi hollarda ultratovush transilluminatsiyasi rentgen nuriga nisbatan afzalliklarga ega. Buning sababi shundaki rentgen nurlari"yumshoq" fonida "qattiq" to'qimalarning aniq tasvirini berish. Shunday qilib, masalan, suyaklar yumshoq to'qimalar fonida aniq ko'rinadi. Boshqa yumshoq to'qimalar fonida (masalan, mushaklar fonida qon tomir) yumshoq to'qimalarning rentgen tasvirini olish uchun tomirni rentgen nurlarini yaxshi yutadigan modda bilan to'ldirish kerak (kontrast modda). Ultrasonik transilluminatsiya, allaqachon ko'rsatilgan xususiyatlar tufayli, bu holda kontrastli vositalardan foydalanmasdan tasvirni beradi.
X-ray tekshiruvi bilan zichlik farqi 10% gacha, ultratovush bilan - 1% gacha farqlanadi.
5.6. Infratovush va uning manbalari
infratovush- elastik tebranishlar va chastotalar odamlarga eshitiladigan chastota diapazonidan past bo'lgan to'lqinlar. Odatda, infratovush diapazonining yuqori chegarasi sifatida 16-20 Gts olinadi. Bunday ta'rif shartli hisoblanadi, chunki etarli intensivlik bilan eshitish idroki bir necha Gts chastotalarda ham sodir bo'ladi, garchi bu holda hissiyotning tonal xususiyati yo'qoladi va faqat tebranishlarning individual davrlari ajralib turadi. Infratovushning pastki chastota chegarasi noaniq; hozirgi vaqtda uning tadqiqot sohasi taxminan 0,001 Gts gacha cho'zilgan.
Infratovush toʻlqinlari havo va suv muhitida, shuningdek, yer qobigʻida (seysmik toʻlqinlar) tarqaladi. Infratovushning asosiy xususiyati past chastotasi tufayli past yutilishdir. Chuqur dengizda va atmosferada er sathida tarqalayotganda, 10-20 Gts chastotali infrasonik to'lqinlar 1000 km masofada bir necha desibeldan ko'p bo'lmagan darajada zaiflashadi. Ma'lumki, tovushlar
vulqon otilishi va atom portlashlari dunyo bo'ylab qayta-qayta aylanib chiqishi mumkin. Katta to'lqin uzunligi tufayli infratovushning tarqalishi kam. Tabiiy muhitda sezilarli sochilish faqat juda katta ob'ektlar - tepaliklar, tog'lar, baland binolar tomonidan yaratiladi.
Infratovushning tabiiy manbalari meteorologik, seysmik va vulkanik hodisalardir. Infratovush atmosfera va okeanlardagi turbulent bosimning oʻzgarishi, shamol, dengiz toʻlqinlari (shu jumladan, toʻlqinlar), sharsharalar, zilzilalar va koʻchkilar natijasida hosil boʻladi.
Inson faoliyati bilan bog'liq bo'lgan infratovush manbalari portlashlar, o'q ovozlari, tovushdan tez uchadigan samolyotlarning zarba to'lqinlari, qoziq haydovchilari, reaktiv dvigatellarning zarbalari va boshqalardir. Infratovush dvigatellar va texnologik asbob-uskunalarning shovqinida mavjud. Sanoat va maishiy qo'zg'atuvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan qurilish tebranishlari, qoida tariqasida, infrasonik komponentlarni o'z ichiga oladi. Transport shovqini atrof-muhitning infrasonik ifloslanishiga katta hissa qo'shadi. Masalan, soatiga 100 km tezlikda harakatlanadigan avtomobillar intensivlik darajasi 100 dB gacha bo'lgan infratovushlarni yaratadilar. Katta kemalarning dvigatel bo'linmasida ishlaydigan dvigatellar tomonidan yaratilgan, chastotasi 7-13 Gts va intensivlik darajasi 115 dB bo'lgan infrasonik tebranishlar qayd etilgan. Ko'p qavatli binolarning yuqori qavatlarida, ayniqsa kuchli shamolda, infratovush intensivligi darajasiga etadi.
Infratovushni izolyatsiya qilish deyarli mumkin emas - past chastotalarda barcha tovushni yutuvchi materiallar o'z samaradorligini deyarli butunlay yo'qotadi.
5.7. Infratovushning odamlarga ta'siri. Tibbiyotda infratovushlardan foydalanish
Qoida tariqasida, infratovush insonga salbiy ta'sir ko'rsatadi: bu tushkun kayfiyat, charchoq, bosh og'rig'i, tirnash xususiyati keltirib chiqaradi. Past intensivlikdagi infratovushlarga duchor bo'lgan odamda "dengiz kasalligi", ko'ngil aynishi, bosh aylanishi belgilari paydo bo'ladi. Bosh og'rig'i bor, charchoq kuchayadi, eshitish zaiflashadi. 2-5 Gts chastotada
va 100-125 dB intensivlik darajasi, sub'ektiv reaktsiya quloqdagi bosim hissi, yutish qiyinligi, ovozning majburiy modulyatsiyasi va nutqda qiyinchilikka kamayadi. Infratovushning ta'siri ko'rishga salbiy ta'sir qiladi: ko'rish funktsiyalari yomonlashadi, ko'rish keskinligi pasayadi, ko'rish maydoni torayadi, moslashish qobiliyati zaiflashadi va kuzatilgan ob'ektni ko'z bilan mahkamlash barqarorligi buziladi.
100 dB intensivlik darajasida 2-15 Gts chastotali shovqin o'q ko'rsatkichlarini kuzatish xatosining oshishiga olib keladi. Ko'z olmasining konvulsiv burishishi, muvozanat organlari faoliyatining buzilishi mavjud.
Mashg‘ulotlar davomida infratovush ta’sirida uchuvchilar va kosmonavtlar hatto oddiy arifmetik masalalarni ham sekin yechdilar.
Iqlim sharoitlari bilan izohlanadigan yomon ob-havo sharoitida odamlarning holatidagi turli xil anomaliyalar aslida infrasonik to'lqinlar ta'sirining natijasidir, degan taxmin mavjud.
O'rtacha intensivlikda (140-155 dB) hushidan ketish va ko'rishning vaqtincha yo'qolishi mumkin. Yuqori intensivlikda (taxminan 180 dB) falaj halokatli oqibatlarga olib kelishi mumkin.
Infratovushning salbiy ta'siri inson tanasining ayrim a'zolari va qismlarining tabiiy tebranish chastotalari infratovush mintaqasida joylashganligi bilan bog'liq deb taxmin qilinadi. Bu istalmagan rezonans hodisalarini keltirib chiqaradi. Biz inson uchun tabiiy tebranishlarning ba'zi chastotalarini ko'rsatamiz:
Inson tanasi moyil holatda - (3-4) Hz;
Ko'krak qafasi - (5-8) Hz;
Qorin bo'shlig'i - (3-4) Hz;
Ko'zlar - (12-27) Hz.
Infratovushning yurakka ta'siri ayniqsa zararli. Etarli quvvat bilan yurak mushaklarining majburiy tebranishlari paydo bo'ladi. Rezonansda (6-7 Hz) ularning amplitudasi ortadi, bu esa qon ketishiga olib kelishi mumkin.
Tibbiyotda infratovushlardan foydalanish
DA o'tgan yillar infratovushlar tibbiyot amaliyotida keng qo'llanila boshlandi. Shunday qilib, oftalmologiyada infratovush to'lqinlari
12 Gts gacha bo'lgan chastotalar miyopiyani davolashda qo'llaniladi. Ko'z qovoqlari kasalliklarini davolashda infratovush fonoforez (5.9-rasm), shuningdek, yara yuzalarini tozalash, ko'z qovoqlarida gemodinamikani va regeneratsiyani yaxshilash, massaj (5.10-rasm) va boshqalar uchun ishlatiladi.
5.9-rasmda yangi tug'ilgan chaqaloqlarda lakrimal kanallarning rivojlanishidagi anomaliyani davolash uchun infratovushlardan foydalanish ko'rsatilgan.
Davolashning bosqichlaridan birida lakrimal sumka massaj qilinadi. Bunday holda, infratovush generatori lakrimal qopda ortiqcha bosim hosil qiladi, bu esa lakrimal kanaldagi embrion to'qimalarining yorilishiga yordam beradi.
Guruch. 5.9. Infratovushli fonoforez sxemasi
Guruch. 5.10. Lakrimal qop massaji
5.8. Asosiy tushunchalar va formulalar. jadvallar
5.1-jadval. 1 MGts chastotada yutilish koeffitsienti va yarim yutilish chuqurligi
5.2-jadval. Turli to'qimalarning chegaralarida aks ettirish koeffitsienti
5.9. Vazifalar
1. To'lqinlarning kichik bir xillikdan aks etishi ularning o'lchamlari to'lqin uzunligidan oshib ketganda sezilarli bo'ladi. n = 5 MGts chastotada ultratovush diagnostikasi bilan aniqlanishi mumkin bo'lgan buyrak toshining minimal hajmini d baholang. Ultrasonik to'lqinlarning tezligi v= 1500 m/s.
Qaror
Keling, to'lqin uzunligini topamiz: l \u003d v / n \u003d 1500 / (5 * 10 6) \u003d 0,0003 m \u003d 0,3 mm. d > l.
Javob: d > 0,3 mm.
2. Ba'zi fizioterapevtik muolajalarda ultratovush chastotasi n = 800 kHz va intensivlik I = 1 Vt / sm 2 qo'llaniladi. Yumshoq to‘qimalar molekulalarining tebranish amplitudasini toping.
Qaror
Mexanik to'lqinlarning intensivligi (2.6) formula bilan aniqlanadi.
Yumshoq to'qimalarning zichligi r « 1000 kg/m 3 .
dumaloq chastota ō \u003d 2pn ≈ 2x3,14x800x10 3 ≈ 5x10 6 s -1;
yumshoq to'qimalarda ultratovush tezligi ν ≈ 1500 m/s.
Intensivlikni SI ga aylantirish kerak: I \u003d 1 Vt / sm 2 \u003d 10 4 Vt / m 2.
Oxirgi formuladagi raqamli qiymatlarni almashtirib, biz quyidagilarni topamiz:
Ultratovush tekshiruvi paytida molekulalarning bunday kichik siljishi uning ta'siri hujayra darajasida namoyon bo'lishini ko'rsatadi. Javob: A = 0,023 mkm.
3. Chelik qismlar sifati ultratovushli nuqsonlarni aniqlash moslamasi bilan tekshiriladi. Qismning qaysi chuqurligida h yorilish aniqlangan va 0,1 ms va 0,2 ms dan keyin ultratovush signali chiqarilgandan keyin ikkita aks ettirilgan signal qabul qilingan bo'lsa, uning qalinligi d qancha? Po'latda ultratovush to'lqinining tarqalish tezligi teng v= 5200 m/s.
Qaror
2h = tv →h = tv/2. Javob: h = 26 sm; d = 52 sm.
