Действие ультразвука на ткани организма.
Ультразвук может оказывать на ткани организма механическое, тепловое и химическое действие. Терапевтический эффект достигается совместным действием этих факторов.
Тепловое действие ультразвука в жидкостях и в мягких тканях обусловлено тем, что в таких средах, охваченных ультразвуковыми колебаниями, соседствует множество тонких слоев вещества, имеющих большие отличия в скорости их движения, вплоть до движения соседних слоев в противоположных направлениях. Поэтому силы вязкого трения между слоями могут быть весьма существенны. Механическая работа этих сил во всем объеме «озвученной» среды и есть тепловая энергия, выделенная в этом объеме.
Аналогия: в холодную погоду мы интенсивно трем руки.
Чем больше частота ультразвука, тем больше перепады скоростей в слоях вещества, больше коэффициент его ослабления, больше тепловой эффект.
Обращаем Ваше внимание на значительный, иногда опасный тепловой эффект, возникающий на границах раздела тканей с большой разностью волновых сопротивлениях. В таких случаях коэффициент отражения ультразвукового луча близок к единице , и интенсивность отраженного луча почти равна интенсивности падающего луча. Поэтому при наложении отраженного луча на падающий, благодаря одинаковости фаз колебаний в этих лучах, результатом их интерференции становятся колебания почти что удвоенной амплитуды. Энергия колебаний пропорциональна квадрату амплитуды, так что в областях, примыкающих к границам раздела с большим коэффициентом отражения, тепловое действие ультразвука наиболее интенсивно. При вводе ультразвука в организм обсуждаемое усиление теплового действия происходит вне организма, и оно не ощутимо. А вот на выходе из организма оно может быть вполне ощутимо. Например, если ультразвуковой излучатель прислонить к мокрой ладони, то вскоре с тыльной стороны ладони появится ощущение, похожее на боль ожога.
В онкологии: ультразвуковая гипертермия – локальный контролируемый нагрев нежелательных структур до температуры 41 -44 ОС без перегрева соседних тканей – может достигаться фокусировкой ультразвукового потока, либо пропусканием нескольких потоков излучения неопасной интенсивности, с их пересечением на нежелательных структурах, где их тепловое действие суммируется.
Терапевтическая процедура, основанная на механическом действии ультразвука – микромассаж. Ультразвук создает в тканях высокочастотные локальные пульсации давления. На любом расположенном вдоль УЗ-луча отрезке протяженностью, равной длине волны, сосуществуют: зона повышенного давления (зона сжатия) и зона пониженного давления (зона растяжения). Спустя каждые полпериода зоны повышенного давления становятся зонами давления пониженного, и наоборот. Длина волны ультразвука в мягких тканях при частоте 1 МГц равна 1,5 мм. Так что зоны сжатия и расширения - действительно зоны локальные, клеточного и субклеточного масштаба. Результаты подобных пульсаций давления зависят от их амплитуды, то есть от интенсивности ультразвука. При низкой интенсивности, не более 1 Вт/см2, увеличивается проницаемость клеточных мембран, улучшаются процессы тканевого обмена, и в целом достигается положительный эффект. Малые по интенсивности и длительности терапевтические УЗ-дозы оказывают болеутоляющее, сосудорасширяющее, рассасывающее действие, стимулирующее восстановление поврежденных органов и тканей.
Малыми дозами УЗ-излучения осуществляют массаж сердца и легких, мышечных тканей.
При малых интенсивностях ультразвука микромассаж сопровождается слабым локальным нагревом тканей на доли градуса. Это, как правило, дополнительно стимулирует нормальное протекание физиологических процессов. Но нужна осторожность: при длительном воздействии может наступить перегрев тканей и от ультразвука малой интенсивности. Перегрев возможен, если локальное ежесекундное тепловыделение превосходит ежесекундный теплоотвод, и это длится достаточно долго.
Ультразвуковые ингаляторы – простые и компактные устройства, в которых ультразвук создает из лечебного раствора тонкодисперсный туман, вдыхаемый при ингаляции.
Фонофорез (сонофорез, ультрафонофорез) — это терапевтический метод воздействия на организм, в котором так же сочетаются эффекты механического и теплового действия ультразвука. Он применяется для введения в ткани организма лечебных или косметических препаратов. Вводимый препарат смешивается с контактным гелем для ввода ультразвука в ткани организма. Ультразвуковой излучатель может работать в постоянном режиме (интенсивность порядка 0,5 - 2 Вт/см2), либо в импульсном (0,1 - 3 Вт/см2). При импульсном режиме тепловой эффект воздействия меньше, и это важно для предотвращения перегрева тканей.
Фонофорез аналогичен электрофорезу. При электрофорезе лекарственный препарат, имеющий вследствие диссоциации ионную структуру, внедряется в ткани организма под действием электрического поля. При фонофорезе ультразвук внедряет в ткани хоть ионы, хоть нейтральные частицы.
Кавитация – явление возникновения пустот в виде пузырьков, заполненных газом или насыщенным паром, в жидкости, имеющей пониженное давление.
В зонах разрежения в жидкости возникают зоны пониженного давления, провоцирующие появление в жидкостях деформации растяжения. А на растяжение жидкости работать не умеют: недостаточно велики силы межмолекулярных взаимодействий. Поэтому в зонах пониженного давления жидкость может разорваться, и в ней могут образовываться микрополости, заполненные насыщенным паром. Возникает явление кавитации.
Cavity (лат.) – пустота. Размеры кавитационных пузырьков невелики: доли миллиметра.
Кавитационные пузырьки, возникнув в зоне пониженного давления, оказываются, спустя полпериода, в зоне повышенного давления, и происходит их схлопывание – сокращение до нулевых размеров. Заполняющий их насыщенный пар опять становится жидкостью. При этом происходит сближение его диаметрально противоположных поверхностей с очень большой, и все возрастающей скоростью, и гидравлический удар – резкий всплеск давления, который способен разрушать не только клетки или микроорганизмы, но и металлы. Есть даже способ контроля интенсивности кавитации по количеству дырочек, возникающих в металлической фольге за одно погружение в жидкость.
В зонах возникновения кавитации существенно возрастает коэффициент поглощения УЗ-излучения, интенсивно идут процессы перемешивания и перехода энергии механических колебаний в тепловую.
Кавитационный режим действия ультразвука на ткани организма – в основе эффективной методики безоперационной ультразвуковой липосакции. В этой методике разрушение жировых тканей производится низкочастотным ультразвуком (20 – 100 кГц).
В фармацевтических производствах кавитационное дробление и перемешивание разнородных препаратов применяется для получения лечебных эмульсий, которые другими способами не изготовить.
Ультразвуковые скальпели в хирургии. Наложение УЗ-колебаний на хирургические инструменты (скальпели, пилки, иглы) существенно снижает усилия резания, уменьшает болевые ощущения, оказывает стерилизующее и кровоостанавливающее действие. Амплитуда колебаний режущего инструмента при частоте 20 -50 кГц составляет 20-50 мкм. Подобные скальпели позволяют проводить операции в дыхательных органах без вскрытия грудной клетки, операции в пищеводе и на кровеносных сосудах. Вводя длинный и тонкий УЗ-скальпель в вену, можно разрушить в ней холестериновые утолщения.
В другой разновидности УЗ-скальпелей ультразвук накладывается непосредственно на разрезаемые ткани, Происходит кавитационная деструкция тканей под действием ультразвука высокой интенсивности, достигаемой его фокусировкой на зоне разреза.
Аналогия: в лазерном скальпеле луч тоже фокусируется на зоне разреза.
В урологии механическое действие ультразвука используется для дробления камней в мочевых путях; тем самым и в этих обстоятельствах отпадает необходимость в операции.
При сложных переломах может применяться ультразвуковой остеосинтез. Область перелома заполняют измельченной костной тканью, смешанной с жидким полимером (циакрин), который под действием ультразвука быстро полимеризуется (химическое действие ультразвука). После УЗ-облучения образуется прочный сварной шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной тканью.
БИОАКУСТИКА. ИНФРАЗВУК.
Инфразвук - это звуковые волны, частота которых ниже области слышимых человеком частот (от латинского infra – ниже, под).
Верхняя частотная граница инфразвука - 16 Гц, нижняя - точно не установлена. В настоящее время исследуются инфразвуковые колебания с частотой до тысячных долей одного герца.
Если частота колебаний ν=0.001 Гц, то их период: Т = 1000 с= 16,7 мин.
Утверждение о том, что 16 Гц – частотная граница между звуком и инфразвуком, - достаточно условное: установлено, что при высокой интенсивности инфразвука слуховое ощущение возникает и на частотах в несколько герц. Правда, эти ощущения необычны: вместо ощущения тона – лишь способность различать отдельные циклы.
Не исключено, что на инфразвук мы реагируем и «в обход» органов слуха: неосознанно используем такие протяженные элементы, как позвоночник и диафрагма.
Инфразвуковые волны распространяются в земной коре, в воздушной и в водной среде.
Интенсивность инфразвука можно измерять в Вт/м2 и в единицах децибельной шкалы.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!