Применение ультразвука: УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ И МЕДИЦИНЕ

Содержание

Что такое ультразвук? Применение ультразвука в технике и медицине

21-й век - век радиоэлектроники, атома, покорения космоса и ультразвука. Сравнительно молода в наши дни наука об ультразвуке. В конце 19 века П. Н. Лебедев, русский ученый-физиолог, провел первые его исследования. После этого ультразвуком начали заниматься многие выдающиеся ученые.

Что такое ультразвук?

Ультразвук - это распространяющееся волнообразно колебательное движение, которое совершают частицы среды. Он имеет свои особенности, по которым отличается от звуков слышимого диапазона. Сравнительно легко в ультразвуковом диапазоне получить направленное излучение. К тому же он хорошо фокусируется, и в результате этого повышается интенсивность совершаемых колебаний. При распространении в твердых телах, жидкостях и газах ультразвук рождает интересные явления, нашедшие практическое применение во многих областях техники и науки. Вот что такое ультразвук, роль которого в различных сферах жизни сегодня очень велика.

Роль ультразвука в науке и практике

Ультразвук в последние годы стал играть в научных исследованиях все большую роль. Были успешно проведены экспериментальные и теоретические изыскания в области акустических течений и ультразвуковой кавитации, что позволило ученым разработать технологические процессы, которые протекают при воздействии в жидкой фазе ультразвука. Он является мощным методом исследования разнообразных явлений и в такой области знания, как физика. Ультразвук применяется, например, в физике полупроводников и твердого тела. Сегодня формируется отдельное направление химии, получившее название "ультразвуковая химия". Ее применение позволяет ускорить множество химико-технологических процессов. Зародилась также молекулярная акустика - новый раздел акустики, который изучает молекулярное взаимодействие с веществом звуковых волн. Появились новые сферы применения ультразвука: голография, интроскопия, акустоэлектроника, ультразвуковая фазомерия, квантовая акустика.

Помимо экспериментальных и теоретических работ в этой области, сегодня было выполнено множество практических. Разработаны специальные и универсальные ультразвуковые станки, установки, которые работают под повышенным статическим давлением и др. Внедрены в производство ультразвуковые автоматические установки, включенные в поточные линии, что позволяет существенно повысить производительность труда.

Подробнее об ультразвуке

Расскажем подробнее о том, что такое ультразвук. Мы уже говорили о том, что это упругие волны и колебания. Частота ультразвука составляет более 15-20 кГц. Субъективными свойствами нашего слуха определяется нижняя граница ультразвуковых частот, которая отделяет ее от частоты слышимого звука. Эта граница, таким образом, является условной, и каждый из нас по-разному определяет, что такое ультразвук. Верхняя граница обозначена упругими волнами, их физической природой. Они распространяются только в материальной среде, то есть длина волны должна быть существенно больше, чем длина свободного пробега имеющихся в газе молекул или же межатомных расстояний в твердых телах и жидкостях. При нормальном давлении в газах верхняя граница частот УЗ - 109 Гц, а твердых телах и жидкостях - 1012-1013 Гц.

Источники ультразвука

Ультразвук в природе встречается и как компонент множества естественных шумов (водопада, ветра, дождя, гальки, перекатываемой прибоем, а также в сопровождающих разряды грозы звуках и т. д.), и как неотъемлемая часть животного мира. Им некоторые виды животных пользуются для ориентировки в пространстве, обнаружения препятствий. Известно, кроме того, что ультразвук в природе используют дельфины (в основном частоты от 80 до 100 кГц). Очень большой при этом может быть мощность излучаемых ими локационных сигналов. Известно, что дельфины способны обнаруживать косяки рыб, находящиеся на расстоянии до километра от них.

Излучатели (источники) ультразвука делятся на 2 большие группы. Первая - это генераторы, в которых колебания возбуждаются из-за наличия в них препятствий, установленных на пути движения постоянного потока - струи жидкости или газа. Вторая группа, в которую можно объединить источники ультразвука, - электроакустические преобразователи, которые превращают заданные колебания тока или электрического напряжения в механическое колебание, совершаемое твердым телом, излучающее акустические волны в окружающую среду.

Приемники ультразвука

На средних и низких частотах приемниками ультразвука выступают чаще всего пьезоэлектрического типа электроакустические преобразователи. Они могут воспроизводить форму полученного акустического сигнала, представленную как временная зависимость звукового давления. Приборы могут быть либо широкополосными, либо резонансными - в зависимости от того, для каких условий применения они предназначены. Термические приемники используют для получения характеристик звукового поля, усредненных по времени. Они представляют собой покрытые звукопоглощающим веществом термисторы или термопары. Звуковое давление и интенсивность можно оценивать также оптическими методами, такими как дифракция света на УЗ.

Где применяется ультразвук?

Существует множество сфер его применения, при этом используются различные особенности ультразвука. Эти сферы можно разбить условно на три направления. Первое из них связано с получением посредством УЗ-волн различной информации. Второе направление - активное воздействие его на вещество. А третье связано с передачей и обработкой сигналов. УЗ определенного диапазона частот используется в каждом конкретном случае. Мы расскажем только о некоторых из множества областей, в которых он нашел свое применение.

Очистка с помощью ультразвука

Качество такой очистки нельзя сравнить с другими способами. При полоскании деталей, к примеру, на поверхности их сохраняется до 80% загрязнений, около 55 % - при вибрационной очистке, около 20 % - при ручной, а при ультразвуковой остается не более 0,5 % загрязнений. Детали, которые имеют сложную форму, возможно хорошо очистить лишь с помощью ультразвука. Важным преимуществом его использования является высокая производительность, а также малые затраты физического труда. Более того, можно заменить дорогостоящие и огнеопасные органические растворители дешевыми и безопасными водными растворами, применять жидкий фреон и др.

Серьезная проблема - загрязнение воздуха копотью, дымом, пылью, окислами металлов и т. д. Можно использовать ультразвуковой способ очистки воздуха и газа в газоотводах независимо от влажности среды и температуры. Если УЗ-излучатель поместить в пылеосадочную камеру, в сотни раз увеличится эффективность ее действия. В чем же заключается сущность такой очистки? Беспорядочно движущиеся в воздухе пылинки сильнее и чаще ударяются друг о друга под действием ультразвуковых колебаний. При этом размер их увеличивается за счет того, что они сливаются. Коагуляцией называется процесс укрупнения частиц. Специальными фильтрами улавливаются утяжеленные и укрупненные их скопления.

Механическая обработка хрупких и сверхтвердых материалов

Если ввести между обрабатываемой деталью и рабочей поверхностью инструмента, использующего ультразвук, абразивный материал, то частицы абразива при работе излучателя станут воздействовать на поверхность этой детали. При этом разрушается материал и удаляется, подвергаясь обработке под действием множества направленных микроударов. Кинематика обработки складывается из основного движения - резания, то есть совершаемых инструментом продольных колебаний, и вспомогательного - движения подачи, которые осуществляет аппарат.

Ультразвук может проделывать различные работы. Для абразивных зерен источником энергии являются продольные колебания. Они и разрушают обрабатываемый материал. Движение подачи (вспомогательное) может быть круговым, поперечным и продольным. Обработка с помощью ультразвука имеет большую точность. В зависимости от того, какую зернистость имеет абразив, она составляет от 50 до 1 мк. Используя инструменты разной формы, можно делать не только отверстия, но также и сложные вырезы, криволинейные оси, гравировать, шлифовать, изготовлять матрицы и даже сверлить алмаз. Используемые как абразив материалы - корунд, алмаз, кварцевый песок, кремень.

Ультразвук в радиоэлектронике

Ультразвук в технике часто используется в области радиоэлектроники. В этой сфере часто появляется необходимость задержать электрический сигнал относительно какого-то другого. Ученые нашли удачное решение, предложив использовать ультразвуковые линии задержки (сокращенно - ЛЗ). Их действие основано на том, что электрические импульсы преобразуются в ультразвуковые механические колебания. Как же это происходит? Дело в том, что скорость ультразвука существенно меньше, чем та, которую развивают электромагнитные колебания. Импульс напряжения после обратного преобразования в электрические механических колебаний будет задержан на выходе линии относительно импульса входного.

Пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи используют для преобразования колебаний электрических в механические и обратно. ЛЗ соответственно этому делятся на пьезоэлектрические и магнитострикционные.

Ультразвук в медицине

Различные виды ультразвука применяются для воздействия на живые организмы. В медицинской практике его использование сейчас очень популярно. Оно основывается на эффектах, которые возникают в биологических тканях тогда, когда через них проходит ультразвук. Волны вызывают колебания частиц среды, что создает своеобразный микромассаж тканей. А поглощение ультразвука ведет к их локальному нагреванию. Вместе с тем в биологических средах происходят определенные физико-химические превращения. Эти явления в случае умеренной интенсивности звука необратимых повреждений не вызывают. Они только улучшают обмен веществ, а значит и способствуют жизнедеятельности подверженного им организма. Такие явления применяются в УЗ-вой терапии.

Ультразвук в хирургии

Кавитация и сильное нагревание при больших интенсивностях приводят к разрушению тканей. Данный эффект применяется сегодня в хирургии. Фокусный ультразвук используют для хирургических операций, что позволяет осуществлять локальные разрушения в самых глубинных структурах (к примеру, мозга), не повреждая при этом окружающие. В хирургии также используются ультразвуковые инструменты, в которых рабочий конец имеет вид пилки, скальпеля, иглы. Колебания, накладываемые на них, придают новые качества этим приборам. Требуемое усилие значительно снижается, следовательно, уменьшается травматизм операции. К тому же проявляется обезболивающий и кровоостанавливающий эффект. Воздействие тупым инструментом с применением ультразвука используется для разрушения появившихся в организме некоторых видов новообразований.

Воздействие на биологические ткани осуществляется для разрушения микроорганизмов и используется в процессах стерилизации лекарственных средств и медицинских инструментов.

Исследование внутренних органов

В основном речь идет об исследовании брюшной полости. Для этой цели используется специальный аппарат. Ультразвук может применяться для нахождения и распознавания различных аномалий тканей и анатомических структур. Задача зачастую такова: существует подозрение на наличие злокачественного образования и требуется отличить его от образования доброкачественного или инфекционного.

Ультразвук полезен при исследовании печени и для решения других задач, к которым относится обнаружение непроходимости и заболеваний желчных протоков, а также исследование желчного пузыря для выявления наличия в нем камней и других патологий. Кроме того, может применяться исследование цирроза и других диффузных доброкачественных заболеваний печени.

В области гинекологии, главным образом при анализе яичников и матки, применение ультразвука является в течение длительного времени главным направлением, в котором оно осуществляется особенно успешно. Зачастую здесь также нужна дифференциация доброкачественных и злокачественных образований, что требует обычно наилучшего контрастного и пространственного разрешения. Подобные заключения могут быть полезны и при исследовании множества других внутренних органов.

Применение ультразвука в стоматологии

Ультразвук также нашел свое применение и в стоматологии, где он используется для удаления зубного камня. Он позволяет быстро, бескровно и безболезненно снять налет и камень. При этом слизистая полость рта не травмируется, а "карманы" полости обеззараживаются. Вместо боли пациент испытывает ощущение теплоты.

это что? Ультразвук в медицине. Лечение ультразвуком

Несмотря на то что исследования ультразвуковых волн начались более ста лет назад, только последние полвека они стали широко использоваться в различных областях человеческой деятельности. Это связано с активным развитием как квантового и нелинейного разделов акустики, так и квантовой электроники и физики твердого тела. Сегодня ультразвук – это не просто обозначение высокочастотной области акустических волн, а целое научное направление в современной физике и биологии, с которым связаны промышленные, информационные и измерительные технологии, а также диагностические, хирургические и лечебные методы современной медицины.

Что это?

Все звуковые волны можно подразделить на слышимые человеком — это частоты от 16 до 18 тыс. Гц, и те, которые находятся вне диапазона людского восприятия — инфра- и ультразвук. Под инфразвуком понимаются волны аналогичные звуковым, но с частотами, ниже воспринимаемых человеческим ухом. Верхней границей инфразвуковой области считается 16 Гц, а нижней - 0,001 Гц.

Ультразвук – это тоже звуковые волны, но только их частота выше, чем может воспринять слуховой аппарат человека. Как правило, под ними понимают частоты от 20 до 106 кГц. Верхняя их граница зависит от среды, в которых эти волны распространяются. Так, в газовой среде предел составляет 106 кГц, а в твердых телах и жидкостях он достигает отметки в 1010 кГц. В шуме дождя, ветра или водопада, грозовых разрядах и в шуршании перекатываемой морской волной гальки есть ультразвуковые компоненты. Именно благодаря способности воспринимать и анализировать волны ультразвукового диапазона киты и дельфины, летучие мыши и ночные насекомые ориентируются в пространстве.

Немного истории

Первые исследования ультразвука (УЗ) были проведены еще в начале XIX века французским ученым Ф. Саваром (F. Savart), стремившимся выяснить верхний частотный предел слышимости человеческого слухового аппарата. В дальнейшем изучением ультразвуковых волн занимались такие известные ученые, как немец В. Вин, англичанин Ф. Гальтон, русский П. Лебедев с группой учеников.

В 1916 году физик из Франции П. Ланжевен, в сотрудничестве с русским ученым-эмигрантом Константином Шиловским, смог использовать кварц для приема и излучения ультразвука для морских измерений и обнаружения подводных объектов, что позволило исследователям создать первый гидролокатор, состоявший из излучателя и приемника ультразвука.

В 1925 году американец В. Пирс создал прибор, называемый сегодня интерферометром Пирса, измеряющий с большой точностью скорости и поглощение ультразвука в жидких и газовых средах. В 1928 году советский ученый С. Соколов первым стал использовать ультразвуковые волны для обнаружения различных дефектов в твердых, в том числе и металлических, телах.

В послевоенные 50-60-е годы, на основе теоретических разработок коллектива советских ученых, возглавляемых Л. Д. Розенбергом, начинается широкое применение УЗ в различных промышленных и технологических областях. В это же время, благодаря работам английских и американских ученых, а также исследованиям советских исследователей, таких как Р. В. Хохлова, В. А. Красильникова и многих других, быстро развивается такая научная дисциплина, как нелинейная акустика.

Примерно тогда же предпринимаются первые попытки американцев использовать ультразвук в медицине.

Советский ученый Соколов еще в конце сороковых годов прошлого века разработал теоретическое описание прибора, предназначенного для визуализации непрозрачных объектов - «ультразвукового» микроскопа. Основываясь на этих работах, в середине 70-х годов специалисты из Стэндфордского университета создали прототип сканирующего акустического микроскопа.

Особенности

Имея общую природу, волны слышимого диапазона, равно как и ультразвуковые, подчиняются физическим законам. Но у ультразвука есть ряд особенностей, позволяющих широко его использовать в различных областях науки, медицины и техники:

1. Малая длина волны. Для наиболее низкого ультразвукового диапазона она не превышает нескольких сантиметров, обуславливая лучевой характер распространения сигнала. При этом волна фокусируется и распространяется линейными пучками.

2. Незначительный период колебаний, благодаря чему ультразвук можно излучать импульсно.

3. В различных средах ультразвуковые колебания с длиной волны, не превышающей 10 мм, обладают свойствами, аналогичными световым лучам, что позволяет фокусировать колебания, формировать направленное излучение, то есть не только посылать в нужном направлении энергию, но и сосредотачивать ее в необходимом объеме.

4. При малой амплитуде существует возможность получения высоких значений энергии колебаний, что позволяет создавать высокоэнергетические ультразвуковые поля и пучки без использования крупногабаритной аппаратуры.

5. Под воздействием ультразвука на среду возникает множество специфических физических, биологических, химических и медицинских эффектов, таких как:
  • диспергирование;
  • кавитация;
  • дегазация;
  • локальный нагрев;
  • дезинфекция и мн. др.

Виды

Все ультразвуковые частоты подразделяются на три вида:

  • УНЧ – низкие, с диапазоном от 20 до 100 кГц;
  • УСЧ – среднечастотные - от 0,1 до 10 МГц;
  • УЗВЧ – высокочастотные - от 10 до 1000 МГц.

Сегодня практическое использование ультразвука – это прежде всего применение волн малой интенсивности для измерений, контроля и исследований внутренней структуры различных материалов и изделий. Высокочастотные используются для активного воздействия на различные вещества, что позволяет изменять их свойства и структуру. Диагностика и лечение ультразвуком многих заболеваний (при помощи различных частот) является отдельным и активно развивающимся направлением современной медицины.

Где применяется?

В последние десятилетия ультразвуком интересуются не только научные теоретики, но и практики, все более активно внедряющие его в различные виды человеческой деятельности. Сегодня ультразвуковые установки используются для:

Получение информации о веществах и материалах

Мероприятия

Частота в кГц

от

до

Исследование состава и свойств веществ

твердые тела

10

106

жидкости

103

105

газы

10

103

Контроль размеров и уровней

10

103

Гидролокация

1

100

Дефектоскопия

100

105

Медицинская диагностика

103

105

Воздействия

на вещества

Пайка и металлизация

10

100

Сварка

10

100

Пластическое деформирование

10

100

Механическая обработка

10

100

Эмульгирование

10

104

Кристаллизация

10

100

Распыление

10-100

103-104

Коагуляция аэрозолей

1

100

Диспергирование

10

100

Очистка

10

100

Химические процессы

10

100

Воздействие на горение

1

100

Хирургия

10 до 100

103 до 104

Терапия

103

104

Обработка и управление сигналами

Акустоэлектронные преобразователи

103

107

Фильтры

10

105

Линии задержки

103

107

Акустооптические устройства

100

105

В современном мире ультразвук — это важный технологический инструмент в таких промышленных отраслях, как:

  • металлургическая;
  • химическая;
  • сельскохозяйственная;
  • текстильная;
  • пищевая;
  • фармакологическая;
  • машино- и приборостроительная;
  • нефтехимическая, перерабатывающая и другие.

Кроме этого, все более широко используется ультразвук в медицине. Вот об этом мы и поговорим в следующем разделе.

Использование в медицине

В современной практической медицине существует три основных направления использования ультразвука различных частот:

1. Диагностическое.

2. Терапевтическое.

3. Хирургическое.

Рассмотрим более подробно каждое из этих трех направлений.

Диагностика

Одним из наиболее современных и информативных методов медицинской диагностики является ультразвуковой. Его несомненные достоинства - это: минимальное воздействие на человеческие ткани и высокая информативность.

Как уже говорилось, ультразвук — это звуковые волны, распространяющиеся в однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью. Если на их пути находятся области с различными акустическими плотностями, то часть колебаний отражается, а другая часть преломляется, продолжая при этом свое прямолинейное движение. Таким образом, чем больше разница в плотности пограничных сред, тем больше ультразвуковых колебаний отражается. Современные методы ультразвукового исследования можно подразделить на локационные и просвечивающие.

Ультразвуковая локация

В процессе такого исследования регистрируются отраженные от границ сред с различными акустическими плотностями импульсы. При помощи перемещаемого датчика можно установить размер, расположение и форму исследуемого объекта.

Просвечивание

Этот метод основан на том, что различные ткани человеческого организма по-разному поглощают ультразвук. Во время исследования какого-либо внутреннего органа в него направляют волну с определенной интенсивностью, после чего специальным датчиком регистрируют прошедший сигнал с обратной стороны. Картина сканируемого объекта воспроизводится на основе изменения интенсивности сигнала на «входе» и «выходе». Полученная информация обрабатывается и преобразуется компьютером в виде эхограммы (кривой) или сонограммы – двухмерного изображения.

Допплер-метод

Это наиболее активно развивающийся метод диагностики, в котором используются как импульсный, так и непрерывный ультразвук. Допплерография широко применяется в акушерстве, кардиологии и онкологии, так как позволяет отслеживать даже самые незначительные изменения в капиллярах и небольших кровеносных сосудах.

Области применения диагностики

Сегодня ультразвуковые методы визуализации и измерений наиболее широко применяются в таких областях медицины, как:

  • акушерство;
  • офтальмология;
  • кардиология;
  • неврология новорожденных и младенцев;
  • исследование внутренних органов:

- ультразвук почек;

- печени;

- желчного пузыря и протоков;

- женской репродуктивной системы;

  • диагностика наружных и приповерхностных органов (щитовидной и молочных желез).

Использование в терапии

Основное лечебное воздействие ультразвука обусловлено его способностью проникать в человеческие ткани, разогревать и прогревать их, осуществлять микромассаж отдельных участков. УЗ может быть использован как для непосредственного, так и для косвенного воздействия на очаг боли. Кроме того, при определенных условиях эти волны оказывают бактерицидное, противовоспалительное, обезболивающее и спазмолитическое действие. Используемый в терапевтических целях ультразвук условно подразделяют на колебания высокой и низкой интенсивности.

Именно волны низкой интенсивности наиболее широко применяется для стимуляции физиологических реакций или незначительного, не повреждающего нагрева. Лечение ультразвуком дало положительные результаты при таких заболеваниях, как:
  • артрозы;
  • артриты;
  • миалгии;
  • спондилиты;
  • невралгии;
  • варикозные и трофические язвы;
  • болезнь Бехтерева;
  • облитерирующие эндартерииты.

Проводятся исследования, во время которых используется ультразвук для лечения болезни Меньера, эмфиземы легких, язв двенадцатиперстной кишки и желудка, бронхиальной астмы, отосклероза.

Ультразвуковая хирургия

Современная хирургия, использующая ультразвуковые волны, подразделяется на два направления:

- избирательно разрушающая участки ткани особыми управляемыми ультразвуковыми волнами высокой интенсивности с частотами от 106 до 107 Гц;

- использующая хирургический инструмент с наложением ультразвуковых колебаний от 20 до 75 кГц.

Примером избирательной УЗ-хирургии может послужить дробление камней ультразвуком в почках. В процессе такой неинвазивной операции ультразвуковая волна воздействует на камень через кожу, то есть снаружи человеческого тела.

К сожалению, подобный хирургический метод имеет ряд ограничений. Нельзя использовать дробление ультразвуком в следующих случаях:

- беременным женщинам на любом сроке;

- если диаметр камней более двух сантиметров;

- при любых инфекционных заболеваниях;

- при наличии болезней, нарушающих нормальную свертываемость крови;

- в случае тяжелых поражений костной ткани.

Несмотря на то что удаление ультразвуком почечных камней проводится без операционных разрезов, оно довольно болезненное и выполняется под общей или местной анестезией.

Хирургические ультразвуковые инструменты используются не только для менее болезненного рассечения костных и мягких тканей, но и для уменьшения кровопотерь.

Обратим свой взор в сторону стоматологии. Ультразвук камни зубные удаляет менее болезненно, да и все остальные манипуляции врача переносятся гораздо легче. Кроме того, в травматологической и ортопедической практике ультразвук используется для восстановления целостности сломанных костей. Во время таких операций пространство между костными отломками заполняют специальным составом, состоящим из костной стружки и особой жидкой пластмассы, а затем воздействуют ультразвуком, благодаря чему все компоненты крепко соединяются. Те, кто перенес хирургические вмешательства, в ходе которых использовался ультразвук, отзывы оставляют разные - как положительные, так и отрицательные. Однако следует отметить, что довольных пациентов все же больше!

Ультразвук. Применение и работа. Свойства и развитие. Особенности

Ультразвук представляет волны продольного вида, которые имеют частоту колебаний более 20 КГц. Это больше частоты колебаний, воспринимаемых человеческим слуховым аппаратом. Человек же может воспринимать частоты, находящиеся в пределах 16-20 КГц, они называются звуковыми. Ультразвуковые волны выглядят как череда сгущений и разряжений вещества или среды. Благодаря их свойствам они находят широкое применение во многих областях.

Что это

В ультразвуковой диапазон попадают частоты, начиная от 20 тысяч и до нескольких миллиардов герц. Это колебания высокой частоты, которые находятся за областью слышимости ухом человека. Однако ультразвуковые волны вполне воспринимают некоторые виды животных. Это дельфины, киты, крысы и другие млекопитающие.

По физическим свойствам ультразвуковые волны являются упругими, поэтому они не имеют отличий от звуковых. В результате разница между звуковыми и ультразвуковыми колебаниями весьма условна, ведь она зависит от субъективного восприятия слуха человека и равняется верхнему уровню слышимого звука.

Но наличие более высоких частот, а значит и небольшой длины волны, придает ультразвуковым колебаниям определенные особенности:
  • Ультразвуковые частоты имеют разную скорость перемещения через различные вещества, благодаря чему можно с высокой точностью определять свойство протекающих процессов, удельную тепловую емкость газов, а также характеристики твердого тела.
  • Волны значительной интенсивности обладают определенными эффектами, которые подчиняются нелинейной акустике.
  • При движении ультразвуковых волн со значительной мощностью в жидкостной среде возникает явление акустической кавитации. Данное явление очень важно, ведь в результате создается поле пузырьков, которые образуются из субмикроскопических частиц газа или пара в водной или иной среде. Они пульсируют с некоторой частотой и захлопываются с огромным локальным давлением. Это создает сферические ударные волны, что ведет к появлению акустических микроскопических потоков. Благодаря использованию этого явления ученые научились очищать загрязненные детали, а также создавать торпеды, которые движутся в воде быстрее скорости звука.
  • Ультразвук может быть сфокусирован и сконцентрирован, что позволяет создавать звуковые рисунки. Это свойство с успехом применяется в голографии и звуковом видении.
  • Ультразвуковая волна вполне может выступать в качестве дифракционной решетки.
Свойства
Ультразвуковые волны по своим свойствам схожи со звуковыми волнами, однако у них есть и специфические особенности:
  • Малая длина волны. Даже для низкой границы длина равняется менее нескольких сантиметров. Такой небольшой размер длины приводит к лучевому характеру перемещения ультразвуковых колебаний. Непосредственно рядом с излучателем волна идет в виде пучка, которая приближается к параметрам излучателя. Однако, оказываясь в условиях неоднородной среды, пучок перемещается как луч света. Он также может отражаться, рассеиваться, преломляться.
  • Малый период колебаний, благодаря чему появляется возможность использования ультразвуковых колебаний в виде импульсов.
  • Ультразвук нельзя услышать и он не создает раздражающего эффекта.
  • При воздействии ультразвуковых колебаний на определенные среды можно добиться получения специфических эффектов. К примеру, можно создать локальный нагрев, дегазацию, обеззаразить среду, кавитацию и многие иные эффекты.
Принцип действия
Для создания ультразвуковых колебаний используются различные устройства:
  • Механические, где в качества источника выступает энергия жидкости или газа.
  • Электромеханические, где ультразвуковая энергия создается из электрической.

В качестве механических излучателей могут выступать свистки и сирены, работающие с помощью воздуха или жидкости. Они удобны и просты, однако у них есть свои минусы. Так коэффициент полезного действия у них находится в пределах 10-20 процентов. Они создают обширный спектр частот с нестабильной амплитудой и частотой. Это ведет к тому, что такие устройства невозможно использовать в условиях, когда требуется точность. Чаще всего их применяют в качестве средств сигнализации.

Электромеханические устройства используют принцип пьезоэлектрического эффекта. Его особенность в том, что при образовании электрозарядов на гранях кристалла происходит его сжимание и растягивание. В результате создаются колебания с частотой, зависящей от периода смены потенциала на поверхностях кристалла.

Кроме преобразователей, которые базируются на пьезоэлектрическом эффекте, могут применяться и магнитострикционные преобразователи. Они используются для создания мощного ультразвукового пучка. Сердечник, который выполнен из магнитострикционного материала, размещенный в проводящей обмотке, изменяет собственную длину согласно форме электрического сигнала, поступающего на обмотку.

Применение

Ультразвук находит широкое применение в самых разнообразных областях.

Чаще всего его используют в следующих направлениях:
  • Получение данных о конкретном веществе.
  • Обработка и передача сигналов.
  • Воздействие на вещество.
Так при помощи ультразвуковых волн изучают:
  • Молекулярные процессы в различных структурах.
  • Определение концентрации веществ в растворах.
  • Определение, состава, прочностных характеристик материалов и так далее.
В ультразвуковой обработке часто используется метод кавитации:
  • Металлизация.
  • Ультразвуковая очистка.
  • Дегазация жидкостей.
  • Диспергирование.
  • Получение аэрозолей.
  • Ультразвуковая стерилизация.
  • Уничтожения микроорганизмов.
  • Интенсификация электрохимических процессов.
Воздействием ультразвуковых волн в промышленности производят следующие технологические операции:
  • Коагуляция.
  • Горение в ультразвуковой среде.
  • Сушка.
  • Сварка.

В медицине ультразвуковые волны используются в терапии и диагностике. В диагностике задействуют локационные методы с применением импульсного излучения. К ним относятся ультразвуковая кардиография, эхоэнцефалография и ряд иных методов. В терапии ультразвуковые волны применяются в качестве методов, основанных на тепловом и механическом воздействии на ткани. К примеру, довольно часто во время операций используют ультразвуковой скальпель.

Также ультразвуковыми колебаниями проводится:

  • Микромассаж структур ткани при помощи вибрации.
  • Стимуляция регенерации клеток, а также межклеточного обмена.
  • Увеличение проницаемости оболочек тканей.

Ультразвук может действовать на ткани угнетением, стимулированием или разрушением. Все это зависит от применяемой дозы ультразвуковых колебаний и их мощности. Однако не на все области тела человека разрешается использовать такие волны. Так с определенной осторожностью воздействуют на сердечную мышцу и ряд эндокринных органов. На мозг, шейные позвонки, мошонку и ряд иных органов воздействие вовсе не используется.

Ультразвуковые колебания применяются в случаях, когда невозможно использовать рентген в:
  • Травматологии используется метод эхографии, который с легкостью обнаруживает внутреннее кровотечение.
  • Акушерстве волны применяются для оценки развития плода, а также его параметров.
  • Кардиологии они позволяют обследовать сердечнососудистую систему.
Ультразвук в будущем

На текущий момент ультразвук широко применяется в различных областях, но в будущем он найдет еще большее применение. Уже сегодня планируется создание фантастических для сегодняшнего дня устройств.

  • В медицинских целях разрабатывается технология ультразвуковой акустической голограммы. Данная технология предполагает расположение микрочастиц в пространстве для создания необходимого изображения.
  • Ученые работают над созданием технологии бесконтактных устройств, которые должны будут заменить сенсорные приборы. К примеру, уже сегодня созданы игровые устройства, которые распознают перемещения человека без непосредственного контакта. Прорабатываются технологии, которые предполагают создание невидимых кнопок, которые вполне можно ощутить руками и управлять ими. Развитие подобных технологий позволит создать бесконтактные смартфоны или планшеты. К тому же данная технология расширит возможности виртуальной реальности.
  • При помощи ультразвуковых волн уже сегодня можно заставить левитировать небольшие объекты. В будущем могут появиться машины, которые будут за счет волн парить над землей и в отсутствии трения перемещаться с огромной скоростью.
  • Ученые предполагают, что в будущем ультразвук позволит научить слепых людей видеть. Такая уверенность базируется на том, что летучие мыши распознают объекты с помощью отраженных ультразвуковых волн. Уже создан шлем, который преобразует отражаемые волны в слышимый звук.
  • Уже сегодня люди предполагают добывать полезные ископаемые в космосе, ведь там есть все. Так астрономы нашли алмазную планету, на которой полно драгоценных камней. Но как добывать такие твердые материалы в космосе. Именно ультразвук должен будет помочь в бурении плотных материалов. Такие процессы вполне возможны даже в отсутствии атмосферы. Такие технологии бурения позволят собирать образцы, проводить исследования и добывать полезные ископаемые там, где это сегодня считается невозможным.
Похожие темы:

Применение ультразвука в промышленности и требования к защите от ультразвука.

Современный человек непрерывно находится под воздействием физических факторов: дома, на работе, в транспорте, на улице. Физические факторы также широко представлены в производственной среде, они же являются одной из основных причин вредных условий труда, почти половины случаев всех профессиональных заболеваний, а также многочисленных обращений населения

Одним из важных физических факторов, влияющим на здоровье работающего человека, является ультразвук.

В определенных условиях и в зависимости от их интенсивности или уровней ультразвук может наносить вред здоровью и работоспособности человека.

В науке о физической природе звука акустике под звуком понимают механические колебания в сплошной упруго-инерционной среде. В соответствии с определением звуковые колебания охватывают диапазон частот теоретически от нуля до бесконечности.

В зависимости от частоты колебаний совершенно условно звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые, акустические, ультразвуковые.

Ультразвук – это упругие колебания и волны с частотой выше 20 кГц, неслышимые человеческим ухом. В настоящее время удаётся получать ультразвуковые колебания с частотой до 10 ГГц.

Ультразвуковые волны способны вызывать разнонаправленные биологические эффекты, характер которых определяется интенсивностью ультразвуковых колебаний, частотой, временными параметрами колебаний, длительностью воздействия, чувствительностью тканей

При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного ультразвука с уровнями, превышающими предельно допустимые, у работающих могут наблюдаться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой, эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

К техногенным источникам ультразвука относятся все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского и бытового назначения, которые генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше.

В соответствии с гигиенической классификацией ультразвук подразделяется на воздушный и контактный.

Воздушный – ультразвук, который воздействует на человека через воздушную среду.

Контактный - ультразвук, который действует на человека при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания, жидкостями, в которых распространяются ультразвуковые колебания, измерительными головками медицинских диагностических приборов и дефектоскопов промышленного назначения, излучателями физиотерапевтической и хирургической ультразвуковой аппаратуры и так далее.

При воздействии на работающих ультразвука с уровнями, превышающими нормативные, для предупреждения неблагоприятных эффектов должны применяться режимы труда, отдыха и другие меры защиты.

При проведении предварительных медицинских осмотров следует учитывать противопоказания для работы в ультразвуковых профессиях к числу которых, наряду с общими медицинскими противопоказаниями к допуску на работу в контакте с вредными, опасными веществами и производственными факторами, отнесены фонические заболевания периферической нервной системы, облитерирующие заболевания артерий и периферический ангиоспазм. Помимо предварительных медицинских осмотров, комплекс лечебно-профилактических мер по ограничению и предупреждению неблагоприятного воздействия ультразвука, включает проведение диспансеризации работающих, периодические медицинские осмотры, физиопрофилактические процедуры (тепловые воздушные процедуры с микромассажем рук и тепловые гидропроцедуры для рук, массаж верхних конечностей и др.)

Важное место в системе мер по ограничению неблагоприятного воздействия на работающих ультразвуковых колебаний, распространяющихся воздушным и контактным способом, отводится средствам индивидуальной защиты. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче операторы используют в настоящее время рукавицы или перчатки, что касается средств индивидуальной защиты органа слуха от воздействия шума и воздушного ультразвука, то в этом случае надлежит применять противошумы – вкладыши, наушники.

Ультразвуковое исследование - Medical Insider

Автор Руслан Хусаинов На чтение 5 мин. Опубликовано Обновлено

Ультразвуковое сканирование (сонография, ультразвуковая диагностика (УЗД), ультразвуковое исследование (УЗИ), ультрасонография) — это метод диагностики, который использует высокочастотные звуковые волны для создания изображений внутренних органов. Поскольку вместо лучей используются звуковые волны, ультразвуковое исследование считается безопасным диагностическим методом.

Ультразвуковое исследование может быть использовано для выявления заболеваний печени, сердца, головного мозга, почек или брюшной полости. Оно также может быть полезным для хирурга, выполняющего определенные типы биопсий.

Узльтразвуковой аппарат

Физические свойства ультразвука

В физике «ультразвук» относится к звуку с частотой, который человек не может слышать. В диагностической сонографии применят от 2 до 18 мегагерц. Высокие частоты обеспечивают лучшее качество изображения, но легко поглощаются кожей и другими тканями, поэтому они не могут проникать так же глубоко, как низкие частоты. Низкие частоты могут проникать глубже, но качество изображения хуже.

Где используют ультразвук в медицине

Ультразвук можно применять  в диагностике и лечении [3]. В большинстве случаев нет необходимости подготавливать пациента для ультразвукового исследования.

Примеры медицинского применения УЗИ:

Ультразвук часто используется анестезиологами для точности введения инъекции анестетиков вблизи нервов [1].

Эхокардиография — визуализация сердечно-сосудистой системы, может точно измерять движение крови в определенных отделах с использованием метода, называемого допплеровский ультразвук. Врач оценивает функцию и состояние сердечных клапанов, любые отклонения в левой и правой части сердца, клапановую регургитацию и др.

УЗИ сосудов может использоваться для оценки возможной блокировки или сужения артерий. Ультразвуковая флебография (венозная сонография) используется для оценки тромбоза глубоких вен.

Использование ультразвука в неотложной медицине значительно возросло за последние два десятилетия [2]. Сегодня ультразвук используется, для того чтобы оценить травму и гемоперитонеум (кровоизлияние в брюшную полость). Сонография также используется для оценки пациентов с подозрением на желчные камни или воспаление желчного пузыря (холецистит).

Ультразвук можно использовать для визуализации селезенки, почек, желчных протоков, желчного пузыря, печени, аорты, нижней полой вены, поджелудочной железы и других органов, расположенных в брюшной полости и забрюшиного пространства. Если орган увеличен или воспален, как в случае с аппендицитом, это может быть обнаружено с помощью ультразвука. Жир и газ в кишечнике могут иногда блокировать ультразвуковые волны, что затрудняет диагностику.

Нейросонография у младенца помогает выявить аномалии головного мозга, кровоизлияние, гидроцефалию и перивентрикулярную лейкомаляцию (форма поражения белого вещества полушарий головного мозга).

Ультразвук используют для измерения кровотока в сонных артериях (УЗДГ). Ультрасонография сонных артерий помогает выявить наличие тромбов. Дуплексная сонография может показать, как клетки крови движутся через сонные артерии.

Ультразвук помогает в визуализации плода или эмбриона в матке. Сегодня это часть стандартного дородового обследования. Акушерская ультрасонография может выявить различные аспекты здоровья плода, а также поможет врачам оценить ход беременности. Допплер-сонография показывает сердцебиение плода и поможет врачу обнаружить признаки аномалий в сердце и кровеносных сосудах.

Ультразвук используется в урологии для многих целей. Например, можно проверить, сколько мочи остается в мочевом пузыре (остаточная моча) после микции (мочеиспускания). Могут быть проверены органы малого таза, включая матку и яичники. У молодых мужчин ультразвук иногда используется для дифференциальной диагностики гидроцеле и/или варикоцеле (варикозное расширение вен яичек) от рака яичка. Ультразвуковое сканирование тазового дна может помочь врачу определить степень недержания мочи или затруднения дефекации.

Ультразвук можно использовать для исследования связок, поверхностей костей, мягких тканей, нервов, мышц и сухожилий [2].

В большинстве случаев при ультразвуковом сканировании используется датчик, который помещается на поверхность тела пациента. Однако, есть датчики, которые помещают внутрь, что обеспечивает более четкую и информативную визуализацию. Для внутреннего использования могут применяться  следующие ультразвуковые датчики:

Эндовагинальный датчик — вводят во влагалище;

Эндоректальный датчик — вводят в прямую кишку;

Трансэзофагеальный датчик — вводят в пищевод, через рот.

Некоторые маленькие датчики могут быть помещены на конец катетеров и вводятся в кровеносные сосуды, чтобы можно было рассмотреть их стенки.

Подготовка к ультразвуковому сканированию

В большинстве случаев никакой специальной подготовки не требуется перед обычным ультразвуковым сканированием. Если врач хочет проверить печень или желчный пузырь, пациенту может быть предложено ничего не есть в течение нескольких часов до процедуры.

Для людей, которые отправляются на сканирование во время беременности, особенно на ранних сроках, врач попросит выпить  воды и избежать мочеиспускания за несколько часов до начала исследования. Когда пузырь заполнен, соседние петли кишечника смещаются, и сканирование дает лучшее изображение матки.

Как правило ультразвуковое исследование занимает 15-45 минут и обычно проходит в лучевом отделении больницы. Врач ультразвуковой диагностики, кроме диагностических навыков должен хорошо знать физику, а также иметь глубокое познания анатомии, патологии и физиологии.

Литература

  1. Terkawi A. S. et al. Ultrasound for the anesthesiologists: present and future //The scientific world journal. – 2013. – Т. 2013.
  2. Patel N. Y., Riherd J. M. Focused assessment with sonography for trauma: methods, accuracy, and indications //Surgical Clinics of North America. – 2011. – Т. 91. – №. 1. – С. 195-207.
  3. Carovac A., Smajlovic F., Junuzovic D. Application of ultrasound in medicine //Acta Informatica Medica. – 2011. – Т. 19. – №. 3. – С. 168.

Ультразвук и его применение . Источники ультразвука

 

Ультразвук — это звуковые волны, которые имеют частоту не воспринимаемые человеческим ухом, обычно, частотой выше 20 000 герц.

В природной среде ультразвук может генерироваться в различных естественных шумах (водопад, ветер, дождь). Многие представители фауны используют ультразвук для ориентирования в пространстве (летучие мыши, дельфины, киты)

Источники  ультразвука можно подразделить на две большие группы.

  1. Излучатели-генераторы — колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока — струи газа или жидкости.
  2. Электроакустические преобразователи; они преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.

Наука об ультразвуке относительно молода. В конце 19 века русский ученый – физиолог П. Н. Лебедев впервые провел исследования ультразвука.

В настоящее время применение ультразвука достаточно велико. Так как ультразвук довольно легко направить концентрированным «пучком», то его применяют в различных областях: при этом применение основано на различных свойствах ультразвука.

Условно можно выделить три направления использования ультразвука:

  1. Передача и обработка сигналов
  2. Получение с помощью УЗ волн различной информации
  3. Воздействие ультразвука на вещество.

В этой статье мы затронем лишь малую часть возможностей применения УЗ.

  1. Медицина. УЗ используется как в стоматологии, так и в хирургии, а так же применятся для Ультразвуковых исследований внутренних органов.
  2. Очистка с помощью ультразвука. Особенно наглядно это демонстрируется на примере центра ультрозвукового оборудования ПСБ-Галс. В частности можно рассмотреть применение ультразвуковых ванн http://www.psb-gals.ru/catalog/usc.html, которые используются для очистки, смешивания, перемешивания, измельчения, дегазации жидкостей, ускорения химических реакций, экстракции сырья, получения стойких эмульсий и так далее.
  3. Обработка хрупких или сверхтвердых материалов. Преобразование материалов происходит посредством множества микроударов

Это только малейшая часть использования ультразвуковых волн. Если вам интересно – оставляйте комментарии и мы раскроем тему более подробно.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное

Поделиться ссылкой:

Похожее

Специалисты по медицинской визуализации

Специалист по применению медицинской визуализации - это специалист, который знакомит специалистов по ультразвуковой диагностике и поставщиков медицинских изображений с новыми технологиями и оборудованием. Эти профессионалы технически подкованы и выполняют ключевые роли, работая с крупными производителями и дистрибьюторами медицинского оборудования для визуализации.

Описание работы

Специалисты по приложениям обучают клиентов и коллег тому, как использовать приобретенное ими медицинское оборудование для визуализации.Они также могут контролировать или присматривать за установкой оборудования, и они работают с самыми разными профессионалами, от продаж до медицинского персонала.

Хотя обязанности будут зависеть от должности и работодателя, некоторые примеры обязанностей специалиста по применению в области медицинской визуализации могут включать:

  • Предоставляет техническую или клиническую помощь в процессе маркетинга и продаж.
  • Обучает и гарантирует, что клиенты (включая «конечных пользователей» i.е. специалисты по медицинской визуализации) должным образом и оптимально могут использовать приобретенное ими медицинское оборудование для визуализации.
  • Контролирует установку медицинского оборудования для визуализации.
  • Обеспечивает постоянную поддержку клиентов и повторно посещает клиентов для получения отзывов о продукте (ах) и их потребностях в обучении.
  • Следит за актуальностью всех нормативов и стандартов безопасности оборудования и доводит их до сведения клиентов и коллег.
  • Разрабатывает учебные программы.
  • Переобучает клиентов и коллег после обновления систем или технологий.
  • Много путешествует.
  • Настраивает оборудование под нужды клиента.
  • Участвует в выставках и других демонстрациях и презентациях.

Существует множество должностных инструкций специалистов по применению медицинских изображений, и, естественно, обязанности и требования различаются в зависимости от работодателя, условий и других переменных. Ниже приводится отрывок из объявления о вакансии, размещенного медицинским сегментом производственной компании, которая ищет «специалиста по ультразвуковым приложениям»:

Обязанности:

Техническое и клиническое лидерство в процессе продаж за счет демонстрации всего спектра ультразвуковых продуктов, включая потенциальное использование, возможности продукта и преимущества для клиентов.Разрабатывать и проводить обучение клиентов по использованию оборудования.

  • Мониторинг установок ультразвуковых устройств заказчиками на заданной территории / регионе, чтобы повысить удовлетворенность клиентов и поддерживать отношения с ними.
  • Поддержка торговых выставок и профессиональных конференций путем демонстрации продукции и обучения клиентов.
  • Используйте знания рынка и продукта, чтобы помочь отделу продаж в разработке стратегий продаж, маркетинга и обслуживания клиентов.

Требования:

  • Диплом средней школы и сертификат RDMS (зарегистрированный диагностический медицинский сонограф).
  • Минимум 2 года клинического опыта после сертификации, с продемонстрированными навыками в области общей визуализации, акушерства и гинекологии (акушерство / гинекология), включая высокий риск, и медицину матери и плода (MFM).
  • Обладает навыками 2D, доплеровской визуализации и визуализации цветного потока.
  • Готовность путешествовать до 75% как в пределах указанного географического региона, так и за его пределами с ночевкой в ​​зависимости от географии и потребностей бизнеса.

Связанные должности

Специалисты по медицинской визуализации иногда называют и другими терминами.Сюда могут входить:

  • Специалист по ультразвуковым исследованиям
  • Специалист по клиническому образованию
  • Специалист по радиологическому оборудованию
  • Специалист по оказанию медицинской помощи
  • Специалист по клиническим продуктам
  • Специалист по нанесению продуктов
  • Тренажер для клинического применения медицинской визуализации
  • Специалист по визуальному оборудованию

Карьерный путь

Примечание. Некоторые профессии специалиста по медицинскому визуализирующему оборудованию могут быть более технически сложными, чем другие, например, требовать больших знаний в области обслуживания и ремонта. Вместо этих профессионалов, имеющих образование в области медицинской визуализации, они могут иметь образование в области биомедицины, информационных технологий или электротехники.

Путь к тому, чтобы стать специалистом в области медицинской визуализации, не одинаков для каждого профессионала. Естественно, это зависит от конкретной формы работы, работодателя и конкретного человека.

Но, вообще говоря, для многих из этих типов позиций нужно быть опытным пользователем этого оборудования.Например, прежде чем стать специалистом по клиническому образованию МРТ, этот человек мог сначала проработать несколько лет технологом МРТ.

Некоторые общие требования, чтобы стать специалистом по медицинской визуализации, включают:

  • Клинический опыт в этой методике (например, в качестве ультразвукового технолога, техника МРТ, радиологического технолога и т. Д.)
  • Завершение соответствующей образовательной программы и необходимые кредиты для продолжения образования; может быть предпочтительна степень бакалавра.
  • Сертификаты (т.е. через ARRT или ARDMS)
  • Опыт преподавания или лидерства будет очень предпочтительным
  • Чистый водительский стаж и готовность много путешествовать

Помните, что каждый карьерный путь индивидуален. Лучший способ научиться делать определенную карьеру - поговорить с потенциальными работодателями (например, с компаниями, производящими медицинские технологии и оборудование), а также с профессионалами, которые в настоящее время занимают аналогичные должности.

PPT - КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА Презентация PowerPoint, бесплатная загрузка

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА • Без ссылки определить принципы, относящиеся к клиническим приложениям цифровой рентгенографии с точностью не менее 70 процентов.

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА • Что такое звук • Энергия механической волны • Создается вибрацией • Состоит из областей сжатия и разрежения • Перемещается в продольных волнах

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА • Физические свойства звука (параметры непрерывной волны) • Классифицируйте частоту (Гц) звука по частоте • Ультразвук - выше 20 кГц * • Частотный диапазон диагностического ультразвука составляет от 1 МГц до 20 МГц • Звуковой сигнал - от 20 Гц до 20 кГц • Инфразвук - ниже 20 Гц

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА • Период (T) • Продолжительность одного цикла • Измеряется в микросекундах для диагностического ультразвука • Обратно пропорционально частоте T = 1 / f (Гц) • Длина волны • Длина (расстояние ) одного полного цикла • Определяется источником звука и средой • Равно скорости звука d / частота (= c / f) • Внутри тела скорость почти постоянна.Частота регулирует длину волны • Увеличение частоты = уменьшение длины волны • Уменьшение частоты = увеличение длины волны • Длина волны напрямую влияет на детализацию изображения (разрешение)

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА • Скорость (c) • Скорость, с которой звук распространяется через среду • Определяется исключительно свойствами среды: плотностью и жесткостью • Независимо от частоты • Скорость обратно пропорциональна плотности • Скорость прямо пропорциональна жесткости • Средняя скорость звука в мягких тканях = 1540 м / с • Скорость звука в других средах • Воздух 330 м / с • Вода 1480 м / с • Печень 1555 м / с • Почки 1565 м / с • Мышцы 1600 м / с • Кость 4 080 м / с

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА • Амплитуда - описывает величину звуковой волны • Выразите амплитуду в децибелах • Уменьшается по мере прохождения волны через тело из-за затухания • Мощность - относится к силе звуковой волны • Мощность d уменьшается по мере прохождения звуковой волны через тело • Мощность, измеряемая в ваттах • Мощность прямо пропорциональна амплитуде • Интенсивность - означает концентрацию энергии в звуковом луче • Равна мощности луча, деленной на поперечное сечение • Единица измерения - Вт / см2 (в квадрате) • Типичный диапазон интенсивности диагностического ультразвука от 0.От 01 мВт / см2 (в квадрате) до 100 Вт / см2 (в квадрате)

  • КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА • Физические свойства звука (параметры импульсной волны) • Длительность импульса - промежуток времени от начала до конца собственно звуковой взрыв; обычно измеряется в микросекундах • Частота повторения импульсов (PRP) - время от начала одного импульса до начала другого импульса. Для диагностического ультразвука (PRP) он составляет от 100 микросекунд до 1 миллисекунды • Частота повторения импульсов (PRF) - количество импульсов, возникающих в секунду • Коэффициент заполнения - процент или доля времени, в течение которого ультразвуковой аппарат излучает звук • Пространственный Длина импульса (SPL) - длина одиночного звукового сигнала • Пьезоэлектрические преобразователи • Преобразователи преобразуют одну форму энергии в другую • Пьезоэлектрическая - буквально означает электрическое давление • Типы преобразователей • Сфокусированные • Линейные / изогнутые линейные массивы • Фазированные массивы • Кольцевые array

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА • Режимы отображения • Режим A (режим амплитуды) используется реже • Данные представлены в виде всплесков на линейной кривой • Высота всплеска представляет силу эхо-сигнала • Режим B (режим яркости) • Эхо, представленное в виде точек на экране, которые объединяются, чтобы сформировать изображение • Сила эха, представленная в виде яркости точки • M-Mode (Режим движения) • Используется для изучения ритмичного движения структуры • Трасса в M-режиме прокручивается по экрану • Расстояние между шипами представляет собой расстояние между интерфейсами

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА • Эффект Доплера • Доплеровский сдвиг в медицинском ультразвуке • В ультразвуке Доплеровский сдвиг возникает, когда движущиеся объекты отражают звук Отражатели, движущиеся к источнику звука (преобразователю), посылают эхо-сигналы немного большей частоты, чем исходный луч. • Отражатели, движущиеся от источника звука (преобразователь), посылают эхо-сигналы немного более низкой частоты, чем исходный луч. • Разница между передаваемой частотой и принимаемой. Частота представляет собой доплеровскую частоту • Доплеровские частоты обычно находятся в диапазоне слышимого звука • Непрерывный допплер посылает непрерывную волну звука в ткань • Использует отдельный датчик для «прослушивания» • Может обнаруживать поток в любом месте на пути луча • Импульсный допплер позволяет сонографисту выбирать сигналы с определенной глубины, используя принцип iples, аналогичные сканированию в B-режиме импульс-эхо

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

  • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА • Дуплексные инструменты позволяют сканировать как B-режим, так и доплеровское сканирование и называются дуплексными ультразвуковыми аппаратами • Другое Медицинское оборудование, включающее ультразвук, включает • Ультразвуковые очистители • Ультразвуковые стимуляторы мышц • Аппараты для термотерапии • Датчики потока • Испаритель / увлажнитель • Лабораторные миксеры, и это лишь некоторые из них

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Что такое ультразвук ? • Ультразвук - это метод медицинской визуализации, в котором используются высокочастотные звуковые волны и их эхо. • Этот метод похож на эхолокацию, используемую летучими мышами, китами и дельфинами, а также на SONAR, используемый подводными лодками. • В ультразвуке происходят следующие события. • Ультразвук. Аппарат передает высокочастотные (от 1 до 5 мегагерц) звуковые импульсы в тело с помощью зонда. • Звуковые волны проходят в тело и попадают на границу между тканями (напр.g, между жидкостью и мягкими тканями, мягкими тканями и костью) • Некоторые звуковые волны отражаются обратно к датчику, а некоторые распространяются дальше, пока не достигнут другой границы и отражаются • Датчик улавливает отраженные волны и передает их аппарат • Аппарат вычисляет расстояние от датчика до ткани или органа (границ), используя скорость звука в ткани (5 005 футов / с или 1540 м / с) и время возврата каждого эхо-сигнала (обычно порядка миллионных долей секунды) • Аппарат отображает расстояние и интенсивность эхо-сигналов на экране, формируя двухмерное изображение • Типичный ультразвук посылает и принимает миллионы импульсов и эхо-сигналов каждую секунду

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Основные компоненты • Датчик-преобразователь • Компонент системы, находящийся в непосредственном контакте с пациентом • Две функции • Вырабатывает ультразвуковой импульс • Принимает отраженные эхо-сигналы • Пьезоэлектрический датчик ystal • Активный элемент преобразователя • Электрические импульсы заставляют кристалл расширяться и сжиматься • Вибрации кристаллов создают ультразвуковые волны, распространяющиеся наружу • И наоборот, когда эхо звука или волны давления попадают на кристаллы, он будет вибрировать • вибрация кристалла вызывает электрические импульсы • Этот принцип - пьезоэлектрический эффект

  • ДИАГНОСТИКА УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Опорный блок • Демпфирует движение кристалла • Удалите электрический стимул, и кристалл немедленно прекратит движение • Акустический линзы - фокусировка ультразвуковых лучей • Генератор импульсов • Позволяет оператору устанавливать и изменять частоту и продолжительность ультразвуковых импульсов • Применять команды от оператора, которые преобразуются в изменение электрических токов к пьезоэлектрическим кристаллам в датчике преобразователя • ЦП • Содержит микропроцессор, память, усилители и блоки питания для микро процессор и датчик преобразователя • Посылает электрические токи на датчик преобразователя для излучения звуковых волн • Также принимает электрические импульсы от датчиков, создаваемых возвращающимися эхо • Выполняет все вычисления, связанные с обработкой данных • ЦП формирует изображение на мониторе после обработки необработанных данных • Может также сохранять обработанные данные и / или изображение на диске.

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ • Дисплей • Отображает обработанные данные из ЦП • Может быть черно-белым или цвет • Может быть двухмерным или трехмерным • Характеристики ультразвука • Ультразвук - это продольная волна - молекулы сжимаются и разжимаются • Частота • Скорость колебаний вперед и назад • Определяется электрическими импульсами, подаваемыми на датчик • Более высокая частота приводит к лучшему разрешению, но более мелкому проникновению • С увеличением частоты длина волны уменьшается • Длина волны • Расстояние, на которое распространяется звук во время период одной вибрации • Влияет на качество изображения • Определяется частотой и скоростью

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Скорость • Скорость, с которой колебания проходят через ткань • Определяет глубину расположения структур тело • Определяется характеристиками материала, через который оно проходит • Большинство систем настроено на определение расстояний с использованием принятой скорости 1540 м / сек • Приблизительная скорость звука в различных материалах (см. слайд) • Амплитуда • Относится к энергии ( или громкость) ультразвуковых импульсов • Определяется тем, насколько сильно электрический импульс ударяет по кристаллу • Взаимодействие с веществом • Когда ультразвуковой импульс проходит через вещество, он взаимодействует с веществом несколькими различными способами • Эти взаимодействия необходимы для формирования ультразвукового изображения • Поглощение • Отражение • Преломление

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Основные области применения ультразвука • Основное преимущество ультразвука состоит в том, что определенные структуры можно наблюдать без использования излучения • Ультразвук намного быстрее, чем рентген или другие рентгенографические методы • Вот краткий список некоторых применений ультразвука • Акушерство и гинекология • Измерение размера плода для определения срока родов • Определение положения плода, чтобы увидеть, находится ли он в нормальном положении головой вниз или в ягодичном предлежании • Проверка положения плаценты, чтобы убедиться, что она неправильно развивается над отверстие в матку (шейка матки) • Определение количества плодов в матке • Проверка пола ребенка (если хорошо видна область гениталий) • Проверка скорости роста плода путем выполнения множества измерений с течением времени • Выявление внематочной беременности, опасная для жизни ситуация, при которой ребенок находится в фаллопиевых трубах матери, а не в матке. • Определение наличия необходимого количества околоплодных вод мягкая амортизация ребенка • Наблюдение за ребенком во время специальных процедур • Полезно видеть ребенка и избегать его во время амниоцентеза (забор амниотической жидкости с помощью иглы для генетического тестирования) много лет назад, врачи использовали для выполнения этой процедуры вслепую; тем не менее, с сопутствующим использованием ультразвука риски этой процедуры резко снизились • Обнаружение опухолей яичников и груди

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЗИ ПРИЛОЖЕНИЕ • КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ • внутренняя часть сердца для выявления аномальных структур или функций • Измерение кровотока через сердце и основные кровеносные сосуды

  • ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ • Урология • Измерение кровотока через почки • Раннее выявление рака простаты • Обнаружение почек камни

  • УЗИ

    Диагностическое УЗИ. Диагностический ультразвук позволяет неинвазивным способом визуализировать внутренние органы внутри тела. Однако он не подходит для визуализации костей или любых тканей, содержащих воздух, например легких. При некоторых условиях ультразвук может отображать кости (например, у плода или у маленьких детей) или легкие и слизистую оболочку вокруг легких, когда они заполнены или частично заполнены жидкостью. Одно из наиболее распространенных применений ультразвука - это во время беременности для наблюдения за ростом и развитием плода, но есть и много других применений, включая визуализацию сердца, кровеносных сосудов, глаз, щитовидной железы, мозга, груди, органов брюшной полости, кожи, и мышцы.Ультразвуковые изображения отображаются в 2D, 3D или 4D (3D в движении).

    Ультразвуковой датчик (датчик) помещается над сонной артерией (вверху). Цветное ультразвуковое изображение (внизу слева) показывает кровоток (красный цвет на изображении) в сонной артерии. Изображение формы волны (внизу справа) показывает звук текущей крови в сонной артерии.

    Ультразвук функциональный. Функциональные применения ультразвука включают допплеровский и цветной допплеровский ультразвук для измерения и визуализации кровотока в сосудах тела или сердца.Он также может измерять скорость кровотока и направление движения. Это делается с помощью карт с цветовой кодировкой, называемых цветным доплеровским картированием. Ультразвуковая допплерография обычно используется для определения того, блокирует ли накопление бляшек внутри сонных артерий приток крови к мозгу.

    Другой функциональной формой ультразвука является эластография, метод измерения и отображения относительной жесткости тканей, который можно использовать для дифференциации опухоли от здоровой ткани. Эта информация может отображаться либо в виде цветных карт относительной жесткости; черно-белые карты, отображающие высококонтрастные изображения опухолей по сравнению с анатомическими изображениями; или карты с цветовой кодировкой, которые накладываются на анатомическое изображение.Эластографию можно использовать для проверки фиброза печени - состояния, при котором в печени накапливается чрезмерная рубцовая ткань из-за воспаления.

    Ультразвук также является важным методом визуализации вмешательств на теле. Например, игольная биопсия под контролем ультразвука помогает врачам увидеть положение иглы, когда она направляется к выбранной цели, такой как образование или опухоль в груди. Кроме того, ультразвук используется для визуализации в реальном времени местоположения кончика катетера, когда он вводится в кровеносный сосуд и проводится по длине сосуда.Его также можно использовать для малоинвазивной хирургии, чтобы направлять хирурга изображениями внутренней части тела в реальном времени.

    Лечебное или интервенционное ультразвуковое исследование. Терапевтический ультразвук обеспечивает высокий уровень акустической мощности, которая может быть направлена ​​на определенные цели с целью нагревания, абляции или разрушения ткани. Один из видов терапевтического ультразвука использует высокоинтенсивные звуковые лучи с высокой степенью направленности и называется сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности (HIFU).HIFU исследуется как метод модификации или разрушения больных или аномальных тканей внутри тела (например, опухолей) без необходимости открывать или разрывать кожу или вызывать повреждение окружающих тканей. Либо ультразвук, либо МРТ используются для идентификации и нацеливания на ткань, подлежащую лечению, направления и контроля лечения в режиме реального времени и подтверждения эффективности лечения. HIFU в настоящее время одобрен FDA для лечения миомы матки, для облегчения боли от метастазов в кости и совсем недавно для удаления ткани простаты.HIFU также изучается как способ закрыть раны и остановить кровотечение, разрушить сгустки в кровеносных сосудах и временно открыть гематоэнцефалический барьер, чтобы лекарства могли проходить.

    УЗИ на продажу | Национальное УЗИ

    National Ultrasound гордится тщательным выбором ультразвукового оборудования, доступного на своем веб-сайте. У нас есть широкий выбор аппаратов для ультразвукового исследования различных известных брендов. Ищете ли вы новое или бывшее в употреблении ультразвуковое оборудование, передовую технологию диагностической визуализации или базовый пакет, у National Ultrasound есть подходящий аппарат для вашей практики по отличной цене.Мы также предлагаем портативные ультразвуковые аппараты, чтобы вы могли максимально эффективно использовать медицинское оборудование в офисе. Все продажи наших ультразвуковых аппаратов основаны на стоимости, доступности, портативности и производительности. У нас есть лучшее оборудование для ультразвуковой визуализации, доступное сегодня на рынке.

    Ультразвуковое оборудование и приложения

    Наша обширная линейка новых и подержанных ультразвуковых аппаратов от крупных производителей, таких как GE, Philips, Mindray, Toshiba, Siemens и многих других, обеспечивает превосходное качество изображения по доступной цене.Мы представляем аппараты, которые улучшают качество ультразвуковой визуализации за счет интеграции новейших технологий, таких как пространственная составная визуализация в реальном времени, CrossXBeam, адаптивное улучшение цвета, цветовой допплер и многие другие! Лучшее проникновение и разрешение приводят к высококачественным ультразвуковым изображениям, которые позволяют ставить точный диагноз, тем самым повышая вашу диагностическую достоверность.

    Мы знаем, что все практики индивидуальны, и специализация вашей практики или клиники в области здравоохранения определит тип ультразвукового сканера, который лучше всего подходит для вашего офиса.У нас есть аппараты УЗИ, которые подходят для всех специальностей, включая кардиологию, сосудистую систему, женское здоровье, общую визуализацию и Msk, анастезию и боль.

    Просмотрите ниже, чтобы выбрать диагностическое приложение, которое наиболее точно соответствует потребностям вашей практики. Чтобы купить ультразвуковой аппарат, доступный на нашем сайте, просто запросите предложение на странице нашего продукта. Если вам нужна помощь в выборе ультразвукового оборудования, которое лучше всего подходит для вашей практики, свяжитесь с нами, чтобы поговорить со специалистом. Обладая обширным коллективным опытом в области ультразвуковой визуализации, наши специалисты могут найти идеальный ультразвуковой аппарат, соответствующий вашим диагностическим и бюджетным потребностям.Кроме того, чтобы помочь вам поддерживать оптимальную работу вашего ультразвукового оборудования, мы продаем детали и датчики для ультразвуковых устройств, а также предоставляем услуги по обслуживанию и ремонту ультразвуковых устройств.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *