Ультразвук и его применение в медицине: УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ И МЕДИЦИНЕ — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Ультразвук и его применение в медицине

Ультразвук и его применение в медицине.

Ультразвук чрезвычайно интересная вещь и можно предположить, что многие возможности его практического применения до сих пор не известны человечеству.

Содержание.

I. Введение.

1. Тип проекта

2. Время работы над проектом

3. Актуальность выбранной темы

4. Проблема

5. Предмет исследования

6. Объект исследования

7. Гипотеза.

8. Методы работы над исследованием.

9. Цель.

10 Задачи.

11. Этапы работы.

II. Основная часть

1.Связь физики и медицины

2. Истории открытия ультразвуковых колебаний

3. Какие колебания называются ультразвуковыми?

4.Источники ультразвуковых колебаний в живой природе.

5. Особенности использования ультразвуковых колебаний в медицине

Основные направления применения ультразвуковых колебаний в медицине.

а) ультразвуковая диагностика;

б) «ультразвуковой скальпель»;

в) ультразвуковая физиотерапия.

7. Плюсы и минусы применения ультразвуковых колебаний в медицине

III. Заключение.

IV. Список используемых информационных ресурсов.

V. Приложения.

I. Введение.

Тип проекта: информационно-исследовательский.

Время работы: 2 месяца.

Актуальность темы состоит в том, что на сегодняшний день тема ультразвука популярна в медицине.

Ультразвук и его свойства применяются при лечении и обследовании внутренних человеческих органов.

Ультразвук сегодня занимает важное место в диагностике многих заболеваний. В одном случае без УЗИ нельзя поставить диагноз, в другом служит дополнительным методом обследования.

Проблема заключается в том, что в школьной программе по физике недостаточно времени уделяется изучению темы ультразвук и его применению.

Гипотеза: Гипотезой исследования является вопрос о возможности применения ультразвука в человеческое сообщество, его влияние на человека, и на мир в целом.

Цель:

Расширение знаний об истории возникновения ультразвуковых волн.

Использование ультразвука в различных областях медицины.

Предмет исследования: свойства ультразвука и области его применения в медицине.

Объект исследования: ультразвуковые колебания.

Методы работы над исследованием:

* исследовательский;

* аналитический;

*описательный;

*синтез собранной информации;

*обобщение;

*презентационные умения и навыки.

Цель:

Расширить знания об истории возникновения ультразвуковых колебаний и применение их в разных областях медицины.

Задачи:

1.Изучить литературу и другие источники по данной теме.

2. Выяснить, как связаны физика и медицина

3. Выяснить, что такое ультразвук и изучить историю его открытия.

4. Изучить свойства ультразвука

5.Выяснить области применения ультразвука в медицине.

6. Польза и вред ультразвука на живые организмы.

7. Подготовить презентацию по теме с использованием информационных технологий.

Проектный продукт: Данная работа может иметь практическое применение на уроках физики. Исследования по этой теме можно продолжать, они актуальны, т.к. большие надежды в медицине возлагаются на применение ультразвука.

Основные этапы реализации:

1. Подготовительный этап:

а) определение темы, выявление проблем, уточнение цели;

б) поиск и сбор информации, анализ и систематизация литературы;

в) сопоставление теоретического и практического материала.

2. Основной этап:

а) подготовка текста и оформление проектной работы;

б) подготовка презентации проекта.

3. Завершающий этап:

а) защита проекта в форме презентации;

б) самооценка результатов.

II. Основная часть

1.Связь физики и медицины.

Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Медицина — врачебная, лечебная — область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней. Вершиной врачебного искусства в древнем мире была деятельность Гиппократа. Анатомо-физиологические открытия А. Везалия, У. Гарвея, труды Парацельса, клиническая деятельность А. Паре и Т. Сиденхема способствовали становлению медицины на основе опытного знания.

Физика и медицина… Наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении…

В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы ни применялись физические знания и приборы. Становление научной медицины было бы невозможно без достижений в области естествознания и техники, методов объективного исследования больного и способов лечения. В терапии, хирургии и других областях медицины широко используются достижения физической науки и техники.

2.История открытия ультразвуковых колебаний связано с с именем итальянского естествоиспытателя Лазаро Спалланцани. Он обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и после этого они летали наравне со зрячими. Коллега Спалланцани Ж. Жюрин провёл другой опыт, в котором залепил воском уши летучих мышей, зверьки натыкались на все предметы. Отсюда учёные сделали вывод, что летучие мыши ориентируются по слуху. Однако эта идея была высмеяна современниками, поскольку ничего большего сказать было нельзя. Короткие ультразвуковые сигналы в то время невозможно было зафиксировать

. Со временем другие исследователи опирались на работу Спалланцани.( Приложение 1)

Впервые идея об активной звуковой локации у летучих мышей была высказана в 1912 году Х. Максимом. Он предполагал, что летучие мыши создают низкочастотные эхолокационные сигналы взмахами крыльев с частотой 15 Гц.

Об ультразвуке догадался в 1920 году англичанин Х. Хартридж, воспроизводивший опыты Спалланцани. Подтверждение этому нашлось в 1938 году благодаря биоакустику Д. Гриффину и физику Г. Пирсу. Гриффин предложил название эхолокация для именования способа ориентации летучих мышей при помощи ультразвука.

Лаззаро Спалланцани – первооткрыватель ультразвука.

Он не знал, что летучие мыши испускали свой собственный звук для ориентации, который он или другой человек не мог слышать. Спалланцани смог заключить, что существа используют свои уши для навигации по окружающей среде.

В 1942 году австрийский невролог Карл Дуссик стал первым, кто использовал ультразвуковые волны в качестве диагностического инструмента. Он пропустил ультразвуковой луч через человеческий череп в попытках обнаружить опухоли головного мозга. Уже тогда стало ясно, что эта инновационная на то время технология имеет огромные возможности.

Ультразвуковая технология и ее применение в здравоохранении продолжают развиваться. Совершенствование инструментов и совершенствование процедур происходят каждый день. Совсем недавно портативные сканеры меньшего размера стали более распространенными и помогли еще больше интегрировать использование ультразвука в большее количество областей и этапов лечения пациентов. (Приложение 2,3)

3.Ультразвук — механические колебания, находящиеся выше области частот, слышимых человеческим ухом (обычно 20 кГц). Ультразвуковые колебания перемещаются в форме волны, подобно распространению света. ( Приложение 4)

В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получили очень большое распространение. Глубина проникновения ультразвука в ткани при ультразвуковой терапии составляет от 20 до 50 мм, при этом ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие, под его влиянием активизируются обменные процессы и реакции иммунитета. Ультразвук используемых в терапии характеристик обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим, противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием, он стимулирует крово-лимфообращение. Специальными приборами ультразвук можно сфокусировать и точно направить на небольшой участок ткани — например, на опухоль. Под действием сфокусированного луча высокой интенсивности, местно, клетки нагреваются до температуры 42°C. Раковые клетки начинают гибнуть при повышении температуры, и рост опухоли замедляется.

4.Источники ультразвуковых колебаний в живой природе

За последние десять — пятнадцать лет биофизики установили, что природа, не скупилась, когда наделяла своих детей сонарами. От летучих мышей к дельфинам, от дельфинов к рыбам, птицам, крысам, мышам, обезьянам, к морским свинкам, жукам переходили исследователи со своими приборами, всюду обнаруживая ультразвуки.

Эхолотами вооружены многие птицы: зуйки-галстучники, кроншнепы, совы и некоторые певчие птицы, застигнутые в полете туманом и темнотой, разведывают путь с помощью звуковых волн. Криком они «ощупывают» землю и по характеру эха узнают о высоте полета, близости препятствий, о рельефе местности. С помощью эхолокации издают ультразвуки небольшой частоты и другие животные — морские свинки, крысы, сумчатые летяги.

Эхолокаторы рыб еще не изучены, но у дельфинов исследованы они прекрасно. Дельфины очень «болтливы». Ни минуты не помолчат. Эхолокатор дельфина настолько чувствителен, что даже маленькая дробинка, осторожно опущенная в воду, не ускользнет от его внимания. Рыба, брошенная в водоем, засекается немедленно. Дельфин пускается в погоню. Не видя в мутной воде добычу, безошибочно преследует ее. Вслед за рыбой точно меняет курс. Прислушиваясь к эху своего голоса, дельфин слегка наклоняет голову то в одну, то в другую сторону, как и человек, пытающийся точнее установить направление звука.

Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая.

Данный способ ориентации в пространстве позволяет животным обнаруживать объекты, распознавать их и даже охотиться в условиях полного отсутствия света, в пещерах и на значительной глубине. (Приложение 5)

5.Применение ультразвука в медицине.

Области применения ультразвука в медицине чрезвычайно широки. В диагностических целях его используют для выявления заболеваний органов брюшной полости и почек, органов малого таза, щитовидной железы, молочных желез, сердца, сосудов, в акушерской и педиатрической практике.

Помимо широкого использования в диагностических целях, ультразвук применяется в медицине как лечебное средство. Ультразвук обладает действием: противовоспалительным, рассасывающим анальгезирующим, спазмолитическим кавитационным усилением проницаемости кожи Фонофорез — сочетанный метод, при котором на ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его помощью лечебными веществами (как медикаментами, так и природного происхождения). Проведение веществ под действием ультразвука обусловлено повышением проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных мембран и стенок сосудов для веществ небольшой молекулярной массы. (Приложение 6)

Акушерство. Акушерство – та область медицины, где эхо-импульсивные ультразвуковые методы наиболее прочно укоренились как составная часть медицинской практики. (Приложение 7)

Офтальмология. Ультразвук удобен для точного определения размеров глаза, исследования патологии и аномалий структур глаза в случае их непрозрачности и недоступности для обычного оптического исследования. Здесь важна точность работы и калибровки аппаратуры, необходимо также уделить особое внимание эффектам, связанным с преломлением ультразвука в хрусталике и роговице.

Область позади глаза – орбита – доступна ультразвуковому обследованию через глаз, Структуры орбиты имеют малые размеры и требуют хорошего пространственного разрешения и разрешения по контрасту, что достижимо на высоких частотах. (Приложение 8)

Исследования внутренних органов. Ультразвуковые волны отражаясь от тканей, в виде эхо сигналов поступают в специальную медицинскую установку, благодаря чему на мониторе выводится черно-белая картина — отображение среза исследуемого органа. Данная процедура дает возможность провести комплексное исследование внутренних органов: печени, почек, селезенки поджелудочной железы, желчного пузыря, сосудов. Метод ультразвуковой эхолокации позволяет исследовать почки, мочевой пузырь, мочевыводящие пути. Ценную информацию он дает также травматологам. При помощи ультразвукового обследования можно выявить не только переломы и трещины костей, но и минимальные изменения костных структур при функциональном нарушении плотности костной ткани — остеопорозе. Эхография помогает выявить внутреннее кровотечение и кровоизлияние при закрытых травмах груди и живота. (Приложение 9)

Ультразвуковой скальпель является первым ультразвуковым хирургическим прибором, предназначенным для пересечения и коагуляции тканей. При использовании ультразвукового скальпеля пациент не подвергается воздействию электрического тока, поэтому полностью отсутствуют риски, обусловленные прямым воздействием электричества.

Ультразвуковой скальпель с успехом используется тысячами хирургом по всему миру, благодаря своим преимуществам. (Приложение10)

Ультразвуковая терапия — лечебное использование ультразвука путем применения высокочастотных ультразвуковых волн.

Оборудование приборы и аппараты для ультразвуковой терапии используют ультразвук с частотой диапазона от 800-3000 кГц.

Ультразвуковая терапия нашла широкое применение в медицине и аппаратной косметологии.

При лечении ультразвуком повышается интенсивность тканевых окислительно-восстановительных процессов, увеличивается образование биологически активных веществ. Ультразвук обладает выраженным противовоспалительным, обезболивающим, спазмолитическим (устраняющим спазмы), противоаллергическим и оказывает общетонизирующее действие. Ультразвук стимулирует кровообращение, улучшает питание тканей.

Ультразвуковая терапия нашла широкое применение при заболеваниях суставов, кожи, уха, горла, носа. Ультразвуком дробят камни в желчном пузыре, почках, мочевом пузыре.

В аппаратной косметологии под влиянием ультразвука происходит активизация клеточного обмена. Ультразвуковой массаж применяется для лечения целлюлита . Кроме того, ультразвук улучшает кровообращение.

Ультрафонофорез — это введение лекарственных средств через кожу и слизистые оболочки во время воздействия ультразвуковых колебаний. (Приложение 11)

Противопоказаниями для ультразвуковой терапии являются: опухоли, острые инфекции и интоксикации, болезни крови, ишемическая болезнь сердца, тромбофлебит, склонность к кровотечениям, пониженное артериальное давление, органические заболевания центральной нервной системы, выраженные невротические и эндокринные расстройства, беременность. (Приложение 12)

6.Плюсы и минусы применения ультразвуковых колебаний в медицине

Хотя ультразвук не представляет опасности для здоровья человека, но воздействие слышимых высокочастотных колебаний, превышающих 10 кГц, может привести к появлению тошноты, головной боли, звона в ушах, головокружения, утомляем. При этом отмечаются временная потеря слуха и смещение порога восприятия звуков. Низкочастотный ультразвуковой процесс в состоянии причинить вред, если человек прикасается к тем частям объекта, которые находятся под воздействием ультразвука. Руки обычно оказываются именно в той зоне, где колебания особенно сильны. Мощные источники ультразвука в местах контакта с телом человека могут повреждать периферические нервы и сосуды. Передающиеся через воздушную среду ультразвуковые колебания иногда провоцируют нарушения со стороны центральной нервной системы и других органов и систем. Здесь может иметь значение как воздействие на уши, так и передача звука через костную и другие ткани. О влиянии ультразвуковых приборов медицинского спектра на здоровье человека известно только хорошее.

В течение многих лет ультразвуковая терапия играет довольно важную роль в комплексной реабилитации и лечении многих заболеваний. В небольших терапевтических дозах ультразвук оказывает положительное воздействие на организм человека, расширяет сосуды, улучшает кровообращение, снимает болевые синдромы, кроме того применяется часто как противовоспалительное, антиспастическое, рассасывающее, но обязательно при комплексном лечении и под присмотром опытного врача.
В целом влияние ультразвука определяется как стимулирующее функцию клеток. Эта особенность воздействия ультразвука на клеточном уровне, взята на вооружение косметологами, которые широко применяют такие методики в целях омоложения кожи.
Хорошие положительные результаты получаются при лечении аллергических заболеваниях, при заболеваниях суставов и кожи. Воздействие на ткани на клеточном уровне, улучшает обмен веществ, помогает при сжигании жиров, очищении организма и выведении воды, а значит, является прекрасным средством для снижения веса.
В косметологии при помощи ультразвуковой аппаратуры, очищают и омолаживают кожу, убирают мимические морщинки, пигментацию. Сосудистые звёздочки. С помощью данной методики расправляются с целлюлитом, делают подтяжки, улучшают цвет и структуру кожи, и многое, многое другое.

Заключение.

Современная медицина немыслима без ультразвуковых диагностических аппаратов. В настоящее время ультразвуковые методы используются практически во всех областях медицины и относятся к наиболее важным современным методам диагностики и лечения.
Использование ультразвука позволило не только успешно бороться с некоторыми болезнями, но и повышать жизнеспособность и сопротивляемость здорового организма неблагоприятным внешним условиям. На текущий момент ультразвук широко применяется в различных областях, но в будущем он найдет еще большее применение.

Использованные источники:

http://ru. wikipedia.org/ http://images.yandex.ru/

Агранат Б.А. и др.: Основы физики и техники ультразвука. — М.: Высшая школа, 1987

МухарлямовН. М., Беленков Ю. Н. Ультразвуковая диагностика в кардиологии. М., Медицина, 1981
Сперанский А. П., Рокитянский В. И. Ультразвук и его лечебное применение. М., Медицина, 1970.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Применение ультразвука в фармации

Телефон и факс:+7 (3854) 43-25-70

В фармации ультразвук находит применение в экстракции, при растворении, получении эмульсий, суспензий, изготовлении микрогранул, стерилизации и фоно-форезе, производстве ампул, т.

е. там, где ультразвук непосредственно контактирует через жидкую фазу с молекулой вещества [21]. Учитывая это, ряд авторов определяли устойчивость лекарственных средств к воздействию частотных колебаний. Химическая стабильность молекул определялась путем сравнения ИК-, УФ-спектров озвученных и исходных образцов.
Следует отметить, что ультразвук — не единственный источник образования механохимических реакций. Обычные стадии измельчения, перемешивания, растворения и т.д., широко применяемые в фармации, могут привести к первичным химическим изменениям. Поэтому, рассматривая ультразвук как фактор воздействия на среду, нельзя приписывать ему все изменения, происходящие с молекулой вещества.
Любой технологический процесс находит широкое применение в фармации, если он не нарушает химической устойчивости лекарственных веществ. С этой точки зрения ультразвуковые волны весьма специфичны. Одни препараты под их действием теряют свои свойства, другие остаются нейтральными, третьи, наоборот, становятся терапевтически более активными.

Как уже отмечалось, ультразвук, проходя через любую среду, создает в ней при обычных условиях знакопеременное давление. В результате молекулы растворителя, лекарственные вещества, различные частицы и включения, находящиеся в жидкости, должны с частотой волны повторить ее движение. Большинство лекарственных веществ — это конфигурационно сложные микрообъекты, состоящие из волнообразных цепочек, колец, радикалов.
Во время прохождения ультразвука через такую молекулу ее легкая часть будет колебаться в резонансе с частотой волны, а тяжелая часть станет отставать. В результате возникнут зоны напряженности, значительные силы трения, превосходящие силы химической связи, произойдет разрыв цельной молекулы вещества.
Таким образом, в растворе могут наблюдаться явления химической деполимеризации, образование новых макрорадикалов, гомогенизация обрывков и т.д. [21] Ультразвук ускоряет аутооксидацию ряда полифенолов, особенно процессы гидролиза, расщепления, окисления. Скорость гидролиза гликозидов, флавоноидов под влиянием ультразвука больших интенсивностей зависит от места присоединения сахарного остатка и природы флавоноида.

При ультразвуковом экстрагировании полифенолов кислыми или щелочными растворителями следует учитывать, что при 50— 60 °С полный гидролиз 7-О-глюкозидов и 7-О-глюкуронидов завершается через 15-20 мин, О-глюкозидов и О-рутинозидов — через 2-2,5 мин, а О-рамнозидов, О-галактозидов — через 0,5-1,5 мин, т.е. практически в 10-15 раз быстрее, чем при обычном гидролизе.
Витамины по-разному реагируют на ультразвук. Так, аскорбиновая кислота в виде водных растворов, в сыворотке крови, молоке, пищевых продуктах окисляется. Витамины группы В (тиамин, пиридоксин, пантотеновая и никотиновая кисло-ты, биотин, инозит) полностью сохраняются при воздействии ультразвука низких частот. При озвучивании на более высоких частотах в течение 3 часов (частота 2,64 МГц, интенсивность 3 Вт/см2) отмечается лабильность тиазолового кольца, которое раскрывается в щелочной среде. Более устойчивы витамины А2, D2, B12. В присутст-вии кислорода воздуха неустойчивы к продолжительному озвучиванию при больших интенсивностях такие высокомолекулярные соединения, такие как ферменты, углеводы.

Инактивируются дрожжевая инвертаза, деполимераза, сахароза, диастаза, трипсин. Фермент рибонуклеаза также подвергается изменению, однако биологические свойства его сохраняются. Спирты окисляются, крахмал распадается до декстрина, гликоген — на редуцирующие продукты, молекулы углеводов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, галактозы, сахарозы) — до более простых веществ. Замечено также, что чем больше исходная молекулярная масса белка, тем быстрее и глубже идет процесс ультразвуковой деполимеризации.
Природные антрахиноны из листьев и створок бобов кассии, корней и корневищ ревеня, коры крушины, сока алоэ устойчивы к воздействию ультразвука широкого диапазона частот и интенсивностсй, что обусловлено устойчивостью их ядра — хризацина. Многие антибиотики под влиянием ультразвука даже увеличивают свою антибактериальную активность: бензилпенициллин, стрептомицин, тетрациклин, мономицин и др.

Процессы растворения
Процессы экстрагирования
Процессы эмульгирования
Процессы получения суспензий

О компании

Новости

Технологии

Каталог

Наука

Контакты

18 самых популярных применений ультразвука в медицине

Эта запись была опубликована Карен в рубрике Ультразвуковые технологии 15 августа 2022 г. .

Ультразвуковое сканирование сегодня является одной из самых распространенных медицинских процедур. С помощью ультразвуковых исследований возможно более глубокое изображение, чем с помощью рентгеновских лучей, без каких-либо вредных для здоровья проблем.

Несмотря на то, что большинство людей слышали об ультразвуковой медицинской визуализации, немногие знают обо всех ее применениях. Аппараты УЗИ есть практически в каждом медицинском отделении.

В этой статье мы обсудим применение ультразвуковых аппаратов в медицине.

Обзор ультразвуковой технологии

Ультразвуковая технология использует высокочастотные звуковые волны, которые человеческий слух не может обнаружить. Типичный ультразвуковой луч передается блоком управления со скоростью более 20 000 Гц.

При прохождении волны через материалы различной плотности в теле происходит сдвиг частоты, вызванный их различными механическими свойствами. И эти изменения фиксируются цифровыми процессорами и трансформируются в ультразвуковое изображение.

Часть тела, подлежащая сканированию/исследованию, определяет частоту звуковых волн, выбранных для визуализации. В процессе используются электрические импульсы, испускаемые генератором импульсов передатчика. Пьезоэлектрический преобразователь преобразует эти электрические импульсы в вибрации, создающие звуковые волны.

Применение и использование ультразвука в медицине

Вот подробное описание вариантов использования ультразвукового сканирования в медицине:

Абдоминальное сканирование

Ультразвуковое устройство идеально подходит для диагностики причин любой боли или дискомфорта в животе. Он может сканировать и выявлять проблемы с мягкими тканями в брюшной полости, которые не функционируют должным образом.

Нефрология

Ультразвуковое сканирование — единственная технология, применяемая для выявления наличия камней в почках. Он даже может определить количество и размер каждого камня в режиме реального времени.
Почечный литотриптор с использованием ультразвуковых волн также может разрушать камни в почках. Этот процесс известен как литотрипсия. При литотрипсии импульсы ультразвука разбивают крупные камни в почках на более мелкие фрагменты. Более мелкие фрагменты могут легко пройти через мочевыводящие пути.

Опорно-двигательный аппарат

Ультразвуковые исследования позволяют врачам увидеть кровеносные сосуды, мышцы и суставы внутри тела. Изображения помогают исследовать растяжения мышц, разрывы, проблемы с нервами и такие заболевания, как артрит и остеопороз.
Ультразвук применяется для лечения заболеваний мягких тканей, бурситов, коллагенозов и травм мягких тканей. Уменьшение боли и снижение жесткости мягких тканей приводит к сокращению времени заживления.

Рак

С помощью ультразвуковой эластографии медицинские работники могут обнаруживать у пациентов опухоли, которые не видны с помощью других технологий медицинской визуализации. Биопсия под ультразвуковым контролем в норме.
Одним из обширных применений ультразвуковых волн является обследование молочных желез и изучение рака молочной железы. Медицинская ультразвуковая визуализация помогает обнаружить уплотнения в молочной железе и направляет иглу при взятии образца этого уплотнения для дальнейшего анализа.
Помимо ультразвуковой эластографии, продолжающееся развитие использования ультразвуковой гипертермии для лечения рака также является многообещающим. Ультразвуковая гипертермия повышает температуру целевой области выше определенного уровня. При такой высокой температуре ожидается прекращение злокачественности рака.

Хирургия

Хирургический ультразвуковой аппарат высокой энергии может преднамеренно разрушать ткань. В некоторых хирургических случаях специализированная установка имеет несколько пьезоэлектрических преобразователей, сфокусированных на ткани участка, избегая промежуточных тканей.
Другое применение – хирургическое лечение болезни Паркинсона путем удаления черной субстанции.

Урология

Ультразвуковые исследования используются для исследования мочевыводящих путей на наличие дефектов. Он также может выявить инфекции мочевыводящих путей и проблемы с мочеиспусканием.
Многие специализированные типы оборудования были разработаны с использованием ультразвуковой технологии. Они очень эффективны при лечении болезни Меньера, которая вызывает неправильную работу внутреннего уха и вызывает у пациента головокружение.
Традиционная хирургия имеет высокий риск глухоты при лечении болезни Меньера. Ультразвук устраняет этот риск, останавливает головокружение и снижает риск паралича лицевого нерва.

Гинекология

Ультразвуковое исследование используется для изучения женских органов малого таза, в основном яичников, фаллопиевых труб, матки, мочевого пузыря, придатков и прямокишечно-маточного мешка.
Может выявить воспаление аппендикса (аппендицит). Ультрасонография также может выявить эндометриоз, кисты яичников, поражения и гинекологический рак.

Офтальмология

Факоэмульсификатор используется для хирургического лечения катаракты глаз. В этом хирургическом инструменте используется игла, вибрирующая на ультразвуковой частоте. Высокая энергия, выделяемая вибрациями, действует как эмульгатор для мертвой линзы. Факоэмульсификатор также содержит всасывающую камеру, которая удаляет мусор, образующийся в процессе, обеспечивая более быстрое время операции и период восстановления.

Анестезиология

Интенсивная терапия Ультразвук используется во время проведения анестезии для изучения кровотока. Врачи используют чреспищеводную эхокардиографию (ЧПЭ) для определения глубины эпидурального пространства у пациентов со сложной анатомией.

Эндокринный

Использование ультразвукового луча для создания 3D-изображений может помочь выявить аномалии, такие как тиреоидит, в щитовидной и паращитовидных железах. На 3D-изображениях показаны размеры желез, чтобы определить отек.

Гастроэнтерология

В гастроэнтерологии ультразвуковой эндоскоп помогает диагностировать проблемы с пищеварительным трактом и мягкими тканями и органами в непосредственной близости. Оценка органов пищеварения и заболеваний в них не требует разрезов при этом методе, что делает его малоинвазивной процедурой.

Акушерство и беременность

Акушерство является одним из наиболее распространенных направлений. Это одна из основных причин, по которой многие люди знакомы с ультразвуковыми исследованиями.
УЗИ плода во время беременности обеспечивает качественное двухмерное изображение эмбриона или плода в режиме реального времени. Поскольку рентгеновские лучи опасны для плода, УЗИ плода предлагает более безопасный метод наблюдения за беременностью.
В срок от 18 до 22 недель беременности ультразвуковое исследование плода может выявить любые аномалии развития или любые другие проблемы, связанные с беременностью.
Существует множество различных типов акушерских сонограмм. Некоторыми распространенными из них являются 3D-сонография, которая создает трехмерное изображение плода, и ультразвуковая допплерография, которая позволяет слышать сердцебиение ребенка.

Сосудистый

Ультразвук, используемый для исследования сосудов, помогает оценить направление кровотока и состояние кровеносных сосудов. При цереброваскулярном исследовании можно измерить скорость кровотока в головном мозге, используя небольшой объем образца.
Ультразвуковое исследование сонных артерий выявляет закупоренные или суженные артерии. Эти данные помогают определить возможность инсульта до любого несчастного случая.

Пульмонология

При исследовании торакальных заболеваний используется ультразвуковое исследование легких. В отделениях неотложной помощи УЗИ легких также позволяет контролировать респираторные заболевания.
Визуализация легких может быть сложной задачей, поскольку ультразвук работает с прохождением звуковых волн. В случае легких воздушные карманы могут изменить поведение звуковых волн и препятствовать формированию оптимального изображения.

Кардиология

Эхокардиография использует стандартный или допплеровский ультразвук для получения изображения. Изображение обычно называют эхокардиограммой, эхом или эхом сердца.
С помощью УЗИ сердца можно диагностировать у пациента любое заболевание сердца. Эхокардиограммы помогают контролировать тех, кто уже страдает сердечными заболеваниями.
Информация, предоставляемая ультразвуковым исследованием сердца, настолько обширна, что обычно это единственный визуализирующий тест, необходимый для углубленного исследования сердца пациента. Он предоставляет подробную информацию о размере сердца, его форме, любом возможном повреждении ткани с указанием его местоположения и размера повреждения, насосной способности, струе кровотока и многом другом.
С помощью УЗИ сердца врачи могут на ранней стадии диагностировать инфаркт миокарда и увидеть региональную аномалию движения стенки. Для пациентов с сердечной недостаточностью это один из самых важных инструментов, используемых в лечении.
Эхокардиограмма может диагностировать кардиомиопатию, дилатационную кардиомиопатию и гипертрофическую кардиомиопатию. Врачи также используют эхокардиографию, чтобы определить, является ли болезнь сердца причиной боли в груди у пациента.
Техникам требуется обучение эхокардиографии. Таких специалистов называют эхосонографистами или кардиологами.

Маммография

Рентгеновские снимки, используемые для скрининга рака молочной железы при обследовании женщин, представляют собой процесс, называемый маммографией. Однако высокая радиация рентгеновских лучей вызывает беспокойство у женщин, особенно во время беременности.
УЗИ молочных желез — это лучший и более безопасный способ обследования молочных желез на наличие необычных новообразований, которые могут быть раковыми. Они становятся предпочтительным методом для таких экзаменов.
Биопсия молочной железы почти всегда проводится под ультразвуковым контролем, когда датчик направляется для удаления части мягкой ткани для исследования.

Ветеринария

Ультразвук не ограничивается наукой об анатомии человека. Ветеринарная медицина также использует ультразвук так же, как и в медицине человека.
Поскольку УЗИ является неинвазивным методом визуализации, оно помогает спасти животных от чрезмерного стресса, вызванного обычными операциями. У многих животных хирургический дистресс может вызвать дополнительные заболевания.
Домашние животные часто проглатывают посторонние предметы. С помощью ультразвука ветеринар может определить тип объекта, который проглотил питомец, и какую опасность он представляет. Затем ветеринар может принять решение о наилучшем курсе действий.
С помощью ультразвука можно контролировать высокий уровень ферментов печени, что может быть распространенной проблемой у многих животных. Другими выявляемыми заболеваниями являются инфекции мочевыводящих путей, расстройства пищеварения, новообразования, травмы, эндокринные расстройства и лихорадка неизвестного происхождения.
Ультразвук позволяет различить жидкость, кусочки здоровой ткани и посторонние предметы. Это различие невозможно с такими альтернативами, как рентген.
При беременности животных ветеринары могут определить количество потомства с помощью ультразвукового сканирования. Следить за развитием плода в течение всего срока беременности также несложно.

Другие области применения

Компрессионная сонография может помочь в лечении таких состояний, как тромбоз глубоких вен и повреждение вен.
Количественная сонография может помочь оценить показатели качества мышц.

Дополнительные приложения

Ультразвуковая визуализация предлагает множество преимуществ без каких-либо рисков или разрезов. Таким образом, эксперты разработали множество передовых ультразвуковых приложений с использованием сложных устройств, включая портативные ультразвуковые аппараты, УЗИ с контрастным усилением и многое другое.
Одной из таких разработок является высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (HIFU). HIFU обеспечивает биологические эффекты, такие как локальный нагрев тканей, радиационные силы и кавитация. HIFU открывает новые возможности в таких областях, как абляция тканей, локальная доставка лекарств, стимуляция иммунного ответа и повышение чувствительности к лучевой терапии.
Для этих передовых методов лечения необходима высокая пространственная точность. Эта точность достигается за счет использования специализированных ультразвуковых преобразователей. Эти преобразователи могут фокусировать ультразвуковые волны на площади диаметром всего 1 мм.
HIFU также может лечить миому матки и эссенциальный тремор. Преимущества этой технологии для облегчения боли также находят применение наряду с исследованиями новых возможностей.
Использование HIFU для лечения рака предстательной железы также находится в стадии разработки. В этом методе используется датчик HIFU, помещаемый в прямую кишку или уретру.
Ультразвуковая молекулярная визуализация стала мощным инструментом для визуализации и описания болезненных процессов на клеточном и субклеточном уровнях. В этой технологии используются микроскопические пузырьки, вводимые в кровоток для воздействия на определенные клетки или типы тканей.
Для доставки лекарств набирает популярность метод сонопорации. В этой технологии используются ультразвуковые волны, усиленные микропузырьками. Ядро микропузырька содержит лекарство. Иногда при непрямом методе доставки лекарственного средства микропузырьки и лекарственное средство вводят одновременно. Во всех этих случаях помогает ультразвуковой зонд, направляя лекарство непосредственно к патологическому участку.

Каковы ограничения ультразвука в медицине?

Несмотря на бесчисленные преимущества использования ультразвука во всех упомянутых выше медицинских приложениях и отсутствие неблагоприятных биологических эффектов, этот процесс также имеет некоторые ограничения.

Характеристики ультразвуковых волн в воздухе неудовлетворительны. Поэтому они непригодны для исследования тканей или органов, наполненных газом (в том числе воздухом). Этот недостаток является серьезной причиной, по которой врачи используют рентгеновские лучи для исследования легких, несмотря на потенциальные вредные последствия.
Невозможно использовать ультразвуковое сканирование в диагностических целях для обнаружения микрокальцинатов. Микрокальцинаты являются одним из ранних симптомов рака молочной железы. Рентгеновская маммография может обнаружить такие микрокальцинаты. Таким образом, маммография является более распространенным методом диагностики рака молочной железы.
Ультразвук плохо подходит для клинического применения у пациентов с ожирением. Глубокие ткани в этих случаях не могут быть четко видны из-за плохого качества изображения.
Производительность устройства и качество 3D-изображений сильно зависят от навыков оператора. Для получения изображения хорошего качества требуется правильное нанесение геля на водной основе и другие предварительные условия, которые могут различаться в зависимости от процесса. Например, для УЗИ брюшной полости требуется полный мочевой пузырь, чтобы обеспечить хорошее качество 3D-изображения мочевого пузыря и обнаружить камни.

Заключение

Отсутствие вредных последствий УЗИ в сочетании с высоким качеством изображения делает его одним из лучших вариантов медицинской диагностики.

Этот процесс прост и неинвазивен, что делает его предпочтительным для пациентов и врачей. Побочные эффекты рентгеновских лучей, такие как рак, побудили исследователей использовать альтернативные ультразвуковые методы почти во всех традиционных областях применения рентгеновских лучей.

Несмотря на то, что ультразвуковая визуализация широко распространена на протяжении десятилетий, технологические прорывы все еще происходят. Эволюция повышает возможное качество 3D-изображений и то, что возможно с помощью ультразвуковых управляющих импульсов.

Несмотря на несколько ограничений, упомянутых выше, медицинская ультразвуковая визуализация по-прежнему остается одной из лучших и самых безопасных технологий в медицинской науке.

Готовы запланировать демонстрацию или задать дополнительные вопросы? Мы здесь, чтобы помочь.

Наш отдел продаж всегда готов помочь вам выбрать ваш следующий ультразвуковой аппарат. Они могут ответить на все ваши вопросы и настроить демонстрацию, просто заполните форму, и мы свяжемся с вами как можно скорее.

ультразвук | физика | Британика

Похожие темы:: звук УЗИ ультразвуковая линия задержки волна Рэлея ультразвуковая сварка

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

ультразвук , вибрации с частотами выше верхнего предела слышимого для человека диапазона, т. е. выше примерно 20 килогерц. Срок sonic применяется для ультразвуковых волн очень высокой амплитуды. Гиперзвук, иногда называемый претерзвуком или микрозвуком, представляет собой звуковые волны с частотами выше 10 ¹³ герц. На таких высоких частотах звуковой волне очень трудно эффективно распространяться; действительно, выше частоты примерно 1,25 × 10 90 262 13 90 263 герц продольные волны вообще не могут распространяться, даже в жидкости или твердом теле, потому что молекулы материала, в котором распространяются волны, не могут передавать колебания вдоль достаточно быстро.

Многие животные способны слышать звуки в ультразвуковом диапазоне частот человека. Предполагаемая чувствительность тараканов и грызунов к частотам в диапазоне 40 килогерц привела к созданию «контроллеров вредителей», которые издают громкие звуки в этом частотном диапазоне для отпугивания вредителей, но они, похоже, не работают так, как рекламируется.

Некоторые диапазоны слуха млекопитающих и насекомых сравниваются с диапазонами слуха человека в таблице.

Частотный диапазон слуха для людей и других избранных животных
животное	частота (герц)
животное	низкий	высокая
люди	20	20 000
кошки	100	32000
собаки	40	46000
лошади	31	40 000
слоны	16	12000
крупный рогатый скот	16	40 000
летучие мыши	1000	150 000
кузнечики и саранча	100	50 000
грызуны	1000	100 000
киты и дельфины	70	150 000
тюлени и морские львы	200	55 000

Датчики

Ультразвуковой преобразователь — это устройство, используемое для преобразования некоторого другого типа энергии в ультразвуковые колебания. Существует несколько основных типов, классифицируемых по источнику энергии и по среде, в которой генерируются волны. К механическим устройствам относятся преобразователи с газовым или пневматическим приводом, такие как свистки, а также преобразователи с приводом от жидкости, такие как гидродинамические генераторы и вибрирующие лопасти. Эти устройства, ограниченные низкими ультразвуковыми частотами, имеют ряд промышленных применений, включая сушку, ультразвуковую очистку и впрыск мазута в горелки. Электромеханические преобразователи гораздо более универсальны и включают в себя пьезоэлектрические и магнитострикционные устройства. Магнитострикционный преобразователь использует тип магнитного материала, в котором приложенное осциллирующее магнитное поле сжимает атомы материала вместе, создавая периодическое изменение длины материала и, таким образом, вызывая высокочастотную механическую вибрацию. Магнитострикционные преобразователи используются в основном в низкочастотных диапазонах и распространены в ультразвуковых очистителях и приложениях ультразвуковой обработки.

Безусловно, наиболее популярным и универсальным типом ультразвукового преобразователя является пьезоэлектрический кристалл, который преобразует колеблющееся электрическое поле, приложенное к кристаллу, в механическую вибрацию. К пьезоэлектрическим кристаллам относятся кварц, сегнетовая соль и некоторые виды керамики. Пьезоэлектрические преобразователи легко используются во всем диапазоне частот и на всех выходных уровнях. Конкретные формы могут быть выбраны для конкретных приложений. Например, форма диска обеспечивает плоскую ультразвуковую волну, а изгибание излучающей поверхности в виде слегка вогнутой или чашеобразной формы создает ультразвуковую волну, которая будет фокусироваться в определенной точке.

Пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи также используются в качестве ультразвуковых приемников, улавливающих ультразвуковые колебания и преобразующих их в электрические колебания.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Применение в исследованиях

Одной из важных областей научных исследований, в которой ультразвук оказал огромное влияние, является кавитация. При кипячении воды на дне емкости образуются пузырьки, поднимаются в воду, а затем схлопываются, что приводит к звуку кипящей воды. Процесс кипения и возникающие в результате звуки заинтриговали людей с тех пор, как они были впервые обнаружены, и они стали объектом значительных исследований и расчетов британских физиков Осборна Рейнольдса и лорда Рэлея, которые применили термин 9.0260 кавитация к процессу образования пузырьков. Поскольку для контроля кавитации можно осторожно использовать ультразвуковую волну, ультразвук оказался полезным инструментом в исследовании этого процесса. Изучение кавитации также дало важную информацию о межмолекулярных силах.

Понять концепцию сонолюминесценции, явления превращения звука в свет

Посмотреть все видео к этой статье

Проводятся исследования аспектов процесса кавитации и его применения.