1.05.ПриложениеУЗ.НИБ. 1.05.ПриложениеУЗ. Медицинская физика
 Скачать 262 Kb.
|
ЯГМАМедицинская физикаЛечебный факультет 1 курс 1 семестр 1 поток «Ультразвук.Приложение» Составил: Бабенко Н.И. 2010 г. Приложение. Ультразвуковая диагностика, её методы и их характеристика. Ультразвук в медицине применяется для диагностики и лечения. Ультразвуковая диагностика - это совокупность методов исследования здоровых и больных людей при помощи ультразвука. В основе диагностики лежат следующие свойства ультразвука: прямолинейность распространения в однородной среде. свойство отражаться от среды (объекта) с другим акустическим сопротивлением: свойство преломляться на границе раздела двух сред; свойство давать за препятствием акустическую тень, при условии, что длина ультразвуковой волны много меньше размеров самого препятствия; свойство зависимости скорости ультразвуковой волны от вида и состояния ткани. Из большого числа существующих методов для медицинской ультразвуковой диагностики применяются: теневые методы (прозвучивание); импульсные эхолокационные методы изучения отражённых сигналов; методы, использующие эффект Доплера. Теневые методы основаны на свойстве ультразвука оставлять за препятствием акустическую тень. Суть метода: Если между излучателем ультразвука и его приёмником будет находиться объект (инородное тело), отличающееся по акустическим свойствам от окружающей ткани, то за этим объектом будет зона «акустической тени». Эту зону можно выявлять по уменьшению или исчезновению амплитуды сквозного ультразвукового сигнала на экране регистратора. При теневых методах используют частоты 4-5 МГц при интенсивности ультразвука 5-25 милливатт на квадратный сантиметр (мВт/см2). При теневом методе размер определяемых тел составляет в сечении 2-5 мм2  1 - генератор ультразвука; 2 - излучатель пьезоэлектрическоготипа; 3 - Ультразвуковой приёмник пьезоэлектрического типа; 4 -усилитель; 5 - экран регистратора; И.Т, - инородное тело в ткани. Недостатком теневого метода является необходимость двустороннего доступа к исследуемому объекту и сравнительно низкая чувствительность. К преимуществам можно отнести высокую помехоустойчивость и слабую зависимость амплитуды сигнала от ориентации объекта. Эхолокацинные методы основаны на свойстве ультразвука отражаться от среды или объекта с другим акустическим сопротивлением. Суть метода: Исследуемая ткань или орган прозвучиваются короткими импульсами ультразвуковых волн, следующими с частотой 50-1000 Гц. В перерывах между импульсами излучатель исполняет роль приёмника и улавливает отражённые сигналы. Отражённые сигналы изображаются на экране регистратора в виде графика, на котором амплитуда импульса отражённого сигнала характеризует размер объекта, а его положение по горизонтали - глубину залегания. Схема метода:  1 - генератор ультразвука; 2 - излучатель-приёмник; 3 - усилитель сигнала; 4 - регистратор; 5 - исследуемая ткань; И.Т. - инородное тело. Преимущества: Данный метод более удобен, так как приёмник и излучатель находятся с одной стороны органа (ткани). Увеличивается и чувствительная характеристика (примерно в 10 раз), что позволяет определять инородные тела диаметром до 0,02мм2. Аппараты данного типа работают на частотах 1-6 МГц при интенсивности ультразвуковых импульсов 5-30 мВт/см2. Методы ультразвуковой диагностики. основанные на эффекте Доплера, применяются для исследования движущихся объектов и структур. Если источник и приёмник ультразвука неподвижны относительно друг друга, то излучаемый и принимаемый отражённый сигналы имеют одинаковую частоту, в противном случае частоты будут отличиться. При приближении объекта к излучателю-приёмнику ультразвука воспринимаемая им частота отражённого сигнала будет больше посылаемого на объект зондирующего сигнала. Если же объект удаляется от источника ультразвука, товоспринимаемая частота отражённого сигнала будет меньшепосылаемой. Явление изменения воспринимаемой частоты ультразвукового сигнала от движущегося объекта называется эффектом Доплера-То значение частоты, на которую изменится воспринимаемый отражённый сигнал относительно посылаемого, называется частотой Доплера и обозначается символом «Уд». Если скорость движения объекта много меньше скорости ультразвука в данной среде, то частоту Доплера можно определить по формуле: V = 2V0 V cos ф, С Где V - частота Доплера; Vo - посылаемая, зондирующая частота; D - скорость движения объекта; С - скорость ультразвука в среде; ф - угол между направлением зондирующего луча и направлением движения объекта. Эффект Доплера возникает и при отражении ультразвука от движущихся в потоке частиц, например, клеток крови. Если скорости этих частиц разные, то каждая частица даёт свою доплеровскую частоту, возникает спектр этих частот. Вычислив среднюю частоту, можно соответственно формуле определения доплеровской частоты вычислить скорость движения частиц и объёмный расход жидкости. Прибор для определения скорости кровотока на основе эффекта Доплера называется доплеровский расходомер. Типичный расходомер имеет в своим составе: Импульсный ультразвуковой генератор; Ультразвуковой излучатель-приёмник; Электронное устройство, выделяющее частоту Доплера; Регистрирующее устройство видеооптического или акустического типа. Схема прибора:     Vс - частота излучателя;Vп - принимаемая частота; V- частота Доплера; ф - угол между зондирующим импульсом и направлением движения объектов. Применение эффекта Доплера. 1. Для определения характеристик кровотока в сердечно-сосудистой системе в покое, при физических нагрузках и разных заболеваниях. 2. В кардиологии для оценки работы сердца в разные фазы цикла, определение значений скоростей и ускорений его стенок (доплерокинетограмма) при заболеваниях (мерцательная аритмия, предынфарктные состояния). 3. В акушерстве и гинекологии для контроля над сердечной деятельностью плода и его развитием при беременности. Преимущества методов ультразвуковой диагностики: 1. Безопасность; 2. Не требует специальной подготовки пациента в отличие от методов рентгеновского исследования. Основные клинические применения ультразвуковой диагностики: Нейроонкология: выявление опухолей головного и спинного мозга, определение величины полостей у гидроцефалов. Урология: выявление камней в почках, кист, полостей, гидронефроза, аплазии почек. Офтальмология: изменение размеров осей глаза, орбитальных опухолей, определение (локализация) местоположения инородных тел, особенно невидимых при рентгеновском исследовании. Терапия: определение размеров печени, селезёнки, поджелудочной железы, диагностика заболевании сердца (митральный стеноз) и сосудов (аневризмы), определение степени гипертрофии миокарда. Акушерство и гинекология: биометрия плода, определение его положения в матке, выявление опухолей матки и яичников. Хирургия: определение локализации инородных тел, контроль над заживлением переломов. 6.Применение ультразвука в терапии и хирургии. В основе лечебного применения ультразвука, лежат физическое действие, биологическое, а также эффекты последействия. По интенсивности используемые дозировки могут быть малыми и средними /терапия/, а также высокими и сверхвысокими /хирургия/. Ультразвуковая терапия - это нехирургическое ультразвуковое лечение органов, тканей и систем человека. Особенности терапии: 1. Используется стандартная, выделенная Радиокомитетом частота 880 килогерц (кГц) Как правило, ультразвук используется в стимулирующих дозировках /до 2 Вт/см и редко - поражающих /местно/ Ультразвуковая энергия подводится непрерывно или импульсно /50 импульсов в секунду/ с соотношением длительностей импульса и паузы /скважность/ от 1:1 до 1:10. Ультразвуковое воздействие может быть при непосредственном контакте излучающей головки с органом или косвенное через слой жидкости, например, в водяной ванне. Между излучателем и тканью или органом должна быть обязательно промежуточная водная или масляная среда. Воздушная прослойка даже в 0,01 мм препятствует проникновению ультразвука в ткань. Он почти полностью будет отражаться из-за большого различия в акустических сопротивлениях воздуха и ткани. 6. Лечебное действие осуществляется за счёт механического эффекта /микромассаж/, теплового /поглощение ультразвука/, физико-химического действия, а также специфического действия в виде аналгезии /обезболивания/. В терапии ультразвук применяется: для лечения болезней периферических нервов ./невралгии, невриты, радикулиты/. для лечения болезней мышц /миалгии/. при хроническом суставном ревматизме и деформирующих болезнях суставов. при болезнях позвоночника, обусловленных перерождением межпозвоночных дисков и возникновением его тугоподвижности деформирующий спондилёз, болезнь Бехтерева, и др./ - при гнойных воспалительных заболеваниях кожи /панариции/, Фурункулы и карбункулы, абсцессы, флегмоны. Имеются примеры успешного применения ультразвука в клинике уха, горла, носа при лечении тугоухости, в пульмонологии при лечении бронхитов и бронхиальной астмы, а также в одонтологии /лечение заболеваний зубов и дёсен/ и офтальмологии / лечение помутнений стекловидного тела/. Ультразвуковое воздействие можно комбинировать с лечением высокочастотными электрическими и магнитными полями, диатермией и УВЧ-терапией, а также с введением в организм ионов лекарственных веществ при помощи постоянного электрического тока /ионофорез/. При этом излучавшая ультразвук головка является одновременно и электродом, а сама процедура называется Фоноионофорез. Ультразвуком нельзя лечить: головной и спинной мозг, половые железы и беременную матку, заболевания сердца, При подозрении на опухоль применение ультразвука абсолютно противопоказано из-за опасностей стимуляции её роста и метастазирования. Аппараты для ультразвуковой терапии делятся на стационарные и переносные. Стационарные аппараты (УТС-1, УТС-1м,ультразвуковой терапевтический стационарный) имеют сравнительно большие габариты и вес (20 кг), работают на частоте 880 кГц и дают ультразвуковую мощность до 20 Вт. Поверхность излучателя составляет 10 см*. Аппараты работают в непрерывном и импульсном режиме. Переносные аппараты /УТП-1, УЗ-Т5 и др. тоже используют частоту 880 кГц, дают мощность ультразвука 8-10 Вт. Излучатель с поверхностью 4см* может дать интенсивность до 2,5 Вт/см* Аппараты серии УЗ-Т комплектуются сменными ультразвуковыми излучателями с активной различной излучающей поверхностью ИУТ-0,88-4, ИУТ-0,88-1, ИУТ-0,88-0,5/ - 4, I, 0,5см7 , что расширяет возможности применения. Существуют портативные переносные ультразвуковые аппараты специализированного применения. Например, для воздействия на кожу в дерматологии применяют аппарат типа УТП-Зм. Чтобы обеспечить небольшую глубину проникновения ультразвука в ткань применяют более высокую частоту колебаний - 2640кГц. Для лечения заболеваний уха, горла, носа разработаны модели аппаратов типа ЛОР /ЛОР-1. ЛОР-2. ЛОР-3 и др./ В хирургии ультразвук применяется в двух направлениях: 1. Ультразвуковая резка органов и тканей 2. Ультразвуковая сварка тканей и костей Ультразвуковая резка заключается в направленном разрушении ткани под действием ударов-вибраций инструмента, который колеблется с ультразвуковой частотой. Сущность процесса резки состоит в том, что перемещающийся по поверхности ткани режущий инструмент одновременно колеблется с ультразвуковой частотой, что вызывает в зоне контакта кавитацию и повышение температуры до 75—80 градусов. Ультразвуковые колебания инструмента значительно снижают усилия резания и повышают производительность работы в несколько раз. Для резки тканей и костей используются трепаны, пилы, долота и ножи из нержавеющей стали и титана. Они колеблются с частотой 25-40 килогерц при амплитуде колебании до 150 микрометров /10-3м/. Рабочий инструмент присоединяется к излучателю магнитострикционного типа через концентратор-волновод, являющийся усилителем колебаний/ трансформатором амплитуды/  Схема инструмента резки: 1-магнитострикционный излучатель, 2 - концентратор-волновод, 3- режущий инструмент Ультразвуковая резка применяется для:
Ультразвуковая сварка состоит в восстановления целостности органов и тканей при помощи ультразвука. Предварительно в зону сварки вводится безвредный для организма полимерный клей циакрин /этил-альфа-цианакрилат/. замешанный на костных опилках. При воздействии колеблющегося с ультразвуковой частотой инструмента происходит быстрая /примерно 30 сек./ полимеризация и отвердевание клея. Преимущество ультразвуковой сварки - локальный местный характер нагрева и высокая прочность соединения. Для ультразвуковой сварки используются установки /УРСК-8Н, УРСК-5м, УРСК-18 и др./ работающие на частотах 20-50 килогерц, и интенсивности колебания до 8-10 Вт/см. Амплитуда колебаний рабочего инструмента в среднем составляет 30-80 микрометров /мкм, 10 м/. Ультразвуковая сварка применяется:
|