Реферати українською » Медицинские науки » Використання ультразвуку до медицини


Реферат Використання ультразвуку до медицини

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Народження ультразвуку

У 1880 року французькі фізики, брати П'єр і Поль Кюрі, помітили, що з стискуванні і розтягненні кристала кварцу з обох сторін з його гранях, перпендикулярних напрямку стискування, з'являються електричні заряди. Це назвали пьезоэлектричеством (від грецького «пьезо» – «давлю»), а матеріали з цими властивостями – пьезоэлектриками. Згодом цей явище пояснили анізотропією кристала кварцу – різні фізичні властивості вздовж різних граней.

Під час першої Першої світової французький дослідник Поль Ланжевен запропонував використовувати п'єзоелектричний ефект щоб виявити підводних човнів. Якщо пьезоэлектрик зустрічає своєму шляху ультразвукове хвилю від гвинта човни, що поширюється зі швидкістю 1460 км/с, вона стискує його межі, і з'являються електричні заряди. Сжимаясь і розтискаючи, кристал хіба що генерує перемінний електричний струм, що можна виміряти чутливими пристроями. Якщо до граням кристала докласти змінне напруга, вона сама почне коливатися, стискуючись і розтискаючи із частотою змінного напруги. Ці вагання кристала передаються середовищі, яка з кристалом (повітрю, воді, твердому тілу). Так виникає ультразвукова хвиля.

Ланжевен спробував зарядити межі кварцевого кристала електрикою від генератора змінного струму високої частоти. Заодно він зауважив, що кристал коливається в такт зміни напруги. (Рис. 001) Щоб посилити ці коливання, учений вклав між сталевими листами-электродами не лише одну, а кілька платівок та домігся виникнення резонансу – різкого збільшення амплітуди коливань. Ці дослідження Ланжевена дозволили створювати ультразвукові випромінювачі різної частоти. Пізніше з'явилися випромінювачі з урахуванням титаната барію, і навіть інших кристалів і кераміки, які можна будь-який форми і збільшення розмірів.

Ультразвук можна одержати й інакше. У 1847 року англійський фізик Джеймс Джоуль виявив, що з перемагничивании електричним струмом залізничних і нікелевих стрижнів вони то зменшуються, то збільшуються в такт змін напрями струму. (Рис. 002) Причому у навколишньому середовищі порушуються хвилі, частота яких залежить від коливань стрижня. Це назвали магнитострикцией (від латинського «стриктус» – «стиснення»).

Ультразвук виявився просто знахідкою на вирішення технічних, наукових установ та медичних завдань. Наприклад, ультразвукові дефектоскопы, (Рис. 003) поєднані з комп'ютером, допомагають контролювати якість зварних швів, бетонних опор і плит. Ультразвуковую апаратуру і з успіхом застосовують для різання і свердління металів, скла та інших матеріалів. Ультразвук можна використовуватиме подрібнення речовини – наприклад, на приготування тонко розмеленого цементу чи азбесту, щоб одержати однорідних емульсій, очищення рідини чи газу від домішок. (Рис. 004) З допомогою сфальцьованого пучка ультразвукових хвиль розпорошують деякі рідини, наприклад, ароматні речовини, лікарських препаратів. Получающийся «ультразвукової туман», зазвичай, якісніший, ніж аэрозольный. Сам його екологічно безпечніший, тому що відмовитися від фторсодержащих газів, які використовуються у аерозольних баллончиках.

Побачити невидиме

Близько півстоліття тому ультразвук використовують в ветеринарії визначення товщини підшкірного жиру у свиней. Цей прозаїчний метод підштовхнув дослідників до розробки нових випромінювачів і приймачів ультразвуку і можливість «розглянути» внутрішніх органів людини. Це значно простіша процедура, ніж хірургічна операція, ще, вона дає уявлення про те органи людини у роботі. Виявилося можливим навіть вивчати рух крові у судинах, визначати стан кістковій тканині; і навіть внутрішніх перегородок серця – так, випадання мітрального клапана серця було виявлено з допомогою ультразвукового дослідження.

Нині ультразвукова діагностика отримала стала вельми поширеною. Здебільшого при розпізнаванні патологічних змін органів прокуратури та тканин використовують ультразвук частотою від 500 кГц до 15 МГц. Звукові хвилі такий частоти у змозі проходити через тканини організму, позначаючись від усіх поверхонь, лежачих за українсько-словацьким кордоном тканин різного складу і щільність.

По фізичної суті виділити чи два різновиди ультразвукового дослідження: ультразвукова локація і ультразвукове просвічування. При ультразвукової локації реєструються імпульси ультразвуку, відбиті від кордону середовищ, які мають різні акустичні властивості. Переміщення датчика дає змоги виявити розміри, форму і місцезнаходження досліджуваного об'єкта. Ультразвуковое просвічування грунтується різному поглинанні ультразвуку різними тканинами організму. При дослідженні внутрішнього органу на нього направляють ультразвукове хвилю певної інтенсивності і реєструють інтенсивність минулого сигналу датчиком, які є з іншого боку органу. За рівнем зміни інтенсивності відтворюється картина внутрішнього будівлі сканируемого органу.

Ухвалений сигнал обробляється електронним пристроєм, результат видається як кривою (ехограмма) чи двовимірного зображення (т.зв. сонограмма – ультразвукова сканограма).

У першому випадку, (Рис. 005) тобто. при одномірному (т.зв. А-методе), відбитий сигнал утворює на екрані осцилографа постать у вигляді піка на прямий лінії. Висота піка відповідає акустичної щільності середовища, а відстань між піками – глибині розташування кордону розділу між середовищами. А-метод широко застосовується для розпізнавання хвороб мозку (ехоенцефалографія), органів зору (эхоофтальмография), серця (ехокардіографія).

Двухмерный (т.зв. В-метод), - спосіб отримання двовимірного зображення у вигляді сканування – переміщення ультразвукового пучка поверхнею тіла під час дослідження. Сканування забезпечує реєстрацію сигналів послідовно від різних точок об'єкта; зображення виникає на екрані телевізійного монітора (Рис. 006) і то, можливо зафіксовано на фотопапері чи плівці; може бути піддавати математичної обробці, (Рис. 007) вимірюючи, зокрема, величину різних елементів об'єкта. Яркость кожної крапки над екрані перебуває у прямої залежності від інтенсивності луни-сигналу. Зображення на телевізійному екрані представлено, зазвичай, 16-ту відтінками сірого кольору чи кольорової палітрою, (Рис. 008) що відбивають акустичну структуру тканин. На апаратах зі сріблясто-сірою шкалою конкременты (тобто. тверді, схожі на гальку маси, найчастіше які утворюються в жовчному міхурі чи сечовивідних шляхах) виглядають яскраво-білими, а освіти, містять рідина, наприклад, кісти, - чорними.

Сучасна апаратура дає змогу виробляти ультразвукове сканування з великою частотою кадрів один секунду, що забезпечує пряме спостереження рухами органів (дослідження часі). За такими сканограммам (Рис. 009) можна будувати висновки про розташуванні, форми і величині досліджуваного органу, однорідності (Рис. 010) чи неоднорідності його тканин. Це дає можливість виявляти дифузійна ущільнення органу (наприклад, при цирозі печінки), знаходити у своєму ньому порожнини з рідиною, і навіть пухлинні освіти і щільні осередки. Тож якщо рентген виявляє пухлина, коли щільність її відрізняється від щільності здорової тканини в 1,5 – 2 рази, й вона це часто буває вже неоперабельной, то ультразвук «відчуває» її набагато раніше. На эхограммах серця вимальовуються його стінки, порожнини, клапани, на сонограммах живота – структура печінки, жовчного міхура, підшлункової залози, селезінки, (Рис. 011) нирок тощо. По эхограммам можна розпізнати асцит, водянку жовчного міхура, жовчні каміння, панкреатит й пухлину підшлункової залози, захворювання нирок, пухлини, гематоми, кісти і абсцеси печінці та ін. З допомогою ультразвукового дослідження виявляють поразки щитовидної і слинних желёз, невеликі кількості рідини в плевральної порожнини. Широке поширення одержало ультразвукове сканування органів малого таза (Рис. 012) для розпізнавання кіст і пухлин яєчників, пухлин сечового міхура, пряма кишка і передміхуровій залози, обсягу залишкової сечі в сечовому міхурі. По эхограмме визначають термін вагітності, ситуацію і масу плоду, (Рис. 013) аномалії його розвитку, многоплодие, виключають внематочную вагітність, а, (Рис. 014) починаючи з 26 тижнів – встановлюють стать майбутньої дитини. Для отримання високоякісних «зрізів» аорти і її великих гілок, нижньої порожнистої і воротной вен, артерій печінки, шлунка та нирок з допомогою ультразвукової діагностики, непотрібен, як із ангіографії, вводити в судини рентгеноконтрастное речовина і можна багаторазово повторювати дослідження, не побоюючись зашкодити хворому. Вивчаючи становище, форму, калібр і обриси кровоносних судин, можна виявляти їх патологічні зміни.

Останнім часом особливо бурхливо розвивається Доплер-метод, заснований на використанні як безперервного, і імпульсного ультразвуку. Він дає змогу реєструвати зміни струму крові навіть у невеликих кровоносних посудинах, тому доплерография застосовується й в акушерстві – з її допомогою оцінюють потік крові через пуповину, роботу серця й судин дитини. Такий підхід виявився цінним й у онкології – адже розвиваючись пухлина «обростає» кровоносними судинами, всередині неї відбуваються невеликі крововиливу, утворюються ділянки омертвілої тканини. Усе це викликає кровотоку у судинах і легко то, можливо виявлено з допомогою Доплер-метода.

Завдяки ультразвукової техніці можна було уздріти і те, що відбувається всередині кістковій тканині. Швидкість поширення ультразвуку в кістках дає інформацію про їхнє будову, змісті органічних і мінеральних речовин. Будь-які патологічні зміни, старіння, розвиток пухлин негайно б'ють по акустичні властивості кістки. Наприклад, у разі пухлин всередині кістки, швидкість ультразвуку поповнюється 9 – 10%. Ефективність лікування пухлин з допомогою гормонів, хіміотерапії чи опромінення можна паралельно контролювати ультразвуковими методами. Деминерализация кісток чи патологічні зміни скелета можуть бути встановлені у ранній стадії, коли не пізно починати лікування та дієту, замедляющую розвитку гіпертонічної хвороби.

Ультразвуковые методи дослідження виявилися корисні, і для аналізу людської крові. Річ у тім, що мембрани червоних кров'яних клітин – еритроцитів – стають більш «крихкими» що за різних захворюваннях, інфекції, прийомі алкоголю. Це давно використовують у медицині. Раніше кров змішували у пробірці з антикоагулянтом, інтенсивно струшуючи. З разрушающихся клітин звільнявся гемоглобін, який офарблював плазму крові, зазвичай безбарвну, в червоний колір. За інтенсивністю цієї забарвлення і можна будувати висновки про швидкості і рівня руйнації еритроцитів.

Виявилося, що значно простіше руйнувати еритроцити ультразвуком низькою інтенсивності. Через війну виходять звані эритрограммы. Цей метод дає понад точну інформацію про міцності мембран. У поєднанні з комп'ютерним аналізом вона дозволяє як поліпшити діагностику захворювань крові, наприклад, лейкозу, а й будувати висновки про інших патологіях, які мають чіткої клінічної картини. Наприклад, на початкових стадіях цироз печінки звичайно дає себе знати, але токсичні продукти, які у крові через неправильної роботи печінки, руйнують мембрани еритроцитів, і эритрограмма різко змінюється. У онкологічних пацієнтів міцність мембрани еритроцитів, навпаки, сильно збільшується.

Останнім часом у діагностиці широко застосовується й такий метод: краплю крові вміщують у кювету, дном якій служить ультразвукової випромінювач. При включенні ультразвуку із частотою 500 кГц і певної інтенсивністю крапля починає світитися – виникає сонолюминесценция. Свечение це поступово гасне, і з швидкості його загасання можна будувати висновки про стан організму, онкологічних захворюваннях. Сонолюминесценция сильно підвищується при вагітності, оскільки змінюється білковий склад крові.

Розроблено ультразвукові датчики, призначених запровадження у організм. Наприклад, з допомогою такого датчика, введеного через пряму кишку, вдається виявляти пухлини кишечника та викладачу встановлювати їх розміри. Створено спеціальні датчики для ультразвукового дослідження безпосередньо на операційному столі під час втручання, дозволяють визначити число і місцезнаходження каменів у нирках та в жовчних протоках. У клінічну практику впроваджується методика пункцій внутрішніх органів прокуратури та патологічних утворень (пухлин, абсцесів та інших.) під медичним наглядом ультразвукового сканування.

Для ультразвукового дослідження найчастіше непотрібен спеціальної підготовки хворих. Проте за необхідності дуже докладного вивчення органів черевної порожнини, особливо підшлункової залози, вдаються до попередньому очищенню кишечника з допомогою клізм. Хворий має постати до кабінету натщесерце. Дослідження органів таза рекомендується проводити при наповненому сечовому міхурі. Хворого можуть в різному становищі тіла: лёжа на спині, животі, при боці, і навіть – стоячи і сидячи. Кожу над досліджуваної областю змазують добре проводять ультразвук вазеліновим олією чи спеціальним гелем. Використовують різні становища ручного зонда (перетворювача). Змінюючи становище перетворювача, лікар прагнуть отримати максимально повну інформацію про стан органів.

Сучасна ультразвукова апаратура дозволила розширити кордону знання мікросвіті. З її допомогою можна було одержати контрастні і об'ємні зображення клітин та тонких зрізів тканин. Існує спеціальний акустичний мікроскоп, у якому використовуються ультразвукові хвилі високої частоти. Таким мікроскопом уловлюються самі найтонші зміни «архітектури» клітин та дають інформацію про події всередині організму.

Вредно чи ультразвукове дослідження?

Застосування ультразвукового методу діагностики безболісно та практично без шкоди, бо викликає реакцій тканин. Тому протипоказань для ультразвукового дослідження немає. Завдяки своєї нешкідливості і простоті ультразвукової метод має всі переваги під час обстеження дітей і вагітних. Використання діагностичного ультразвуку в акушерської практиці має завжди грунтуватися на принципі - потенційний ризик допустИм лише за отриманні очевидною корисною інформації. Питання безпеки ультразвукових досліджень вивчаються лише на рівні Міжнародної асоціації ультразвукової діагностики в акушерстві і гінекології. Сьогодні прийнято вважати, що жодних негативних впливів ультразвук не надає. Є кілька припущень у тому, що теоретично ультразвук має низку негативних біологічних ефектів. Але це лише щодо нового доплеровского дослідження. До того ж й колірного доплера, застосовуваного з оцінки швидкості кровотоку в плоді. Таке дослідження робиться тільки за згодою пацієнта і лише з показанням. До нашого часу поки немає одного повідомлення про виникнення негативних ефектів в людини внаслідок ультразвукового обстеження.

Лікування ультразвуком

Загальні відомості

Чимало років тому дослідники помітили, що поранене вухо кролика швидше заживає, якщо тричі по 5 хвилин обробити його ультразвуком із частотою, злегка перевищує поріг чутливості (тобто. > 20 кГц). У тканинах у своїй збільшується обмін речовин, посилюється синтез білків і нуклеїнових кислот, підвищується проникність клітинних мембран. Всі ці зміни посилюють регенерацію.

Нині лікування ультразвуковими коливаннями отримали дуже великий поширення. Використовується, переважно, ультразвук частотою від 22 – 44 кГц і південь від 800 кГц до 3 МГц. Глибина проникнення ультразвуку у кістковій тканині при ультразвукової терапії становить від 20 до 50 мм, у своїй ультразвук надає механічне, термічне, фізико-хімічне вплив, під впливом активізуються обмінні

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація