Механические_колебания_и_волны_Основы_биоакустики
.pdfАУДИОМЕТРИЯ
- комплекс методов исследования остроты слуха путём предъявления человеку стандартизированных по частоте и интенсивности звуков.
1.Шёпотной речью;
2.с помощью камертонов;
3.с помощью аудиометра.
Аудиометр – прибор, генерирующий электрические колебания разных частот с регулируемой интенсивностью.
От аудиометра колебания передаются обследуемому через наушники, в которых они преобразуются в звуки (простые тоны).
Определяют пороги слышимости (минимальные интенсивности, вызывающие слуховые ощущения) звуков различных частот для каждого уха и получают аудиограмму.
ЗВУКОВЫЕ МЕТОДЫ В МЕДИЦИНЕ
- это методы, в которых звук несёт информацию об определённых внутренних процессах.
1. АУСКУЛЬТАЦИЯ – |
|
|
|
|
выслушивание звуков, |
2. АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД |
|||
возникающих при |
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ |
|||
дыхании и работе |
||||
КРОВИ -прослушивание |
||||
сердца или других |
||||
|
тонов Короткова. |
|||
внутренних органов. |
|
|||
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
3. ПЕРКУССИЯ - выстукивание, изучение положения и состояния внутренних органов по отраженному звуку.
4. ФОНОКАРДИОГРАФИЯ - запись звуков, возникающих
при работе сердца.
УЛЬТРАЗВУК И СПОСОБЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Ультразвук – упругая продольная механическая волна частотой больше 20 000 Гц. Может иметь высокую интенсивность за счёт того, что она прямо пропорциональна частоте волны в квадрате.
|
|
|
|
|
I интенсивность |
|
I |
1 |
|
2 |
2 |
||
частота |
||||||
2 |
|
A |
||||
|
|
|
|
|
плотность |
|
|
|
|
|
|
A амплитуда |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
скорость |
Способы получения ультразвука:
Обратный пьезоэлектрический эффект – возникновение ультразвука
(свыше 200 кГц) при воздействии на пьезокристалл переменным
|
|
|
электрическим полем |
E E |
cost |
|
max |
|
Магнитострикционный метод - возникновение ультразвука (до 200 кГц) при воздействии на ферромагнетик переменным магнитным полем
H Hmax cos t
ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА
1. Имеет высокую частоту, то есть малую |
2. Интенсивность УЗ может быть |
длину волны. Потому мало подвергается |
увеличена специальными |
дифракции, а, следовательно, способен |
акустическими линзами. |
распространяться узкими и |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
направленными пучками. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3. На границе между средами часть |
|
4. Часть УЗ волн проходит во |
|||||||||||||
|
вторую среду, частично |
||||||||||||||
УЗ волн отражается. Коэффициент |
|
||||||||||||||
|
поглощается в ней, и выходит |
||||||||||||||
отражения УЗ зависит от |
|
||||||||||||||
|
наружу. |
||||||||||||||
соотношения акустических |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
импедансов (сопротивлений) сред. |
|
|
I0 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Акустический импеданс среды |
d |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент отражения УЗ |
|
|
I |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
Z |
2 |
|
|
|
|
. -λ.d |
|
|||
|
k |
1 |
|
|
|
|
|
|
I=I0 e |
|
|||||
|
Z |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Z |
2 |
|
|
|
Относительно низкочастотный УЗ |
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лучше поглощается. |
ПЕРВИЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА
А. механическое действие (вызывает колебания частиц и явление кавитации – образования в жидкости пузырьков, заполненных воздухом, которые «схлопываются», выделяя значительные количества энергии).
Б. тепловое действие (связано с превращением механической энергии колебания частиц в тепловую энергию, а также выделением теплоты при кавитации).
В. физико-химическое действие (ускорение физических и химических процессов из-за механического перемешивания и повышения температуры).
1. В диагностике применяют УЗ малой интенсивности (до 0,1 Вт/см2), который не оказывает биологического действия.
2. В ультразвуковой физиотерапии применяют УЗ средней интенсивности
(до 1 Вт/см2). Имеет позитивные биологические эффекты.
3. В ультразвуковой хирургии применяют УЗ высокой интенсивности
(свыше 3 Вт/см2). Оказывает разрушающее действие.
УЛЬТРАЗВУК В ТЕРАПИИ И ХИРУРГИИ
1. Ультразвуковая физиотерапия –
локальное воздействие УЗ средней интенсивности, которое за счёт местного (микромассаж, нагревание, ускорение реакций и т.д.) и рефлекторного компонентов вызывает активацию процессов метаболизма и обмена веществ в участке тела, на который воздействуют УЗ.
2. В стоматологии - снятия зубного камня, налёта с зубов (безболезненно, бескровно, быстро). При этом не травмируется слизистая оболочка, обеззараживаются «карманы» полости рта.
3.Внутрисосудистая сонотерапия – очищение сосудов с помощью УЗ сосудов от отложений холестерина.
4.Изготовление лекарств с помощью ультразвука
(получение эмульсий, порошков, выделение лечебных соков из лекарственного сырья и т.д.)
5.Стерилизация медицинских инструментов и лекарственных веществ (вследствие кавитации происходит разрушение микроорганизмов)
УЛЬТРАЗВУК В ХИРУРГИИ
1.Использование фокусированного УЗ для локального разрушения патологических структур в органах тела без повреждения окружающих тканей (интенсивность УЗ достигает сотен и даже тысяч Вт/см2). Литотрипсия – метод разрушения камней в печени и почках фокусированным ультразвуком.
2.УЗ-инструменты, рабочий конец которых имеет вид скальпеля, пилки, иглы (+ снижают усилие хирурга, травматизм операции; кровоостанавливающий, обезболивающий, стерилизующий эффект).
Используют в ЛОР-хирургии, офтальмологии, ортопедии.
УЛЬТРАЗВУК В ДИАГНОСТИКЕ
Исходя из особенностей распространения УЗ существует 2 принципа, на которых может быть основано использование ультразвука в диагностике:
1.Трансдукция – диагностика по интенсивности УЗ после прохождения через тело человека (используется редко).
2.Эхолокация – диагностика по интенсивности отражённого УЗ.
Эхография – это метод ультразвуковой диагностики, позволяющий получить изображения внутренних структур тела человека на основе отражения УЗ от границ сред, обладающих разным акустическим импедансом.
Современная аппаратура позволяет наблюдать внутренние структуры тела человека в реальном режиме времени, в связи с чем некоторые разновидности эхографии получили название эхоскопии.
УЛЬТРАЗВУК В ДИАГНОСТИКЕ
Для проведения УЗИ необходим
ультразвуковой датчик, в
котором:
1.на основе обратного пьезоэлектрического эффекта генерируются ультразвуковые волны (источник УЗ).
2.Детектор отражённого ультразвука на основе прямого пьезоэффекта генерирует электрический сигнал пропорциональной амплитуды.
3.Электрический сигнал передаётся на регистрирующее устройство, где визуализируется.
Сигнал к регистрирующему устройству
Источник |
Детектор |
УЗ |
УЗ |