2.1.1 Використання звукових методів у діагностиці

1. Аудіометрія — метод вимірювання|виміру| гостроти|дотепу| слуху|чутки| за сприйняттям стандартизованих по частоті та інтенсивності звуків.

а) Дослідження органів слуху|чутки| за допомогою аудіометра—генератора|, в якому плавно або дискретно міняються частота і інтенсивність звуку. За даними дослідження будується графік залежності сили звуку від частоти (криві рівної гучності). Найчастіше використовується поріг чутності — мінімальна інтенсивність, при якій чутно звук на заданій частоті. Цю криву, визначивши у|в,біля| конкретного пацієнта, порівнюють з|із| середньостатистичною для багатьох здорових людей.

б) Дослідження слуху|чутки| за допомогою камертонів.

в) Дослідження цими методами за повітряною та кістковою провідностями.

г) Дослідження шепітною мовою|промовою|.

д) Дослідження за допомогою звуків, відтворених магнітофоном.

е) Вивчення реакції на звук по ЕЕГ|.

Аускультація — вислуховування звуків, що виникають при роботі різних органів (серця, легенів, кровоносних судин|посудин| і ін.) в нормі і при патології з діагностичною метою. Для цього використовуються стетоскоп, фонендоскоп, мікрофон, магнітофон. У клінічній практиці широко використовується фонокардіографія (ФКГ|) — графічна реєстрація тонів і шумів серця.

Перкусія| — вислуховування звучання окремих частин|часток| тіла при їх простукуванні. При ударі об поверхню тіла виникає звукова хвиля, гармонійний спектр якої має широкий діапазон. У внутрішньотканинних порожнинах виникають резонансні явища, які змінюють|зраджують| тембр і гучність звучання залежно від розмірів і положення|становища| цих порожнин. Досвідчений|дослідний| лікар|лікарка| за зміною звучання визначає стан обстежуваного органу (запалення в м'яких тканинах, тріщини і переломи в твердих тканинах і т.і.).

Насьогодні у практичній охороні здоров'я набули широкого поширення ультразвукові методи дослідження.

Ультразвук — це процес розповсюдження|поширення| коливань у пружному середовищі|середі| у вигляді подовжніх хвиль з|із| частотою понад 20 кГц|.

Ультразвук одержують|отримують| за допомогою спеціальних апаратів, заснованих на явищах магнітострикції — при низьких частотах і зворотньому п'єзоелектричному ефекті — при високих частотах.

Магнітострикція — це зміна подовжніх розмірів феромагнітного стрижня|стержня| під дією високочастотного (20—100 кГц|) магнітного поля.

Амплітуда коливань, а, отже, і сила звуку визначаються напругою|напруженням| і розмірами стрижня|стержня| (явище резонансу). При підключенні змінної напруги|напруження| до котушки|катушки| торцеві площини|плоскість| стрижня|стержня| коливаються|вагаються| з|із| частотою змінної напруги|напруження|.

Зворотній п'єзоелектричний ефект полягає в зміні розмірів п’єзодіелектрика| під дією високочастотного (понад 100 кГц|) електричного поля.

Закономірності випромінювання ті ж, що і при магнітострикції.

2.1.2 Властивості ультразвукових хвиль

1. Ультразвук активно поглинається повітряним середовищем|середою|. На відстані 12 см інтенсивність ультразвукової хвилі в повітрі зменшується у 10 разів (у воді відстань більше майже в 3000 разів).

2. Швидкість розповсюдження|поширення| ультразвуку залежить як від середовища|середи|, в якому він розповсюджується|поширюється|, так і від стану цього середовища|середи| (температури, тиску|тиснення|, вологості|вогкості| і ін.). Наприклад, у повітрі, у воді і м'яких тканинах, в кісткових тканинах близько 3370 м/с.

3. Ультразвук активно відбивається|відбивається| від межі|кордону| розділу середовищ|середи| з|із| різним акустичним опором. Так на межі|кордоні| вода — повітря відбивається|відбивається| більше 90% ультразвукової енергії.

4. Ультразвукова хвиля володіє достатньо|досить| великою енергією, яка залежить від частоти, тому при розповсюдженні|поширенні| ультразвуку в різних середовищах|середі| можуть спостерігатися механічні руйнування і значний тепловий ефект.

5. Розповсюдження|поширення| ультразвуку в рідинах і газах супроводжується|супроводиться| такими явищами як осадження суспензій, коагуляція аерозолів, каталіз хімічних реакцій, кавітація.

Кавітація — це виникнення |утворення| і схлопування| мікробульбашок в місцях максимального тиску|тиснення| ультразвукових стоячих хвиль. У рідинах явище кавітації супроводжується|супроводиться| так само слабким|слабим| свіченням, хемілюмінесценцією|, посиленням розчинності газів і ін.

Перелічені вище властивості ультразвукових хвиль і лягли|полягли| в основу використання ультразвуку у медицині.

Так сильне поглинання ультразвуку у повітрі робить|чинить| його практично нешкідливим для обслуговуючого персоналу. Проте|однак| для дії на хворого необхідно виключити повітряний прошарок між випромінювачем і тілом. Це досягається використанням звукопровідних паст.

Відмінність у швидкості розповсюдження|поширення| і активне віддзеркалення|відображення,відбиття| від межі|кордону| розділу двох середовищ|середи| використовується у методах ультразвукової діагностики внутрішніх органів, таких як ехолокація, УЗО|, а також у молекулярній акустиці для дослідження молекулярної структури тканин.

Значна енергія, яку несуть ультразвукові хвилі, використовується у хірургії для руйнування злоякісних утворень, свердлення зубів, різки| та зварки|зварювання| кісток|кістей|, для знищення вірусів, бактерій, грибків.

При малих інтенсивностях| ультразвук підвищує проникність клітинних|кліткових| мембран, підсилює|посилює| процеси тканинного обміну, викликає|спричиняє| сприятливі структурні перебудови у тканинах, що використовується в ультразвуковій терапії.

Осадження суспензій, коагуляція аерозолів, каталіз під дією ультразвуку використовуються у фармакопеї.

Механізм розміну ультразвукової енергії дотепер|до цих пір| не з'ясований, проте|однак| такі процеси як сонолюмінесценція|, хемолюмінесценція| можуть служити діагностичним засобом|коштом| для дослідження біологічних тканин на субмолекулярному та субатомному рівнях.

2. Повний опір тканин організму. Реографія.

Тканини організму проводять постійний і змінний струми. В організмі немає таких систем, які були б подібні котушкам індуктивності, тому індуктивність його близька до нуля. Біологічні мембрани і, отже, весь організм мають ємнісні властивості, у зв'язку з цим імпеданс тканин організму визначається тільки омічними та ємнісними опорами. Наявність у біологічних системах ємнісних елементів, підтверджується тим, що сила струму випереджає за фазою прикладену напругу. Наведемо деякі значення кута зміщення фаз, одержані при частоті 1 кГц для різних біологічних об'єктів

Таблиця 2.1 - Значення кута зміщення фаз для різних об'єктів

Біологічний об'єкт	φ, град
Шкіра людини, жаби	55
Нерв жаби	64
М'язи кролика	65

Омічні і ємнісні властивості біологічних тканин можна моделювати, використовуючи еквівалентні електричні схеми. Розглянемо деякі з них.

Повний опір можна визначити за формулою:

Тоді повний опір тканин організму або імпеданс визначається як:

З графіка видно, що схема має суперечність з експериментом при .

Виходить, що опір при постійному струмі нескінченно великий, а це суперечить даним.

Схема (б) має розбіжність з експериментом при. Насправді, при великих частотах, біохімічні тканини все ж таки володіють опором.

Найбільш вдала схема (в) ,що поєднує перші дві моделі. При і Хс—>0 опір схеми можна знайти за правилом паралельного з'єднання опорів:

Частотна залежність імпедансу дозволяє оцінити життєздатність тканин організму, що важливо знати для пересадки (трансплантації) тканин і органів. Розглянемо графічно (мал. 2.3).

У мертвій тканині (2) руйнуються мембрани— « живі конденсатори » і тканина володіє лише омічним опором.

Відмінність в частотних залежностях спостерігається і у випадках здорової (1) і хворої тканини.

Малюнок 2.3 - Частотна залежність імпедансу

Діагностичний метод, заснований на реєстрації зміни імпедансу тканин в процесі серцевої діяльності, називають реографією (імпеданс—плетизмографія). За допомогою цього методу одержані реограми головного мозку (реоенцефалограма), серця (реокардіограма), магістралей судин, легенів, печінки і кінцівок. Вимірювання проводяться на частоті 30 кГц.