Ecranul este ceea ce? Ecografia în medicină. Tratamentul cu ultrasunete

În ciuda faptului că studiile de valuri de ultrasunete a început în urmă cu mai mult de o sută de ani, doar ultima jumătate de secol, ele au fost utilizate pe scară largă în diverse domenii ale activității umane. Acest lucru se datorează dezvoltării rapide, atât cuantumul și secțiunile acustice neliniare, și electronica cuantică și fizica stării solide. Astăzi, cu ultrasunete - nu este doar un simbol al câmpului undei acustice de înaltă frecvență, iar întreaga zonă de cercetare în fizică și biologie modernă, care este asociat cu tehnologia industriale de măsurare, informații și, precum și metode de diagnostic, chirurgicale și terapeutice ale medicinii moderne.

Ce este asta?

Toate undele sonore pot fi împărțite în sunete de către o persoană - frecvențe de la 16 la 18 mii Hz, și cele care sunt în afara percepției umane - infra și ultrasunete. Sub infrasound sunt valuri similare sunetului, dar cu frecvențe, de mai jos percepută de urechea umană. Limita superioară a zonei infrasune este de 16 Hz, iar limita inferioară este de 0,001 Hz.

Ecranul sonor este, de asemenea, undă sonoră, dar numai frecvența acestuia este mai mare decât cea pe care un aparat auditiv uman le poate absorbi. De regulă, acestea sunt înțelese ca frecvențe de la 20 la 106 kHz. Limita superioară depinde de mediul în care se propagă aceste valuri. Deci, în mediul de gaz limita este de 106 kHz, iar în solide și lichide ajunge la 1010 kHz. În zgomotul ploii, vântului sau cascada, fulgere și are componente ultrasunete în fosnetul valurilor mării role pietricele. Este datorită capacității de a percepe și de a analiza cu ultrasunete balenele valuri gama si delfini, lilieci și insectele nocturne se orientează în spațiu.

Un pic de istorie

Au fost efectuate primele studii de ultrasunete (US), la începutul secolului al XIX-lea savantul francez F. Savar (F. Savart), vom căuta să se determine limita de frecvență superioară a audibilitate a sistemului auditiv uman. În studiul ulterior al undelor ultrasonice, oameni de știință celebri precum W. Wyn, un englez german F. Galton, rusă P. Lebedev cu un grup de elevi.

În 1916, fizicianul P. Langevin în Franța, în colaborare cu rus om de știință Konstantin Shilovsky imigrantului, a fost capabil de a utiliza cuarț pentru a primi și de radiații cu ultrasunete pentru masuratori marine si detectarea obiectelor subacvatice, ceea ce a permis cercetatorilor sa creeze primul sonar, format din receptor emițător și ultrasunete. In 1925, americanul W. Pierce a creat un dispozitiv numit un interferometru Pierce astăzi este măsurată cu mare precizie și viteza de absorbție a ultrasunetelor în medii lichide și gazoase. În 1928, omul de știință sovietic S. Sokolov a fost primul care a folosit unde ultrasonice pentru a detecta diverse defecte ale corpurilor solide, inclusiv ale metalelor.

În postbelică 50-60, a pe baza echipei de cercetare teoretice de oameni de știință sovietici în frunte cu LD Rosenberg începe utilizarea pe scară largă a ultrasunetelor în diverse domenii industriale și tehnologice. În același timp, datorită muncii de oameni de știință britanici și americani, precum și studii ale cercetătorilor sovietici, cum ar fi Khokhlov, V. Krasilnikov și multe alte discipline științifice care evoluează rapid, cum ar fi o acustică neliniare.

Aproximativ în același timp, primele încercări ale americanilor de a utiliza ultrasunete în medicină sunt întreprinse.

Omul de știință sovietic Sokolov, la sfârșitul anilor `40 ai secolului trecut, a dezvoltat o descriere teoretică a dispozitivului conceput pentru a vizualiza obiecte opace - microscopul "ultrasonic". Pe baza acestor studii, la mijlocul anilor 1970 specialiștii de la Universitatea Stanford au creat un prototip al unui microscop acustic scanat.

caracteristici

Având o natură comună, undele sonore, precum și undele ultrasonice, respectați legile fizice. Dar ultrasunetele au o serie de caracteristici care îi permit să fie utilizate pe scară largă în diverse domenii ale științei, medicinei și tehnologiei:

1. Lungime de undă mică. Pentru cel mai mic interval ultrasonic, acesta nu depășește câțiva centimetri, cauzând propagarea fasciculului de semnal. În acest caz, undele sunt focalizate și propagate prin grinzi liniare.

2. O perioadă nesemnificativă de oscilație, datorită cărora ultrasunetele pot fi emise pulsate.

3. În diverse medii de vibrații cu ultrasunete, cu o lungime de undă care nu depășește 10 mm, au proprietăți similare cu razele de lumină, care permite concentrându oscilații generează îndreptate împotriva radiațiilor, adică nu numai în direcția dorită pentru a trimite energie, dar, de asemenea, să se concentreze în volumul necesar.

4. La amplitudine scăzută, este posibil să se obțină valori ridicate ale energiei de oscilație, care permite crearea de grinzi de mare energie și câmpuri cu ultrasunete, fără utilizarea de echipamente de mari dimensiuni.

5. Sub influența ultrasunetelor asupra mediului există multe efecte fizice, biologice, chimice și medicale specifice, cum ar fi:

• dispersie;
• cavitație;
• degazare;
• încălzire locală;
• dezinfecție și plural. și colab.

tipuri

Toate frecvențele cu ultrasunete sunt împărțite în trei tipuri:

• ULF - scăzut, cu o distanță de la 20 la 100 kHz;
• UHF - frecvență medie - de la 0,1 la 10 MHz;
• UZVCH - frecvență înaltă - de la 10 la 1000 MHz.

Astăzi, utilizarea practică a ecografiei este în primul rând utilizarea undelor de intensitate mică pentru a măsura, controla și investiga structura internă a diferitelor materiale și produse. Cele cu frecvență ridicată sunt utilizate pentru a influența în mod activ diverse substanțe, ceea ce le permite schimbarea proprietăților și structurii. Diagnosticul și tratamentul multor boli prin ultrasunete (folosind diferite frecvențe) este o direcție separată și în mod activ în curs de dezvoltare a medicinei moderne.

Unde se aplică?

În ultimele decenii, nu numai teoreticienii științifici sunt interesați de ultrasunete, ci și de practicieni care o introduc din ce în ce mai mult în diferite tipuri de activități umane. Dispozitivele ultrasonice de astăzi sunt utilizate pentru:

În lumea modernă, ultrasunetele reprezintă un instrument tehnologic important în sectoare industriale precum:

• fier și oțel;
• chimice;
• Agricultură;
• textile;
• produse alimentare;
• farmacologic;
• mașini și instrumente;
• petrochimie, prelucrare și altele.

În plus, ecografia este din ce în ce mai folosită în medicină. Vom vorbi despre asta în următoarea secțiune.

Utilizați în medicină

În medicina practică modernă există trei direcții principale de utilizare a ultrasunetelor de frecvențe diferite:

1. Diagnostic.

2. Terapeutice.

3. Chirurgicale.

Să analizăm mai detaliat fiecare dintre aceste trei direcții.

diagnosticare

Una dintre metodele cele mai moderne și mai informative de diagnosticare medicală este ultrasunetele. Avantajele sale indiscutabile sunt: ​​un impact minim asupra țesuturilor umane și o informativitate ridicată.

După cum sa menționat deja, ecografia este o undă sonoră propagată într-un mediu omogen, rectiliniu și la o rată constantă. În cazul în care există regiuni cu densități acustice diferite, unele dintre vibrații sunt reflectate, iar cealaltă parte este refractată, în timp ce continuă mișcare rectilinie. Astfel, cu cât este mai mare diferența în densitatea mediilor limită, cu atât vibrațiile mai ultrasonice sunt reflectate. Metodele moderne de ultrasunete pot fi împărțite în locație și translucide.

Localizarea cu ultrasunete

În procesul unei astfel de anchete, se înregistrează impulsurile reflectate din limitele mediilor cu densități acustice diferite. Cu ajutorul unui senzor mobil puteți seta dimensiunea, locația și forma obiectului studiat.

transluciditate

Această metodă se bazează pe faptul că țesuturile diferite ale corpului uman absorb în mod diferit ultrasunete. În timpul anchetei unui organ intern se trimite o undă cu o anumită intensitate, după care un senzor special înregistrează semnalul transmis din partea din spate. Imaginea obiectului scanat este reprodusă pe baza unei modificări a intensității semnalului la "intrare" și "ieșire". Informațiile recepționate sunt prelucrate și transformate de un calculator sub forma unei ecograme (curbe) sau a unei sonograme - o imagine bidimensională.

Metoda Doppler

Aceasta este metoda cea mai activă în curs de dezvoltare, în care se utilizează atât ultrasunete pulse, cât și continuu. Dopplerografia este utilizată pe scară largă în obstetrică, cardiologie și oncologie, deoarece vă permite să urmăriți chiar și cele mai mici modificări ale capilarelor și vaselor mici de sânge.

Domenii de aplicare pentru diagnostic

Metodele de vizualizare și de măsurare cu ultrasunete sunt utilizate astăzi cel mai frecvent în domenii precum:

• obstetrică;
• oftalmologie;
• cardiologie;
• neurologia nou-născuților și sugarii;
• examinarea organelor interne:

- ultrasunete a rinichilor;

- ficat;

- vezica biliară și canalele;

- sistemul reproductiv feminin;

• diagnosticarea organelor externe și de suprafață (glandele tiroide și mamare).

Utilizare în terapie

Principalul efect terapeutic al ultrasunetelor se datorează capacității sale de a pătrunde în țesuturile umane, de a le încălzi și de a le încălzi, de a efectua micromasaj din zonele individuale. SUA pot fi folosite atât pentru efecte directe cât și indirecte asupra focalizării durerii. În plus, în anumite condiții aceste valuri au efecte bactericide, antiinflamatorii, analgezice și spasmolitice. Ecografia utilizată în scopuri terapeutice este împărțită condiționat în oscilații de intensitate ridicată și de joasă intensitate. Valurile cu intensitate scăzută sunt cel mai frecvent utilizate pentru a stimula reacțiile fiziologice sau încălzirea minoră, nedeteriorabilă. Tratamentul cu ultrasunete a dat rezultate pozitive unor astfel de boli precum:

• artrita;
• artrita;
• mialgie;
• anchilozantă;
• nevralgiei;
• varice și ulcer trofice;
• Boala lui Bechterew;
• obstrucționarea endarterită.

Studiile sunt in curs de desfasurare, in timpul carora ultrasunetele sunt folosite pentru a trata boala lui Meniere, emfizemul plămânilor, ulcerații ale duodenului și stomacului, astm bronșic, otoscleroză.

Operație cu ultrasunete

Chirurgia modernă care utilizează unde ultrasonice este împărțită în două direcții:

- distrugerea selectivă a țesuturilor de țesut prin intermediul unor unde ultrasonice controlate special, cu intensitate ridicată, cu frecvențe de la 10⁶ până la 10⁷ Hz;

- Utilizarea unui instrument chirurgical cu impunerea de vibrații ultrasonice de la 20 la 75 kHz.

Un exemplu de chirurgie electivă cu ultrasunete poate fi fragmentarea ultrasunetelor în pietrele la rinichi. În procesul unei astfel de operații neinvazive, valul ultrasonic acționează asupra pietrei prin piele, adică în afara corpului uman. Din păcate, o astfel de metodă chirurgicală are o serie de limitări. Nu utilizați zdrobirea cu ultrasunete în următoarele cazuri:

- femeile gravide în orice moment;

- dacă diametrul pietrelor este mai mare de doi centimetri;

- pentru orice boli infecțioase;

- în prezența unor boli care perturbă coagularea normală a sângelui;

- în cazul leziunilor severe ale țesutului osos.

În ciuda faptului că eliminarea pietrelor la rinichi cu ultrasunete se efectuează fără incizie, este destul de dureroasa si se face sub anestezie generală sau locală.

Instrumentele chirurgicale cu ultrasunete sunt folosite nu numai pentru disecțiile mai puțin dureroase ale țesuturilor osos și moi, dar și pentru reducerea pierderilor de sânge. Să ne întoarcem ochii spre stomatologie. Pietrele dentare cu ultrasunete se îndepărtează mai puțin dureros, iar toate celelalte manipulări ale medicului sunt efectuate mult mai ușor. În plus, în traume și practici ortopedice, ultrasunetele sunt folosite pentru a restabili integritatea oaselor rupte. Pe parcursul acestor operații spațiul dintre fragmente osoase este umplut cu o compoziție specială constând din așchii de os și un plastic special lichid, și apoi sonicată, prin care toate componentele sunt conectate ferm. Cei care au suferit intervenții chirurgicale, în timpul cărora a fost folosit ultrasunetele, lasă mărturiile diferite - atât pozitive, cât și negative. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că pacienții mulțumiți sunt încă mai mult!