Биологические эффекты, вызываемые ультразвуковыми волнами

В зависимости от интенсивности, частоты, длительности УЗ вызывает разные биологические эффекты. При низкой интенсивности и длительности облучения УЗ вызывает чаще положительный эффект, при большой интенсивности и длительности - отрицательный. Физические процессы, обусловленные УЗ, вызывают в биологических объектах следующие эффекты:

1. При облучении малой интенсивности происходит микровибрация на клеточном и субклеточном уровне. При интенсивности не более 1 Вт/см² усиливается движение цитозоли, активизируются транспортные процессы в цитоплазматических и клеточной мембранах, что приводит к увеличению проницаемости клеточной мембраны, улучшаются процессы тканевого обмена, таким образом вызывается положительный эффект.

2. При средней интенсивности (менее 10 Вт/см²) переменное ультразвуковое давление может привести к разрушению биомакромолекул и их перестройке и повреждению.

3. При интенсивностях более 10 Вт/см² и длительном облучении происходят необратимые морфологические и функциональные изменения - наблюдается отрицательный биологический эффект. Необратимое повреждение начинается чаще всего в ядрах клеток и выражается в патологических деформациях, скручиваниях, разрывах, что приводит к разрушению клеток и гомогенизации ткани.

4. При длительном действии УЗ с частотой 30 кГц в производственных условиях наблюдается утомляемость, сонливость, головокружение, расстройство нервной системы. Это объясняется способностью УЗ вызывать двухфазные изменения возбудимости: сначала повышение в области воздействия ультразвука, а затем понижение.

Методы диагностики и методы лечения

Ультразвуковая диагностика

Использование ультразвука в целях диагностики является наиболее важной областью применения методов ультразвука в медицине. Ультразвук позволяет проводить исследование внутренних органов при полном отсутствии каких-либо нежелательных эффектов, что отличает данный метод от методов, при которых используется ионизирующее излучение (рентгеновское и g - излучение). Скорость распространения, отражение и поглощение УЗ-волн различны в разных тканях, используя этот факт, органы делают видимыми. Методы исследования внутренней структуры живых организмов, основанные на явлении отражения и характера распространения УЗ в средах, носят общее название -эхо-методы, к ним относятся:

1. эхоэнцефалография (опухоли и отеки мозга);

2. эхокардиография (измерение размеров сердца в динамике), доплеровская эхокардиография (определение работы сердечных клапанов);

3. ультразвуковая визуализация мягкой ткани (ультрасонограммы желудка, грудной железы, сердца, костей, мышц, печени). Этот метод диагностики представляет особый интерес, так как почти все компоненты мягких тканей имеют одинаковую плотность для рентгеновских лучей и неотличимы друг от друга;

4. УЗ-локация в офтальмологии для определения глазных сред;

5. УЗ-сканирование - исследование развития плода;

6. УЗ используют также для определения скорости кровотока (ультразвуковая расходометрия), для введения лекарственных веществ (фонофорез), так как при действии УЗ повышается проницаемость кожи и слизистых оболочек.

Ультразвуковая терапия

Высокочастотный УЗ (более 800 кГц) распространяется в средах почти прямолинейно, что позволяет оказывать тепловое (при больших дозах и непрерывной подаче), механическое и химическое действие (при малых дозах импульсными сигналами) на ограниченные участки. УЗ проникает на глубину от 1 до 5-6 см, что позволяет его использовать для лечения различных органов: в большей степени УЗ поглощается мышцами, от костей отражается 40-60% падающей энергии. Для уменьшения отражения УЗ на границе раздела воздух-ткань при терапии используют различные пасты из вазелина и ланолина, водное желе или просто воду.

УЗ малой интенсивности (1,5 Вт/см²) - способствует активизации внутриклеточных процессов в тканях (биосинтез белка, образование биологически активных веществ, усиление активности ферментов и т.д.). Терапевтические дозы оказывают болеутоляющее действие, сосудорасширяющее, рассасывающее, стимулирующее восстановление поврежденных органов и тканей. Малыми дозами осуществляют массаж сердца, легких, мышечных тканей как гладких, так и скелетных.

УЗ больших интенсивностей (3-10 Вт/см²) используют для:

1. дробления камней в мочевых путях; способность УЗ дробить тела, помещенные в жидкость, и создавать эмульсии используется в фармацевтической промышленности при изготовлении лекарств.

2. в качестве УЗ-скальпеля в хирургии (улучшает свертываемость крови, оказывает обезболивающий эффект, убивает микроорганизмы и их споры (стерилизация ран))

3. ультразвуковая «сварка» костей при переломах - остесинтез.

«Сварка» прочно связывает фрагменты, при этом не нарушает естественных процессов регенерации кости, «сварку» используют для заполнения костных дефектов, для «наваривания» суставных концов и другое.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ