Ultraschall ist was? Ultraschall in der Medizin. Ultraschallbehandlung
Trotz der Tatsache, dass die Erforschung von UltraschallDie Wellen haben vor mehr als hundert Jahren begonnen, erst im letzten halben Jahrhundert haben sie sich in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit verbreitet. Dies liegt an der aktiven Entwicklung sowohl der Quanten- als auch der Nichtlinearabschnitte der Akustik sowie der Quantenelektronik und der Festkörperphysik. Heute ist Ultraschall nicht nur eine Bezeichnung für den Hochfrequenzbereich akustischer Wellen, sondern eine ganze wissenschaftliche Richtung in der modernen Physik und Biologie, mit der Industrie-, Informations- und Messtechnologien verbunden sind, sowie diagnostische, chirurgische und therapeutische Methoden der modernen Medizin.
Was ist das?
Alle Schallwellen können in hörbare unterteilt werdender Mensch ist Frequenzen von 16 bis 18.000 Hz, und diejenigen, die außerhalb der Reichweite der menschlichen Wahrnehmung sind - Infra-und Ultraschall. Infraschall bezieht sich auf Schall ähnliche Wellen, jedoch mit Frequenzen unterhalb des wahrgenommenen menschlichen Ohres. Die obere Grenze des Infraschallbereichs beträgt 16 Hz und die untere Grenze beträgt 0,001 Hz.
Ultraschall ist auch Schallwellen, aber nurihre Frequenz ist höher als das, was ein menschliches Hörgerät absorbieren kann. In der Regel sind darunter Frequenzen von 20 bis 106 kHz zu verstehen. Ihre obere Grenze hängt von dem Medium ab, in dem sich diese Wellen ausbreiten. In der Gasumgebung beträgt die Grenze also 106 kHz, in Festkörpern und Flüssigkeiten 1010 kHz. Im Lärm von Regen, Wind oder Wasserfall, Blitzschlägen und dem Rauschen eines Kieselsteins aus Meereskieseln gibt es Ultraschallkomponenten. Dank der Fähigkeit, Wellen der Ultraschallwellen von Walen und Delfinen wahrzunehmen und zu analysieren, orientieren sich Fledermäuse und nachtaktive Insekten im Raum.
Ein bisschen Geschichte
Die ersten Ultraschalluntersuchungen (US) warenSie wurden zu Beginn des 19. Jahrhunderts von dem französischen Wissenschaftler F. Savart durchgeführt, der die obere Frequenzgrenze der Hörbarkeit des menschlichen Hörgeräts bestimmen wollte. In der Zukunft beschäftigten sich berühmte Wissenschaftler wie der Deutsche W. Wine, der Engländer F. Galton, der Russe P. Lebedew und eine Gruppe von Studenten mit der Untersuchung von Ultraschallwellen.
Im Jahr 1916, ein Physiker aus Frankreich P. Langevin, in Zusammenarbeit mit dem russischen Wissenschaftler emigranten Constantine Schilowski Lage Quarz zu verwenden, für die Strahlung und Ultraschall für marine Messungen und zum Nachweis von Unterwasserobjekten empfangen, die Forscher die erste Sonar zu schaffen erlaubt hat, bestehend aus einem Sender und einen Ultraschallempfänger.
In den Nachkriegsjahren 50-60, basierend aufTheoretische Entwicklungen des Kollektivs der sowjetischen Wissenschaftler unter der Leitung von L. D. Rozenberg, beginnt die breite Anwendung von Ultraschall in verschiedenen industriellen und technologischen Bereichen. Zur gleichen Zeit, aufgrund der Arbeit von britischen und amerikanischen Wissenschaftlern, sowie der Forschung von sowjetischen Forschern wie RV Khokhlov, VA Krasilnikov und vielen anderen, entwickelt sich eine wissenschaftliche Disziplin wie die nichtlineare Akustik schnell.
Etwa zur gleichen Zeit die ersten Versuche der Amerikaner getroffen Ultraschall in der Medizin verwendet werden.
Sowjetischer Wissenschaftler Sokolov zurück in den späten VierzigernJahre des letzten Jahrhunderts entwickelten eine theoretische Beschreibung der Vorrichtung zur Visualisierung von opaken Objekten - das "Ultraschall" -Mikroskop. Basierend auf diesen Studien haben Spezialisten der Stanford University Mitte der 70er Jahre einen Prototyp eines akustischen Scannmikroskops entwickelt.
Eigenschaften
Eine gemeinsame Natur, Wellen hörbarer Reichweite,sowie Ultraschall unterliegen physikalischen Gesetzen. Aber Ultraschall hat eine Reihe von Eigenschaften, die es erlauben, in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft, Medizin und Technologie verwendet zu werden:
1. Niedrige Wellenlänge. Für den niedrigsten Ultraschallbereich überschreitet er einige Zentimeter nicht und verursacht die Ausbreitung des Signals. In diesem Fall wird die Welle fokussiert und durch lineare Strahlen ausgebreitet.
2. Eine unbedeutende Schwingungsdauer, aufgrund derer Ultraschall gepulst ausgesendet werden kann.
3. In verschiedenen Medien haben Ultraschallschwingungen mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 10 mm ähnliche Eigenschaften wie Lichtstrahlen, die es ermöglichen, die Schwingungen zu fokussieren, gerichtete Strahlung zu bilden, dh Energie nicht nur in die richtige Richtung zu senden, sondern sie auch auf das erforderliche Volumen zu konzentrieren.
4. Mit einer kleinen Amplitude ist es möglich, hohe Werte der Vibrationsenergie zu erhalten, wodurch es möglich ist, hochenergetische Ultraschallfelder und -strahlen zu erzeugen, ohne groß dimensionierte Geräte zu verwenden.
- dispergierend;
- Kavitation;
- Entgasung;
- lokale Heizung;
- Desinfektion und Plural. andere
Typen
Alle Ultraschallfrequenzen sind in drei Arten unterteilt:
- ULF - niedrig, mit einem Bereich von 20 bis 100 kHz;
- UHF - Mittelfrequenz - von 0,1 bis 10 MHz;
- UZVCH - Hochfrequenz - von 10 bis 1000 MHz.
Heute ist der praktische Einsatz von Ultraschall -Dies ist in erster Linie die Verwendung von Wellen niedriger Intensität für die Messung, Kontrolle und Erforschung der inneren Struktur von verschiedenen Materialien und Produkten. Hochfrequente werden verwendet, um verschiedene Substanzen aktiv zu beeinflussen, wodurch ihre Eigenschaften und Struktur verändert werden können. Die Diagnose und Behandlung vieler Krankheiten mittels Ultraschall (mit verschiedenen Frequenzen) ist eine eigenständige und sich aktiv entwickelnde Richtung der modernen Medizin.
Wo wird es angewendet?
In den letzten Jahrzehnten war Ultraschall interessiertnicht nur wissenschaftliche Theoretiker, sondern auch Praktiker, die sie zunehmend in verschiedene Arten von menschlicher Aktivität einführen. Heute werden Ultraschallgeräte verwendet für:
Informationen über Substanzen und Materialien erhalten | Aktivitäten | Frequenz in kHz | ||
von der | bis zu | |||
Untersuchung der Zusammensetzung und Eigenschaften von Stoffen | Feststoffe | 10 | 106 | |
Flüssigkeiten | 103 | 105 | ||
Gase | 10 | 103 | ||
Größen und Ebenen steuern | 10 | 103 | ||
Sonar | 1 | 100 | ||
Defektoskopie | 100 | 105 | ||
Medizinische Diagnostik | 103 | 105 | ||
Auswirkungen auf Substanzen | Löten und Plattieren | 10 | 100 | |
Schweißen | 10 | 100 | ||
Plastische Verformung | 10 | 100 | ||
Bearbeitung | 10 | 100 | ||
Emulgierung | 10 | 104 | ||
Kristallisation | 10 | 100 | ||
Sprühen | 10-100 | 103-104 | ||
Koagulation von Aerosolen | 1 | 100 | ||
Dispersion | 10 | 100 | ||
Reinigung | 10 | 100 | ||
Chemische Prozesse | 10 | 100 | ||
Auswirkungen auf die Verbrennung | 1 | 100 | ||
Chirurgie | 10 bis 100 | 103 bis 104 | ||
Therapie | 103 | 104 | ||
Signalverarbeitung und -management | Akustoelektronische Wandler | 103 | 107 | |
Filter | 10 | 105 | ||
Linien der Verzögerung | 103 | 107 | ||
Akustooptische Geräte | 100 | 105 | ||
In der modernen Welt ist Ultraschall ein wichtiges technologisches Werkzeug in Industriebereichen wie:
- metallurgisch;
- chemische;
- Landwirtschaft;
- Textil;
- Essen;
- pharmakologisch;
- Maschinen- und Instrumentenbau;
- Petrochemie, Verarbeitung und andere.
Darüber hinaus wird Ultraschall zunehmend in der Medizin eingesetzt. Wir werden darüber im nächsten Abschnitt sprechen.
Verwenden Sie in der Medizin
In der modernen praktischen Medizin gibt es drei Hauptrichtungen für die Verwendung von Ultraschall verschiedener Frequenzen:
1. Diagnose.
2. Therapeutisch.
3. Chirurgisch.
Lassen Sie uns jede dieser drei Richtungen näher betrachten.
Diagnose
Einer der modernsten und informativstenMethoden der medizinischen Diagnose ist Ultraschall. Seine unbestrittenen Vorteile sind: minimale Auswirkungen auf menschliches Gewebe und hohe Informativität.
Wie bereits erwähnt, ist Ultraschall SchallWellen, die sich in einem homogenen Medium geradlinig und mit einer konstanten Geschwindigkeit ausbreiten. Wenn auf ihrem Weg Regionen mit unterschiedlichen akustischen Dichten vorhanden sind, werden einige der Schwingungen reflektiert, und der andere Teil wird gebrochen, während seine geradlinige Bewegung fortgesetzt wird. Je größer also der Unterschied in der Dichte der Grenzmedien ist, desto mehr Ultraschallschwingungen werden reflektiert. Moderne Methoden des Ultraschalls können in örtlich und durchscheinend unterteilt werden.
Ultraschallortung
Im Verlauf einer solchen Studiereflektiert von den Grenzen der Medien mit unterschiedlichen akustischen Dichten Impulse. Mit Hilfe eines beweglichen Sensors können Sie Größe, Position und Form des zu untersuchenden Objekts einstellen.
Transluzenz
Diese Methode basiert auf der Tatsache, dass verschiedene GewebeDer menschliche Körper absorbiert Ultraschall unterschiedlich. Während der Untersuchung eines inneren Organs wird eine Welle mit einer bestimmten Intensität zu ihm gesendet, wonach ein spezieller Sensor das gesendete Signal von der Rückseite registriert. Das Bild des gescannten Objekts wird auf der Grundlage einer Änderung der Signalintensität an dem "Eingang" und "Ausgang" wiedergegeben. Die empfangenen Informationen werden von einem Computer in Form eines Echogramms (Kurve) oder eines Sonogramms - eines zweidimensionalen Bildes - verarbeitet und transformiert.
Doppler-Methode
Dies ist die am aktivsten entwickelnde MethodeDiagnose, bei der sowohl gepulster als auch kontinuierlicher Ultraschall verwendet wird. Die Dopplerographie ist in der Geburtshilfe, Kardiologie und Onkologie weit verbreitet, da sie auch kleinste Veränderungen in Kapillaren und kleinen Blutgefäßen verfolgen kann.
Einsatzgebiete für die Diagnose
Heutzutage werden Ultraschallmethoden der Visualisierung und Messung am häufigsten in solchen Bereichen der Medizin verwendet, wie:
- Geburtshilfe;
- Augenheilkunde;
- Kardiologie;
- Neurologie von Neugeborenen und Kleinkindern;
- Untersuchung der inneren Organe:
- Ultraschall der Nieren;
- Leber;
- die Gallenblase und die Gänge;
- weibliches Fortpflanzungssystem;
- Diagnostik von äußeren und oberflächennahen Organen (Schilddrüse und Milchdrüsen).
Verwenden Sie in der Therapie
Die wichtigste therapeutische Wirkung von Ultraschallaufgrund seiner Fähigkeit, menschliches Gewebe zu durchdringen, und wieder erwärmt um sie zu wärmen, Mikromassage einzelner Standorte durchzuführen. US kann sowohl für direkte als auch für indirekte Effekte auf den Fokus des Schmerzes verwendet werden. Außerdem haben diese Wellen unter bestimmten Bedingungen bakterizide, entzündungshemmende, analgetische und spasmolytische Wirkungen. Der für therapeutische Zwecke verwendete Ultraschall wird bedingt in Schwingungen hoher und niedriger Intensität unterteilt.
- Arthrose;
- Arthritis;
- Myalgie;
- Spondylitis;
- Neuralgie;
- variköse und trophische Geschwüre;
- Bechterew-Krankheit;
- Endarteriitis obliterieren.
Studien werden durchgeführt, bei denen Ultraschall zur Behandlung von Morbus Menière, Emphysem, Ulcus duodeni und Magen, Bronchialasthma, Otosklerose eingesetzt wird.
Ultraschall-Chirurgie
Moderne Chirurgie mit Ultraschallwellen gliedert sich in zwei Richtungen:
- selektive Zerstörung von Gewebestellen durch spezielle kontrollierte Ultraschallwellen hoher Intensität mit Frequenzen von 106 bis 107 Hz;
- Verwendung eines chirurgischen Instruments mit Ultraschallschwingungen von 20 bis 75 kHz.
Ein Beispiel für eine elektive Ultraschallchirurgie kann seindienen dazu, Steine Ultraschall in den Nieren zu zerkleinern. Bei einer solchen nicht-invasiven Operation wirkt die Ultraschallwelle auf den Stein durch die Haut, dh außerhalb des menschlichen Körpers.
- Schwangere jederzeit;
- wenn der Durchmesser der Steine mehr als zwei Zentimeter beträgt;
- für irgendwelche Infektionskrankheiten;
- bei Krankheiten, die die normale Koagulabilität des Blutes stören;
- Bei schweren Läsionen des Knochengewebes.
Trotz der Tatsache, dass die Ultraschallentfernung der Nierensteine ohne chirurgische Inzisionen durchgeführt wird, ist es ziemlich schmerzhaft und wird unter allgemeiner oder örtlicher Betäubung durchgeführt.
Ultraschall-chirurgische Instrumente werden nicht nur für die weniger schmerzhafte Präparation von Knochen und Weichgewebe, aber auch Blutverlust zu verringern.
