Siêu âm - đó là gì? Siêu âm trong y học. xử lý siêu âm

Mặc dù thực tế rằng nghiên cứu sóng siêu âm bắt đầu từ hơn một trăm năm trước đây, chỉ có cuối cùng một nửa thế kỷ, họ đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của hoạt động của con người. Điều này là do sự phát triển nhanh chóng của cả lượng tử và phần acoustic phi tuyến, và điện tử học lượng tử và vật lý trạng thái rắn. Hôm nay siêu âm - là không chỉ là một biểu tượng của sự cao tần số âm thanh sóng lĩnh vực, và toàn bộ nghiên cứu khu vực hiện đại vật lý và sinh học, trong đó có liên quan đến công nghiệp, thông tin và đo lường công nghệ, cũng như chẩn đoán, phẫu thuật và điều trị phương pháp hiện đại y học.

nó là gì?

Tất cả các sóng âm thanh có thể được chia thành con người có thể nghe được - một tần số từ 16 Hz đến 18 ngàn, và những người nằm ngoài phạm vi của nhận thức con người -. Hồng ngoại và siêu âm. Dưới sóng hạ âm hiểu âm thanh tương tự nhưng với tần số dưới cảm nhận của tai con người. Ranh giới trên của khu vực này được coi là hạ âm 16 Hz, và thấp hơn - 0,001 Hz.

Siêu âm - âm thanh sóng điều đó quá, nhưng họ tần số cao hơn có thể cảm nhận con người thính giác hệ thống. Thông thường, dưới họ hiểu tần 20-106 kHz. giới hạn trên của họ phụ thuộc vào môi trường mà trong đó các sóng truyền. Như vậy, trong một giới hạn vừa khí là 106 kHz và trong chất rắn và chất lỏng nó đạt đến 1010 kHz. Trong sự ồn ào của mưa, gió hoặc thác nước, sét và có các thành phần siêu âm trong tiếng sột soạt của sóng biển cuộn sỏi. Đó là nhờ vào khả năng cảm nhận và phân tích sóng siêu âm nhiều cá voi và cá heo, dơi và côn trùng ăn đêm tự định hướng trong không gian.

Một chút lịch sử

Các nghiên cứu đầu tiên của siêu âm (Mỹ) đã được thực hiện vào đầu thế kỷ XIX khoa học người Pháp F. Savar (F. Savart), chúng ta tìm kiếm để xác định giới hạn tần số trên của audibility của hệ thống thính giác của con người. Trong tương lai, việc nghiên cứu các sóng siêu âm đã được tham gia vào như các học giả nổi tiếng như Đức W. Wien, người Anh F. Galton, Nga Lebedev với một nhóm sinh viên.

Năm 1916, nhà vật lý P. Langevin ở Pháp, phối hợp với các nhà khoa học Nga Konstantin Shilovsky nhập cư, đã có thể sử dụng thạch anh để tiếp nhận bức xạ và siêu âm để đo biển và phát hiện các đối tượng dưới nước, cho phép các nhà nghiên cứu để tạo ra các sonar đầu tiên, bao gồm máy phát và máy thu của siêu âm. Năm 1925, người Mỹ W. Pierce đã tạo ra một thiết bị gọi là một giao thoa kế Pierce ngày nay được đo với độ chính xác tuyệt vời và tốc độ hấp thu của siêu âm trong môi trường lỏng và khí. Năm 1928, nhà khoa học Liên Xô, Sokolov là người đầu tiên sử dụng sóng siêu âm để phát hiện nhiều khiếm khuyết trong chất rắn, bao gồm kim loại, cơ quan.

Trong thời hậu chiến 50-60, trên cơ sở của nhóm nghiên cứu lý thuyết của các nhà khoa học Liên Xô đứng đầu LD Rosenberg bắt đầu sử dụng rộng rãi của siêu âm trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và công nghệ. Đồng thời, nhờ vào công việc của các nhà khoa học Anh và Mỹ, cũng như các nghiên cứu của các nhà nghiên cứu của Liên Xô, như R. V. Hohlova, V. Krasilnikov và nhiều môn khoa học phát triển nhanh khác như âm phi tuyến.

Khoảng thời đưa ra những nỗ lực đầu tiên của Mỹ sử dụng siêu âm trong y học.

Sokolov, một nhà khoa học Liên Xô vào cuối những năm bốn mươi của thế kỷ trước đã phát triển mô tả lý thuyết của thiết bị, dành cho trực quan của các đối tượng đục - "siêu âm" kính hiển vi. Dựa trên những nghiên cứu này, trong mục 'giữa thập niên 70 chuyên gia từ Đại học Stanford đã tạo ra một nguyên mẫu của một kính hiển vi âm thanh quét.

Các tính năng

Có một phổ biến thiên nhiên, một làn sóng của âm thanh phạm vi, cũng như siêu âm, phải tuân theo các định luật vật lý. Tuy nhiên, siêu âm có một số tính năng cho phép sử dụng rộng rãi của nó trong các lĩnh vực khác nhau của khoa học, y học và công nghệ:

1. bước sóng Shallow. Đối với hầu hết phạm vi siêu âm thấp không quá một vài cm, khiến bản chất tuyên truyền phóng xạ. Trong trường hợp này các sóng là tập trung và áp dụng tuyến tính dầm.

2. thời kỳ dao động nhẹ, do đó nó có thể phát ra siêu âm xung.

3. Trong khác nhau môi trường siêu âm sóng với bước sóng không quá 10 mm, có đặc tính tương tự như ánh sáng tia, cho phép tập trung rung động tạo Directed bức xạ, có nghĩa là, không chỉ để gửi năng lượng ở bên phải hướng, nhưng nó tập trung vào cần thiết chừng mực.

4. Tại thấp biên độ nó có thể có được cao giá trị của các dao động năng lượng cho phép việc tạo ra năng lượng cao dầm và siêu âm các lĩnh vực mà không cần dùng lớn thiết bị.

5. Dưới ảnh hưởng của siêu âm vào ngày thứ Tư, có một tập hợp các vật chất cụ thể, sinh học, hóa học và tác dụng y học, chẳng hạn như:

• phân tán;
• cavitation;
• khử khí;
• sưởi ấm địa phương;
• khử trùng, và nhiều người khác. et al.

loại

Tất cả các tần số siêu âm được chia thành ba loại:

• ULF - thấp, với khoảng 20-100 kHz;
• USCH - tầm trung - từ 0,1 đến 10 MHz;
• UZVCH - cao - 10-1000 MHz.

Ngày nay, thực tế sử dụng của siêu âm - là chủ yếu sử dụng thấp cường độ sóng để đo lường, kiểm soát và nghiên cứu các nội cấu trúc của vật liệu khác nhau và các sản phẩm. Cao tần số được sử dụng cho một hoạt động hiệu quả trên nhiều chất có thể thay đổi của họ đặc tính và cấu trúc. Chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh âm trong (sử dụng một tần số khác nhau) là lĩnh vực riêng biệt và tích cực phát triển của y học hiện đại.

Trong trường hợp để áp dụng?

Trong những thập kỷ gần đây, siêu âm quan tâm đến lý thuyết khoa học không chỉ, nhưng thực hành ngày càng có nhiều tích cực thực hiện nó trong các loại khác nhau của hoạt động của con người. Hôm nay, các thiết bị siêu âm được sử dụng để:

Thu thập thông tin về các chất và vật liệu	các biện pháp		Các tần số trong kHz
			từ	đến
	Các nghiên cứu về cấu trúc và tính chất của vật	chất rắn	10	10 tháng 6
		chất lỏng	10 tháng 3	10 5
		khí	10	10 tháng 3
	kích thước kiểm soát và mức		10	10 tháng 3
	sonar		1	100
	phát hiện lỗ hổng		100	May 10
	chẩn đoán y tế		10 tháng 3	May 10
phơi bày chất	Hàn và kim thuộc		10	100
	sự hàn		10	100
	biến dạng dẻo		10	100
	gia công		10	100
	nhũ tương hóa		10	10 tháng 4
	cách kết tinh		10	100
	phun		10-100	10 3 -10 4
	đông máu của sol khí		1	100
	phân tán		10	100
	làm sạch		10	100
	quá trình hóa học		10	100
	Ảnh hưởng đến đốt		1	100
	phẫu thuật		10 đến 100	10 Tháng Ba - 10 Tháng Tư
	liệu pháp		10 tháng 3	10 tháng 4
xử lý tín hiệu và điều khiển	bộ chuyển đổi Acoustoelectronic		10 tháng 3	ngày 10 tháng 7
	bộ lọc		10	10 tháng năm
	dòng chậm trễ		10 tháng 3	ngày 10 tháng 7
	acousto-quang thiết bị		100	May 10

Trong thế giới ngày nay, một siêu âm - đây là một công cụ công nghệ quan trọng trong các ngành công nghiệp như:

• sắt thép;
• hóa học;
• nông nghiệp;
• dệt may;
• thực phẩm;
• dược lý;
• cơ khí chế tạo và công cụ định;
• hóa dầu, chế biến khác.

Bên cạnh đó, sử dụng ngày càng rộng rãi hơn trong siêu âm y tế. Đó là những gì chúng ta sẽ nói trong phần tiếp theo.

Việc sử dụng trong y học

Trên thực tế y tế hiện đại, có ba cách cơ bản của việc sử dụng tần số khác nhau của siêu âm:

1. Chẩn đoán.

2. Therapeutic.

3. Phẫu thuật.

Chúng ta hãy xem xét một cách chi tiết hơn mỗi một trong ba lĩnh vực.

chẩn đoán

Một trong những phương pháp chẩn đoán y tế hiện đại và thông tin là siêu âm. lợi thế của mình - đó là: một tác động tối thiểu trên mô người và rất nhiều thông tin.

Như đã đề cập, siêu âm - sóng âm truyền trong một môi trường đồng nhất theo một đường thẳng và ở một tốc độ không đổi. Nếu trên đường có những khu vực có mật độ âm thanh khác nhau, dao động của phản xạ và một phần khác bị khúc xạ, trong khi tiếp tục của nó chuyển động tuyến tính. Vì vậy, càng có sự khác biệt về mật độ của các phương tiện truyền thông biên giới, càng có nhiều những rung động siêu âm phản xạ. phương pháp hiện đại của siêu âm có thể được chia thành định vị và mờ.

siêu âm vị trí

Trong một nghiên cứu như vậy được ghi nhận phản ánh từ ranh giới của phương tiện truyền thông với mật độ âm thanh xung khác nhau. Với sự giúp đỡ của bộ cảm biến có thể được chuyển đến thiết lập kích thước, vị trí và hình dạng của đối tượng được nghiên cứu.

mờ

Phương pháp này dựa trên thực tế là các mô khác nhau của cơ thể con người theo những cách khác nhau hấp thụ siêu âm. Trong quá trình nghiên cứu của bất kỳ cơ quan nội tạng trong sóng trực tiếp của mình với một cường độ nhất định, sau đó một bộ cảm biến đặc biệt phát hiện các tín hiệu truyền đi từ phía ngược lại. Tranh đối tượng quét được tái tạo dựa trên sự thay đổi của cường độ tín hiệu của "đầu vào" và "đầu ra". Đã nhận được thông tin được xử lý bởi một máy tính và chuyển đổi thành một siêu âm (đường cong) hoặc siêu âm - chiều hình ảnh.

phương pháp Doppler

Đây là phương pháp chẩn đoán phát triển nhanh nhất, trong đó sử dụng cả hai xung và siêu âm liên tục. Doppler sử dụng rộng rãi trong sản khoa, tim mạch và ung thư, vì nó cho phép các ca khúc thậm chí thay đổi nhỏ trong các mao mạch và mạch máu nhỏ.

ứng dụng chẩn đoán

Ngày nay, kỹ thuật hình ảnh siêu âm và các phép đo của dụng rộng rãi nhất được sử dụng trong các lĩnh vực y học, chẳng hạn như:

• sản khoa;
• nhãn khoa;
• tim mạch;
• trẻ sơ sinh và trẻ sơ sinh thần kinh;
• kiểm tra của cơ quan nội tạng:

- Siêu âm thận;

- gan;

- túi mật và ống dẫn;

- người phụ nữ sinh sản hệ thống;

• Chẩn đoán bên ngoài và dưới bề mặt bộ phận cơ thể (tuyến giáp và tuyến vú).

Việc sử dụng trong điều trị

Hiệu quả điều trị chính của siêu âm do khả năng thâm nhập vào các mô của con người để làm nóng và làm ấm chúng để thực hiện vi-massage các bộ phận cá nhân. Siêu âm có thể được sử dụng cho cả tác động trực tiếp và gián tiếp vào trọng tâm của sự đau đớn. Bên cạnh đó, dưới những điều kiện nhất định, các sóng này có diệt khuẩn, chống viêm, giảm đau và tác dụng chống co thắt. Như đã qua sử dụng trong điều trị siêu âm rung động thông thường chia thành cao và thấp cường độ. Đó là làn sóng cường độ thấp được sử dụng rộng rãi nhất để kích thích phản ứng sinh lý, hoặc nhẹ, không làm hư hỏng nhiệt. Điều trị bằng siêu âm đã mang lại kết quả tích cực trong các bệnh như:

• viêm khớp;
• viêm khớp;
• đau cơ;
• cột sống dính khớp;
• đau dây thần kinh;
• mạch và dinh dưỡng loét;
• Viêm cột sống dính khớp;
• endarteritis phá hủy.

Nghiên cứu đang được tiến hành, trong đó siêu âm được sử dụng để điều trị bệnh Meniere, khí phế thũng, viêm loét tá tràng và dạ dày, hen suyễn, xốp xơ tai.

ultrasonosurgery

phẫu thuật hiện đại sử dụng sóng siêu âm, được chia thành hai khu vực:

- chọn lọc phá hủy phần của mô cụ thể được kiểm soát cao cường độ siêu âm sóng với tần số từ ¹⁰ Tháng Sáu-10 tháng ⁷ Hz;

- sử dụng một công cụ phẫu thuật với sự áp đặt của các dao động siêu âm 20-75 kHz.

Một ví dụ về phẫu thuật siêu âm có chọn lọc có thể phục vụ như nghiền siêu âm của sỏi thận. Trong khi phẫu thuật không xâm lấn này sóng siêu âm hoạt động trên đá qua da, có nghĩa là, bên ngoài cơ thể con người. Thật không may, phương pháp phẫu thuật này có một số hạn chế. Bạn không thể sử dụng phân mảnh với siêu âm trong các trường hợp sau đây:

- Phụ nữ mang thai ở giai đoạn nào;

- nếu đường kính của đá hơn hai cm;

- đối với bất kỳ bệnh truyền nhiễm;

- sự hiện diện của bệnh mà phá vỡ quá trình đông máu bình thường;

- trong trường hợp chấn thương nghiêm trọng của mô xương.

Mặc dù thực tế rằng việc loại bỏ sỏi thận bằng siêu âm được thực hiện mà không cần rạch, nó là khá đau đớn và được thực hiện dưới gây mê toàn thân hoặc cục bộ.

Siêu âm dụng cụ phẫu thuật được sử dụng không chỉ cho bóc tách ít đau đớn của xương và mô mềm, mà còn để làm giảm mất máu. Chúng ta hãy nhìn về phía nha khoa. Siêu âm đá nha khoa loại bỏ ít đau đớn, và tất cả các thao tác y tế khác được thực hiện dễ dàng hơn nhiều. Ngoài ra, chấn thương và chỉnh hình thực tế, siêu âm được sử dụng để khôi phục sự toàn vẹn của gãy xương. Trong các hoạt động đó không gian giữa các mảnh xương được làm đầy với một thành phần đặc biệt bao gồm chip xương và một loại nhựa chất lỏng đặc biệt, và sau đó âm trong, theo đó tất cả các thành phần được kết nối vững chắc. Những người đã trải qua phẫu thuật, trong đó siêu âm được sử dụng, đưa ra đánh giá khác nhau - cả tích cực lẫn tiêu cực. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các bệnh nhân hài lòng là vẫn còn nhiều hơn nữa!