Aplicarea efectului Doppler în medicină

Trimiterea muncii tale bune la baza de cunoștințe este ușoară. Utilizați formularul de mai jos

Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.







Kirov Academia de Stat de Medicină

Aplicarea efectului Doppler în medicină

Finalizat: 1 an student

Makarova Tatiana Igorevna

Un interes deosebit în diagnostic este utilizarea efectului Doppler. Esența efectului constă în schimbarea frecvenței sunetului datorită mișcării relative a sursei și a receptorului de sunet. Când sunetul este reflectat de la un obiect în mișcare, frecvența semnalului reflectat se schimbă (apare o schimbare de frecvență). Atunci când se suprapune semnalele primare și reflectate, se produc bateți, care sunt auzite cu ajutorul căștilor sau a unui difuzor. În prezent, numai mișcarea sângelui și a bătăilor inimii este investigată pe baza efectului Doppler.

1. Efectul Doppler

Efectul lui Dompler este o schimbare în frecvența și lungimea de undă a undelor înregistrate de receptor, cauzate de mișcarea sursei și / sau mișcarea receptorului. Este ușor de observat în practică, când o mașină care trece printr-un observator cu o sirenă este pornit. Să presupunem că o sirenă dă un anumit ton și că nu se schimbă. Când mașina nu se mișcă în raport cu observatorul, atunci aude exact tonul pe care o produce sirena. Dar dacă mașina se apropie de observator, frecvența undelor sonore va crește (iar lungimea va scădea), iar observatorul va auzi un ton mai ridicat decât cel pe care sirenul îl produce. În momentul în care mașina va trece de la observator, va auzi același ton care emite o sirenă. Iar atunci când mașina se deplasează mai departe și se deplasează în loc să se apropie, observatorul va auzi un ton mai scăzut, datorită frecvenței mai mici (și, respectiv, lungimii mai lungi) a undelor sonore.

Pentru valurile (de exemplu, sunetul) care se propagă în orice mediu, trebuie luată în considerare mișcarea sursei și a receptorului valurilor în raport cu acest mediu. Pentru undele electromagnetice (de exemplu, lumina), pentru care nu este necesar un mediu, în vid numai mișcarea relativă a sursei și a receptorului este importantă [1].

Efectul a fost descris pentru prima dată de Christian Dopler în 1842godu.

De asemenea, important este cazul când o particulă încărcată cu o viteză relativistă se mișcă într-un mediu. În acest caz, radiația Cherenkov, care este direct legată de efectul Doppler, este înregistrată în sistemul de laborator.

2. Esența fenomenului

Dacă sursa undelor se deplasează în raport cu mediul, atunci distanța dintre crestăturile valurilor (lungimea de undă) depinde de viteza și direcția mișcării. Dacă sursa se deplasează spre receptor, adică se prinde cu valul emis de ea, atunci lungimea de undă scade, dacă este îndepărtată - lungimea de undă crește:

gdesch0 - frecvența cu care sursa emite unde, c - viteza de propagare a undei de în mediu, v - viteza de sursa undei în raport cu mediul (pozitiv dacă sursa se apropie de receptor și negativ dacă este eliminat).

Frecvența înregistrată de receptorul fix

În mod similar, dacă receptorul se deplasează spre valuri, înregistrează crestele lor mai des și invers. Pentru o sursă fixă ​​și un receptor în mișcare

unde u este viteza receptorului față de mediu (pozitiv dacă se deplasează spre sursă).

Înlocuind valoarea de frecvență cu formula (1) în (2) în locul formulei (2), obținem formula pentru cazul general:

3. Cum să observăm efectul Doppler

Microfonul, care nu își schimbă locația, înregistrează un sunet emis de sirenele a două mașini de poliție care se deplasează spre stânga. Din partea de jos puteți vedea frecvența fiecăruia dintre cele două sunete recepționate de microfon.

Deoarece fenomenul este caracteristic oricărui proces oscilator, este foarte ușor de observat pentru sunet. Frecvența vibrațiilor sonore este percepută prin auzul ca înălțimea sunetului. Este necesar să așteptați situația în care o mașină sau un tren care se mișcă rapid vă va transmite un sunet, de exemplu o sirenă sau doar un semnal sonor. Veți auzi că atunci când mașina se apropie de tine, pitch-ul sunetului va fi mai mare, atunci când mașina este egalată cu tine, se scade brusc și mai departe, atunci când este scos, mașina va emite un bip pe o notă inferioară.

4. Aplicarea efectului Doppler în medicină

Acest efect este utilizat pe scară largă în obstetrică, deoarece sunetele provenite din uter sunt înregistrate cu ușurință. Într-o fază incipientă a sarcinii, sunetul trece prin vezică. Când uterul se umple cu lichid, acesta începe să asculte un sunet. Poziția placentei este determinată de sunetele sângelui care curge prin ea și în 9-10 săptămâni după formarea fătului, se aude bătăile inimii sale. Cu ajutorul dispozitivelor cu ultrasunete, numărul de embrioni sau constatarea morții fătului.

Pe baza principiului său, diagnosticul de indicatori ai fluxului sanguin se stabilește practic în orice vas, ceea ce este foarte important pentru a dezvălui patologia care afectează sistemul cardiovascular și pentru a controla tratamentul acestuia. La examinarea fluxului sanguin al pacientului cu ajutorul ultrasunetelor, se înregistrează o schimbare a frecvenței semnalului ultrasunetic atunci când acesta este respins de particulele de sânge în mișcare, majoritatea cărora este alcătuită din celulele roșii din sânge.

Pentru a înregistra efectul Doppler, se utilizează ultrasunete, trimis în direcția vasului studiat. Reflectând de la eritrocitele în mișcare, ultrasunetele recepționate de dispozitiv schimbă frecvența în consecință. Aceasta oferă informații cu privire la rata fluxului sanguin al porțiunii investigate a patului vascular, direcția fluxului sanguin, volumul masei de sânge se deplasează la o anumită viteză, și, pe baza acestor parametri, justifica abuzul judecata starea fluxului sanguin al peretelui vascular, prezența stenozei aterosclerotice sau ocluzie a vaselor sanguine , precum și evaluarea circulației colaterale.







Frecării fluxului sanguin determină distribuția normală a vitezei în vas, astfel încât viteza straturilor parietale este aproape de zero, iar la axa containerului atinge un maxim. Spectrul semnalului Doppler datorită acestei aproape de solid, iar câmpul dintre linia zero și anvelopa spectrală (frecvența maximă corespunzătoare vitezei maxime la un moment dat) în norma este suficient de uniform umplut cu excepția unui clearance mic sub vârful sistolice. În funcție de navă, spectrogramul are o formă caracteristică. De exemplu, în rezistența circulator vascular cerebral este scăzută, prin care fluxul sanguin este hvarakter unidirecțional în toate fazele ciclului cardiac, astfel încât sistolice și diastolice fazelor doplerosonogramy situate deasupra liniei zero și viteza diastolice suficient de mare.

Rata vitezei de mișcare în zona stenoasă crește proporțional cu gradul de stenoză. Vizual, acest lucru duce la un ascuțit uvelichesnii amplitudini sistolice de vârf din orificiul de ieșire al porțiunii de turbulență stnozirovannogo având un flux sanguin parțial invers, se pare ca aspectul componentelor spectrale sub linia zero și variația extinderea gamei vitezei fluxului sanguin duce la o lărgire a spectrului semnalului Doppler.

Aplicarea ultrasunetelor în terapie și chirurgie

Ecografia, utilizată în medicină, poate fi împărțită condiționat în ultrasunete cu intensități mici și înalte. Principala sarcină de a aplica ultrasunete cu intensitate scăzută (0,125 - 3,0 W / cm2) este încălzirea non-dăunătoare sau unele efecte nontermice, precum și stimularea și accelerarea reacțiilor fiziologice normale în tratamentul leziunilor. La intensități mai mari (> 5 W / cm2), scopul principal este de a provoca distrugerea selectivă controlată în țesuturi. Prima direcție include cele mai multe aplicații cu ultrasunete în fizioterapie și câteva tipuri de terapie pentru cancer, a doua - chirurgie cu ultrasunete.

Aplicarea ultrasunetelor în chirurgie.

Există două domenii principale de aplicare a ultrasunetelor în chirurgie. Prima dintre acestea este utilizat pentru capacitatea de a puternic fascicul de ultrasunete concentrat provoca distrugerea tesutului local, iar a doua frecvență cu ultrasunete oscilații mecanice suprapuse pe tipul de lame chirurgicale, ferăstraie, handpieces mecanice.

Chirurgie cu ultrasunete concentrat.

Tehnica chirurgicală trebuie să asigure controlul distrugerii țesuturilor, să afecteze doar o zonă strict limitată, să fie rapidă, să provoace pierderi minime de sânge. Un ultrasunete puternic concentrat posedă majoritatea acestor calități. Posibilitatea utilizării ultrasunetelor focalizate pentru a crea zone de afectare în profunzimea organului fără a distruge țesuturile suprapuse a fost studiată în principal în operațiile creierului. Ulterior, operațiile au fost efectuate pe ficat, măduva spinării, rinichi și ochi. efect doppler medicina fizioterapie

Aplicarea ultrasunetelor în fizioterapie

Accelerarea regenerării țesuturilor.

Una dintre cele mai frecvente aplicații de ultrasunete în fizioterapie este accelerarea regenerării țesuturilor și vindecarea rănilor. Restaurarea țesuturilor poate fi descrisă prin intermediul a trei faze de suprapunere. În timpul fazei inflamatorii, activitatea fagocitară a macrofagelor și a leucocitelor polimorfonucleare conduce la îndepărtarea fragmentelor celulare și a particulelor patogene. Prelucrarea acestui material are loc în principal cu ajutorul enzimelor lizozomale de macrofage. Este cunoscut faptul că ecografia intensităților terapeutice poate provoca schimbări în membranele lizozomale, accelerând astfel trecerea acestei faze. A doua fază în vindecarea rănilor este proliferarea sau faza de creștere.

Celulele migrează în zona leziunii și încep să se dividă. Fibroblastele încep să sintetizeze colagenul. Intensitatea vindecării începe să crească, iar celulele speciale, miofibroblastele, provoacă rănirea. Se arată că ultrasunetele accelerează semnificativ sinteza fibroblastelor de colagen atât in vitro, cât și in vivo. Dacă fibroblastele diploide umane sunt iradiate cu ultrasunete la o frecvență de 3 MHz și o intensitate de 0,5 W / cm2 in vitro, cantitatea de proteine ​​sintetizate va crește. Studiul unor astfel de celule într-un microscop electronic a arătat că, în comparație cu celulele de control, ele conțin mai multe ribozomi liberi, un reticul endoplasmic dur. A treia fază este recuperarea.

Elasticitatea țesutului conjunctiv normal se datorează structurii ordonate a ochiului de colagen, permițând țesuturilor să se depună și să se relaxeze fără deformări speciale. În țesutul cicatrician, fibrele sunt adesea aranjate neregulat și complicat, ceea ce nu îi permite să se întindă fără pauze. Țesutul de țesut, format atunci când este expus la ultrasunete, este mai puternic și mai elastic în comparație cu țesutul cicatricial "normal".

Tratamentul ulcerelor trofice.

La iradierea ulcerului cronic varicos pe picioare cu ultrasunete la o frecvență de 3 MHz și o intensitate de 1 W / cm2 într-un mod de impuls de 2 ms. 8 ms au fost obținute următoarele rezultate: după 12 sesiuni de tratament, suprafața medie a ulcerelor a fost de aproximativ 66,4% din suprafața lor inițială, în timp ce suprafața ulcerelor de control a scăzut la doar 91,6%. Ecografia poate promova, de asemenea, încorporarea flapsurilor de piele transplantate pe marginea ulcerului trofic.

Accelerarea resorbției edemelor.

Ecografia poate accelera rezoluția edemului cauzată de deteriorarea țesuturilor moi, care este cel mai probabil datorată fluxului sanguin crescut sau modificărilor locale ale țesuturilor datorate microfluidelor acustice.

Într-un studiu experimental al fracturilor tibiei la șobolani, sa constatat că iradierea cu ultrasunete în timpul fazelor inflamatorii și timpurii proliferative accelerează și îmbunătățește convalescența. Oasele din aceste animale conțin mai mult os și mai puțin cartilaj. Cu toate acestea, în faza proliferativă târzie, aceasta a dus la efecte negative - creșterea creșterii cartilajului și întârzierea formării țesutului osos.

Informațiile sunt transmise în două moduri:

1) pentru un instrument de măsurare a cărui scală este gradată în unități relative de viteză, 2) difuzorul pentru percepția auditivă. Schimbarea tonului sunetului sonor pe care dispozitivul îl emite în timpul cercetărilor indică o schimbare a vitezei de mișcare a celulelor sanguine (care indică de obicei o îngustare a vaselor de sânge, formarea unui cheag de sânge sau un canal slab). În versiunea model, acest lucru poate fi demonstrat folosind instalația prezentată în figură (unde 1 este recipientul de lichid, 2 este senzorul DPC-15, 3 este modelul de particule de sânge, 4 este placa din cauciuc spongios).

Dopplerografia - o metodă de ultrasunete, bazată pe utilizarea efectului Doppler. Esența efectului este că undele ultrasonice sunt reflectate de obiectele în mișcare cu o frecvență modificată. Această schimbare de frecvență este proporțională cu viteza de mișcare a structurilor de fotografiat. Dacă mișcarea este direcționată spre senzor, frecvența crește dacă senzorul scade.

1. B. M. Yavorsky, A.A. Pinsky, "Fundamentele fizicii, volumul 2. Oscilații și valuri, fizica cuantică", Nauka, 1981

2. MM Arkhangelsky, "Curs de Fizică, Mecanică", Moscova, Educație, 1975

3. Efectul Gorochov AV Doppler relativist.

4. Landau L.D., Lifshitz E.M. Teoria câmpului - Ediția a 7-a, revizuită. - M .: Science, 1988. - P.158-159. - ("Fizica teoretică", vol. II).

Găzduit pe Allbest.ru







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: