Mai mult: Principii fizice ale aplicării undelor ultrasonice în medicină. Diagnosticare cu ultrasunete. Aplicarea chirurgicală și terapeutică a ultrasunetelor
ultrasunete doppler fluxul de sange vibratii
1. Bazele fizice ale acțiunii undelor ultrasonice asupra materiei. Frecvență ultrasonică și frecvență înaltă
2. Bazele fizice ale aplicării undelor ultrasonice în medicină. Diagnosticarea cu ultrasunete. Aplicarea chirurgicală și terapeutică a ultrasunetelor
3. Efectul Doppler și aplicarea lui pentru măsurarea neinvazivă a vitezei fluxului sanguin
4. Infrasound, trăsături ale distribuției sale. Baza fizică a acțiunii infrasunetului asupra sistemelor biologice
5. Vibrații, caracteristicile lor fizice
Lista surselor utilizate
1. Bazele fizice ale acțiunii undelor ultrasonice asupra materiei. Frecvență ultrasonică și frecvență înaltă
Ecografia este numită vibrații și valuri mecanice elastice, a căror frecvență depășește 20 kHz, propagând sub formă de valuri longitudinale în diverse medii. Limita superioară a frecvențelor ultrasonice se presupune a fi de 106 - 107 kHz. Această limită este determinată de distanțele intermoleculare și, prin urmare, depinde de starea agregată a substanței în care se propagă valul ultrasonic.
Surse și receptoare de oscilații acustice și ultrasunete (figura 1).
Ecografia este obținută cu ajutorul dispozitivelor bazate pe utilizarea fenomenelor de magnetostricție (la frecvențe joase) sau a efectului piezoelectric invers (la frecvențe înalte). Magnetostricția constă în modificarea lungimii (alungire și scurtare) a unei bare feromagnetice plasate într-un câmp magnetic de înaltă frecvență, cu frecvența de schimbare în direcția câmpului.
Fig. 1 - magnetostrictiv ultrasonic radiator 1 - waveguide 2 - sunet val concentrator 3 - core 4 - bobina Traductor magnetostrictiv 5 - cabluri la fluctuațiile electrice de generator
efectul piezoelectric Inverse este de a modifica dimensiunea (scurtare și alungire) placă de cristal (cuarț, sare Rochelle, titanat de bariu), sub acțiunea câmpului electric de înaltă frecvență (până la 3 MHz).
Fig. 2 - Radiator piezoelectric cu ultrasunete
Emițătoare electromagnetice - obținerea de oscilații de către un sistem mecanic în mișcare sub acțiunea unui electromagnet excitat de curent alternativ 10 (184; 200Hz - 1 # 184; 2kHz (Figura 2).
Radiatoare electrodinamice - interacțiunea câmpurilor magnetice ale unui magnet permanent permanent și unei bobine (sau tija) de voce, alimentată de curent alternativ (50 - 5000 Hz).
Există și radiatoare aerodinamice și hidrodinamice cu ultrasunete cu frecvență redusă.
Receptoare US - traductoare electroacustice. Acestea includ, în principal, traductoare piezoelectrice, magnetostrictive, semiconductori și piezo-semiconductori, receptoare electrostatice și receptoare electrodynamice.
Receptoare termice - pentru măsurarea intensității ultrasunetelor.
Fluctuațiile în dimensiunea corpului, îmbunătățite prin utilizarea fenomenului de rezonanță (adică, atunci când frecvența tensiunii de CA aplicată coincide cu frecvența naturală de oscilație a plăcii), determinând organismul la mediu elastic val ultrasonic longitudinal lichid sau gazos înconjurător.
Cu ultrasunete val ca sunet, este format din secțiuni de condensare și rarefierea particulelor medii alternativ. Vitezele de propagare ale undelor sonore și ultrasonice sunt aproximativ aceleași. Lungimea undelor ultrasonice este mult mai mică decât lungimea undelor sonore. În acest sens, undele ultrasonice se propagă de la o sursă plană flux direcțional (fascicul de ultrasunete) și este ușor de focalizat. Valul ultrasonic are o intensitate mult mai mare decât valul sonor. Se poate ajunge la ordinul mai multor wați pe centimetru pătrat, și prin concentrarea undelor într-un volum mic de mediu - și sute de mii de wați / cm 3. Dacă I = 10 W / cm 3 este de 10.000 de ori intensitatea sunetului în aer dintr-o bandă largă la sunetul maxim (10 -3 W / cm 2).
În funcție de frecvență, este comună divizarea ultrasunetelor în 3 intervale: frecvență joasă (1.5.104 - 105 Hz), medie (105 - 107 Hz) și înaltă (107 - 109 Hz).
Efectul biologic al ultrasunetelor este în mare măsură determinat de frecvența undelor ultrasonice și, prin urmare, diferă pentru oscilațiile ultrasonice de joasă frecvență și înaltă frecvență.
Odată cu propagarea vibrațiilor cu ultrasunete în mediu, intensitatea acestora slăbește (pentru mai multe medii, invers proporțional cu pătratul distanței față de sursă). Pierderea de energie apare datorită absorbției vibrațiilor cu ultrasunete de către mediu, care depinde de vâscozitatea și conductivitatea termică a mediului. Valurile americane de înaltă frecvență, de ordinul sutelor de kilohertzi, sunt puternic absorbite de aer și reflectate, de asemenea, de la interfața unui mediu solid sau lichid și gaz. Prin urmare, contactul dintre sursa de ultrasunete și mediul iradiat nu trebuie să conțină un spațiu de aer. Din mediul biologic, cea mai mică absorbție a undelor ultrasonice este caracteristică țesuturilor grase. În țesutul muscular, absorbția ultrasunetelor este de două ori mai mare, iar în materia cenușie a creierului este de 2 ori mai mare decât în alb. Absorbția de ultrasunete prin țesuturi depinde în mod esențial de frecvența oscilațiilor ultrasonice - crește cu frecvență în creștere. Prin urmare, ultrasunetele cu frecvență joasă sunt absorbite de țesuturi mai slabe decât frecvențele de înaltă și mijlocie, dar pătrund la o profunzime mult mai mare. În medie, ecografia la o frecvență de 22-44 kHz poate pătrunde la o adâncime de 16-24 cm, în timp ce ultrasunetele la o frecvență de 800 kHz - cu 7-9 cm.
Propagarea oscilațiilor ultrasonice într-un mediu este însoțită de apariția unui număr de efecte mecanice, fizice (și, de asemenea, termice) și chimice. Efectele fizice primare includ mișcarea variabilă a particulelor în direcția propagării cu ultrasunete, iar presiunea acustică acționează asupra particulelor.
Pentru ultrasunete de mare intensitate (
10 W / cm2), amplitudinea deplasării particulelor și amplitudinea vitezelor lor sunt relativ mici, dar amplitudinea accelerațiilor este extrem de ridicată. Amplitudinea accelerației poate fi de zeci de mii și sute de mii de ori mai mare decât accelerația datorată gravitației. Amplitudinea de presiune poate avea mai multe atmosfere.
Propagarea ultrasunetelor de înaltă putere de joasă și medie frecvență este însoțită de un fenomen numit cavitație. Cu o frecvență crescândă a oscilațiilor ultrasonice, probabilitatea de cavitație este redusă drastic și, prin urmare, ultrasunetele de înaltă frecvență sunt mai puțin periculoase pentru obiectele biologice (utilizate în principal pentru diagnosticarea cu ultrasunete).
In propagarea undelor ultrasonice în lichidul de câmp de mare intensitate în discontinuitatea decalajul vid are loc mediu - există cavitatie cu bule. Bubura de gaz formată în faza de rărire se prăbușește destul de repede sub influența compresiei ulterioare. Acest fenomen se numește cavitație acustică. Se transformă destul de eficient densitatea medie relativ scăzută a energiei câmpului de sunet într-o mare densitate de energie, concentrată în volume mici în interiorul și în apropiere de bubble colaps. Acest lucru este cauzat de rolul cavitație în apariția unui număr de efecte cu ultrasunete (excitație luminiscență, inițiind reacții chimice, degradarea polimerului și Biomacromolecules, acțiune bactericidă, perturbarea celulelor animale și vegetale și organitele acestora etc.) observate în câmp ultrasonic intensiv.
Conform conceptelor moderne, mecanismul efectului biologic al ultrasunetelor se desfășoară pe 3 căi:
1. absorbția ultrasunetelor la nivel molecular și transformarea energiei lor în căldură, provocând schimbări ireversibile;
2. Scattering - un proces care depinde de raportul dintre dimensiunea obiectului și lungimea de undă a ultrasunetelor;
3. cavitatie, ceea ce duce la o rupere mecanică a structurilor, divizarea moleculelor de apă (H2O ® H + OH) pentru a forma un produs reactive care interacționează cu substanțele care alcătuiesc pereții celulari sau membrane.
Este important ca rezultatul proceselor de cavitație să fie tulburări structurale și distrugerea completă a structurii obiectelor biologice: întreruperea structurii biomacromoleculelor duce la întreruperea sau pierderea funcției unor biobiecte mai mari - celule, organe sau organisme. Deci, UZ distruge multe microorganisme, prezentând acțiune bactericidă. Deoarece efectul biologic observat este rezultatul interacțiunii factorilor fizici și biologici, se observă dependența eficacității SUA de caracteristicile structurale ale obiectului biologic. Deci, prin acțiunea ultrasunetelor asupra celulelor, schimbările mecanice predomină și, atunci când sunt expuse la țesut - principalul factor dăunător este energia termică. În soluțiile de macromolecule, efectul dăunător este determinat de factorii de rezonanță și de stresul mecanic, care rezultă din mișcarea relativă a moleculelor și a mediului și, de asemenea, datorită schimbărilor electrochimice ale mediului în sine.
Mai mult: Principii fizice ale aplicării undelor ultrasonice în medicină. Diagnosticare cu ultrasunete. Aplicarea chirurgicală și terapeutică a ultrasunetelor
Informații despre lucrarea "Metode de obținere și înregistrare a ultrasunetelor"
decât reverberațiile structurale, ceea ce îi permite să se înregistreze pe fondul zgomotului. Metoda Shadow permite detectarea defectelor majore din materiale care controlează alte metode acustice este dificil sau imposibil: un oțel austenitic cu granulație mare, fontă cenușie, beton, cărămizi refractare. Cu toate acestea, există deficiențe grave: necesitatea unui acces bidirecțional și o precizie scăzută a evaluării.
gramatica propoziției, care descrie limita obiectului dat. Această metodă funcționează pozitiv când descrie scheletul unei regiuni într-o bază de date a obiectelor de referință sub forma uneia sau mai multor propoziții. Metodele de recunoaștere și identificare de mai sus își găsesc aplicarea în diferite sisteme de viziune tehnică. Acestea oferă capacitatea de a crea flexibilitate, reprogramare sau auto-învățare.
vibrațiile ultrasonice. Teoretic, absorbția este proporțională cu pătratul frecvenței. Amploarea absorbției poate fi caracterizată printr-un coeficient de absorbție, care arată modul în care intensitatea ultrasunetelor în mediul iradiat. Pe măsură ce crește frecvența, crește. Intensitatea oscilațiilor ultrasonice într-un mediu scade exponențial. Acest proces se datorează unei frecări interne.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: