admin / 24.09.2018

Ультразвуковые волны

Что такое ультразвук.

Если какое-либо тело колеблется в упругой среде быстрее, чем среда успевает обтекать его, оно своим движением то сжимает, то разрежает среду. Слои повышенного и пониженного давления разбегаются от колеблющегося тела во все стороны и образуют звуковые волны. Если колебания тела, создающего волну следуют друг за другом не реже, чем 16 раз в секунду не чаще, чем 18 тысяч раз в секунду, то человеческое ухо слышит их.

Частоты 16 — 18000 Гц, которые способен воспринимать слуховой аппарат человека принято называть звуковыми, например писк комара «10 кГц. Но воздух, глубины морей и земные недра наполнены звуками, лежащими ниже и выше этого диапазона – инфра и ультразвуками. В природе ультразвук встречается в качестве компонента многих естественных шумов: в шуме ветра, водопада, дождя, морской гальки, перекатываемой прибоем, в грозовых разрядах. Многие млекопитающие, например кошки и собаки, обладают способностью восприятия ультразвука частотой до 100 кГц, а локационные способности летучих мышей, ночных насекомых и морских животных всем хорошо известны. Существование неслышимых звуков было обнаружено с развитием акустики в конце XIX века. Тогда же начались первые исследования ультразвука, но основы его применения были заложены только в первой трети XX-века.

Нижней границей ультразвукового диапазона называют упругие колебания частотой от 18 кГц. Верхняя граница ультразвука определяется природой упругих волн, которые могут распространяться только при том условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега молекул (в газах) или межатомных расстояний (в жидкостях и газах). В газах верхний предел составляет «106 кГц, в жидкостях и твёрдых телах «1010 кГц. Как правило, ультразвуком называют частоты до 106 кГц. Более высокие частоты принято называть гиперзвуком.

Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона и подчиняются тем же физическим законам. Но, у ультразвука есть специфические особенности, которые определили его широкое применение в науке и технике. Вот основные из них:

  • Малая длина волны. Для самого низкого ультразвукового диапазона длина волны не превышает в большинстве сред нескольких сантиметров. Малая длина волны обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя ультразвук распространяется в виде пучков по размеру близких к размеру излучателя. Попадая на неоднородности в среде, ультразвуковой пучок ведёт себя как световой луч, испытывая отражение, преломление, рассеяние, что позволяет формировать звуковые изображения в оптически непрозрачных средах, используя чисто оптические эффекты (фокусировку, дифракцию и др.)
  • Малый период колебаний, что позволяет излучать ультразвук в виде импульсов и осуществлять в среде точную временную селекцию распространяющихся сигналов.
  • Возможность получения высоких значений энергии колебаний при малой амплитуде, т.к. энергия колебаний пропорциональна квадрату частоты. Это позволяет создавать УЗ пучки и поля с высоким уровнем энергии, не требуя при этом крупногабаритной аппаратуры.
  • В ультразвуковом поле развиваются значительные акустические течения. Поэтому воздействие ультразвука на среду порождает специфические эффекты: физические, химические, биологические и медицинские. Такие как кавитация, звукокапиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и многие другие.
  • Ультразвук неслышим и не создаёт дискомфорта обслуживающему персоналу.

История ультразвука. Кто открыл ультразвук.

Внимание к акустике было вызвано потребностями морского флота ведущих держав — Англии и Франции, т.к. акустический – единственный вид сигнала, способный далеко распространяться в воде. В 1826 году французский учёный Колладон определил скорость звука в воде. Эксперимент Колладона считается рождением современной гидроакустики. Удар в подводный колокол в Женевском озере происходил с одновременным поджогом пороха. Вспышка от пороха наблюдалась Колладоном на расстоянии 10 миль. Он также слышал звук колокола при помощи подводной слуховой трубы. Измеряя временной интервал между этими двумя событиями, Колладон вычислил скорость звука — 1435 м/сек. Разница с современными вычислениями только 3 м/сек.

В 1838 году, в США, звук впервые применили для определения профиля морского дна с целью прокладки телеграфного кабеля. Источником звука, как и в опыте Колладона, был колокол, звучащий под водой, а приёмником большие слуховые трубы, опускавшиеся за борт корабля. Результаты опыта оказались неутешительными. Звук колокола (как, впрочем, и подрыв в воде пороховых патронов), давал слишком слабое эхо, почти не слышное среди других звуков моря. Надо было уходить в область более высоких частот, позволяющих создавать направленные звуковые пучки.

Первый генератор ультразвука сделал в 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон. Ультразвук создавался подобно свисту на острие ножа, если на него дуть. Роль такого острия в свистке Гальтона играл цилиндр с острыми краями. Воздух или другой газ, выходящий под давлением через кольцевое сопло, диаметром таким же, как и кромка цилиндра, набегал на кромку, и возникали высокочастотные колебания. Продувая свисток водородом, удалось получить колебания до 170 кГц.

В 1880 году Пьер и Жак Кюри сделали решающее для ультразвуковой техники открытие. Братья Кюри заметили, что при оказании давления на кристаллы кварца генерируется электрический заряд, прямо пропорциональный прикладываемой к кристаллу силе. Это явление было названо «пьезоэлектричество» от греческого слова, означающего «нажать». Кроме того, они продемонстрировали обратный пьезоэлектрический эффект, который проявлялся тогда, когда быстро изменяющийся электрический потенциал применялся к кристаллу, вызывая его вибрацию. Отныне появилась техническая возможность изготовления малогабаритных излучателей и приёмников ультразвука.

Гибель «Титаника» от столкновения с айсбергом, необходимость борьбы с новым оружием — подводными лодками требовали быстрого развития ультразвуковой гидроакустики. В 1914 году, французский физик Поль Ланжевен совместно с талантливым русским учёным-эмигрантом — Константином Васильевичем Шиловским впервые разработали гидролокатор, состоящий из излучателя ультразвука и гидрофона — приёмника УЗ колебаний, основанный на пьезоэффекте. Гидролокатор Ланжевена – Шиловского, был первым ультразвуковым устройством, применявшимся на практике. Тогда же российский ученый С.Я.Соколов разработал основы ультразвуковой дефектоскопии в промышленности. В 1937 году немецкий врач-психиатр Карл Дуссик, вместе с братом Фридрихом, физиком, впервые применили ультразвук для обнаружения опухолей головного мозга, но результаты, полученные ими, оказались недостоверными. В медицинской практике ультразвук впервые стал применяться только с 50-х годов XX-го века в США.

Получение ультразвука.

Излучатели ультразвука можно разделить на две большие группы:
1) Колебания возбуждаются препятствиями на пути струи газа или жидкости, или прерыванием струи газа или жидкости. Используются ограниченно, в основном для получения мощного УЗ в газовой среде.
2) Колебания возбуждаются преобразованием в механические колебаний тока или напряжения. В большинстве ультразвуковых устройств используются излучатели этой группы: пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи.
Кроме преобразователей, основанных на пьезоэффекте, для получения мощного ультразвукового пучка используются магнитострикционные преобразователи. Магнитострикция — это изменение размеров тел при изменении их магнитного состояния. Сердечник из магнитострикционного материала, помещённый в проводящую обмотку меняет свою длину в соответствии с формой токового сигнала, проходящего по обмотке. Данное явление, открытое в 1842 г. Джеймсом Джоулем, свойственно ферромагнетикам и ферритам. Наиболее употребительные магнитострикционные материалы это сплавы на основе никеля, кобальта, железа и алюминия. Наибольшей интенсивности ультразвукового излучения позволяет достичь сплав пермендюр (49%Co, 2%V, остальное Fe), который используется в мощных УЗ излучателях. В частности в акустических противонакипных устройствах «Акустик-Т», выпускаемых нашим предприятием.

Применение ультразвука.

Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:

  • получение информации о веществе
  • воздействие на вещество
  • обработка и передача сигналов

Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов в них происходящих, используется в таких исследованиях:

  • изучение молекулярных процессов в газах, жидкостях и полимерах
  • изучение строения кристаллов и других твёрдых тел
  • контроль протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др.
  • определение концентрации растворов
  • определение прочностных характеристик и состава материалов
  • определение наличия примесей
  • определение скорости течения жидкости и газа

Информацию о молекулярной структуре вещества даёт измерение скорости и коэффициента поглощения звука в нём. Это позволяет измерять концентрацию растворов и взвесей в пульпах и жидкостях, контролировать ход экстрагирования, полимеризации, старения, кинетику химических реакций. Точность определения состава веществ и наличия примесей ультразвуком очень высока и составляет доли процента.
Измерение скорости звука в твёрдых телах позволяет определять упругие и прочностные характеристики конструкционных материалов. Такой косвенный метод определения прочности удобен простотой и возможностью использования в реальных условиях.
Ультразвуковые газоанализаторы осуществляют слежение за процессами накопления опасных примесей. Зависимость скорости УЗ от температуры используется для бесконтактной термометрии газов и жидкостей.
На измерении скорости звука в движущихся жидкостях и газах, в том числе неоднородных (эмульсии, суспензии, пульпы), основаны ультразвуковые расходомеры, работающие на эффекте Допплера. Аналогичная аппаратура используется для определения скорости и расхода потока крови в клинических исследованиях.

Большая группа методов измерения основана на отражении и рассеянии волн ультразвука на границах между средами. Эти методы позволяют точно определять местонахождение инородных для среды тел и используются в таких сферах как:

  • гидролокация
  • неразрушающий контроль и дефектоскопия
  • медицинская диагностика
  • определения уровней жидкостей и сыпучих тел в закрытых ёмкостях
  • определения размеров изделий
  • визуализация звуковых полей — звуковидение и акустическая голография

Отражение, преломление и возможность фокусировки ультразвука используется в ультразвуковой дефектоскопии, в ультразвуковых акустических микроскопах, в медицинской диагностике, для изучения макронеоднородностей вещества. Наличие неоднородностей и их координаты определяются по отражённым сигналам или по структуре тени.

Методы измерения, основанные на зависимости параметров резонансной колебательной системы от свойств нагружающей его среды (импеданс), применяются для непрерывного измерения вязкости и плотности жидкостей, для измерения толщины деталей, доступ к которым возможен только с одной стороны. Этот же принцип лежит в основе УЗ твердомеров, уровнемеров, сигнализаторов уровня. Преимущества УЗ методов контроля: малое время измерений, возможность контроля взрывоопасных, агрессивных и токсичных сред, отсутствие воздействия инструмента на контролируемую среду и процессы.

Воздействие ультразвука на вещество.

Воздействие ультразвука на вещество, приводящее к необратимым изменениям в нём, широко используется в промышленности. При этом механизмы воздействия ультразвука различны для разных сред. В газах основным действующим фактором являются акустические течения, ускоряющие процессы тепломассообмена. Причём эффективность УЗ перемешивания значительно выше обычного гидродинамического, т.к. пограничный слой имеет меньшую толщину и как следствие, больший градиент температуры или концентрации. Этот эффект используется в таких процессах, как:

  • ультразвуковая сушка
  • горение в ультразвуковом поле
  • коагуляция аэрозолей

В ультразвуковой обработке жидкостей основным действующим фактором является кавитация. На эффекте кавитации основаны следующие технологические процессы:

  • предотвращение образования накипи
  • ультразвуковая очистка
  • металлизация и пайка
  • звукокапиллярный эффект — проникновение жидкостей в мельчайшие поры и трещины. Применяется для пропитки пористых материалов и имеет место при любой ультразвуковой обработке твёрдых тел в жидкостях.
  • диспергирование твёрдых тел в жидкостях
  • дегазация (деаэрирование) жидкостей
  • кристаллизация
  • интенсификация электрохимических процессов
  • получение аэрозолей
  • уничтожения микроорганизмов и ультразвуковая стерилизация инструментов

Акустические течения — один из основных механизмов воздействия ультразвука на вещество. Он обусловлен поглощением ультразвуковой энергии в веществе и в пограничном слое. Акустические потоки отличаются от гидродинамических малой толщиной пограничного слоя и возможностью его утонения с увеличением частоты колебаний. Это приводит к уменьшению толщины температурного или концентрационного погранслоя и увеличению градиентов температуры или концентрации, определяющих скорость переноса тепла или массы. Это способствует ускорению процессов горения, сушки, перемешивания, перегонки, диффузии, экстракции, пропитки, сорбции, кристаллизации, растворения, дегазации жидкостей и расплавов. В потоке с высокой энергией влияние акустической волны осуществляется за счёт энергии самого потока, путём изменения его турбулентности. В этом случае акустическая энергия может составлять всего доли процентов от энергии потока.

При прохождении через жидкость звуковой волны большой интенсивности, возникает так называемая акустическая кавитация. В интенсивной звуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко схлопываются при переходе в область повышенного давления. В кавитационной области возникают мощные гидродинамические возмущения в виде микроударных волн и микропотоков. Кроме того, схлопывание пузырьков сопровождается сильным локальным разогревом вещества и выделением газа. Такое воздействие приводит к разрушению даже таких прочных веществ, как сталь и кварц. Этот эффект используется для диспергировании твёрдых тел, получения мелкодисперсных эмульсий несмешивающихся жидкостей, возбуждения и ускорения химических реакций, уничтожения микроорганизмов, экстрагирования из животных и растительных клеток ферментов. Кавитация определяет также такие эффекты как слабое свечение жидкости под действием ультразвука – звуколюминесценция, и аномально глубокое проникновение жидкости в капилляры – звукокапиллярный эффект.

Кавитационное диспергирование кристаллов карбоната кальция (накипи) лежит в основе акустических противонакипных устройств. Под воздействием ультразвука происходит раскалывание частиц, находящихся в воде, их средние размеры уменьшаются с 10 до 1 микрона, увеличивается их количество и общая площадь поверхности частиц. Это приводит к переносу процесса образования накипи с теплообменной поверхности в непосредственно в жидкость. Ультразвук так же воздействует и на сформированный слой накипи, образуя в нем микротрещины способствующие откалыванию кусочков накипи с теплообменной поверхности.

В установках по ультразвуковой очистке с помощью кавитации и порождаемых ею микропотоков удаляют загрязнения как жёстко связанные с поверхностью, типа окалины, накипи, заусенцев, так и мягкие загрязнения типа жирных плёнок, грязи и т.п. Этот же эффект используется для интенсификации электролитических процессов.

Под действием ультразвука возникает такой любопытный эффект, как акустическая коагуляция, т.е. сближение и укрупнение взвешенных частиц в жидкости и газе. Физический механизм этого явления ещё не окончательно ясен. Акустическая коагуляция применяется для осаждения промышленных пылей, дымов и туманов при низких для ультразвука частотах до 20 кГц. Возможно, что благотворное действие звона церковных колоколов основано на этом эффекте.

Механическая обработка твёрдых тел с применением ультразвука основана на следующих эффектах:

  • уменьшение трения между поверхностями при УЗ колебаниях одной из них
  • снижение предела текучести или пластическая деформация под действием УЗ
  • упрочнение и снижение остаточных напряжений в металлах под ударным воздействием инструмента с УЗ частотой
  • Комбинированное воздействие статического сжатия и ультразвуковых колебаний используется в ультразвуковой сварке

Различают четыре вида мехобработки с помощью ультразвука:

  • размерная обработка деталей из твёрдых и хрупких материалов
  • резание труднообрабатываемых материалов с наложением УЗ на режущий инструмент
  • снятие заусенцев в ультразвуковой ванне
  • шлифование вязких материалов с ультразвуковой очисткой шлифовального круга

Действия ультразвука на биологические объекты вызывает разнообразные эффекты и реакции в тканях организма, что широко используется в ультразвуковой терапии и хирургии. Ультразвук является катализатором, ускоряющим установление равновесного, с точки зрения физиологии состояния организма, т.е. здорового состояния. УЗ оказывает на больные ткани значительно большее влияние, чем на здоровые. Также используется ультразвуковое распыление лекарственных средств при ингаляциях. Ультразвуковая хирургия основана на следующих эффектах: разрушение тканей собственно сфокусированным ультразвуком и наложение ультразвуковых колебаний на режущий хирургический инструмент.

Ультразвуковые устройства применяются для преобразования и аналоговой обработки электронных сигналов и для управления световыми сигналами в оптике и оптоэлектронике. Малая скорость ультразвука используется в линиях задержки. Управление оптическими сигналами основывается на дифракции света на ультразвуке. Один из видов такой дифракции – т.н.брегговская дифракция зависит от длины волны ультразвука, что позволяет выделить из широкого спектра светового излучения узкий частотный интервал, т.е. осуществлять фильтрацию света.

Ультразвук чрезвычайно интересная вещь и можно предположить, что многие возможности его практического применения до сих пор не известны человечеству. Мы любим и знаем ультразвук и будем рады обсудить любые идеи, связанные его применением.

Лечение ультразвуком

Ультразвук представляет собой упругие механически колебания плотной физической среды с частотой более 20 кГц, т. е. в сверхзвуковом акустическом диапазоне частот, которые распространяются в виде продольных волн и приводят к последовательному сжатию и растяжению среды. В терапевтической практике используют ультразвук в диапазоне частот 800-3000 кГц.

Для глубины проникновения ультразвука в ткани организма имеет значение частота ультразвуковых колебаний и зависящая от нее длина волны. Чем больше частота колебаний, тем меньше глубина проникновения. При частоте 1600-2600 кГц ультразвук проникает на глубину 1 см, а при частоте 800-900 кГц — на 4-5 см. Кроме того, играет роль скорость распространения ультразвука в тканях, которая зависит от плотности среды и величины акустического сопротивления. Так, в жидких средах скорость распространения ультразвуковых волн составляет 1500 м/с, в твердых -4000 м/с. Поэтому в неоднородных средах, какими являются ткани организма, распространение ультразвука происходит неравномерно. Максимум поглощения ультразвуковой энергии наблюдается в костной ткани, на границах разных тканей, а также на внутренних мембранах клеток.

Ультразвуковые волны плохо отражаются воздухом, поэтому в лечебной практике воздействие ультразвуком проводят через контактную безвоздушную среду — вазелиновое масло, глицерин, воду и т. д.

Режим воздействия ультразвуковой энергией может быть непрерывным и импульсным. В непрерывном режиме ультразвук в виде единого потока направляют в ткани. В импульсном режиме посыл энергии чередуется с паузами. Время подачи ультразвуковой энергии и паузы могут быть различными. При длительности импульса 2 мс пауза продолжается 18 мс, а при импульсе в 4 мс — 16 мс. Чем меньше продолжительность импульса, тем менее эффективно действие ультразвука.

Рис. 1. Ультразвуковая волна (сгущение и разрежение частиц вещества).

Для получения ультразвуковых колебаний в физиотерапевтических аппаратах используют обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. физическое явление, которое может развиваться в некоторых кристаллах (кварц, ти-танат бария и др.). При воздействии на такие кристаллы (пьезоэлементы) переменным током высокой частоты происходит их последовательное сжатие и расширение, что лежит в основе развития колебаний, соответствующих частоте подаваемого тока (рис. 1).

Ультразвук оказывает на организм механическое, физико-химическое и слабое тепловое действие.

Механическое действие ультразвука, обусловленное переменным акустическим давлением, вызывает микровибрацию, своеобразный «микромассаж» тканей, что приводит к изменению функционального состояния клеток: повышается проницаемость клеточных мембран, усиливаются процессы диффузии и осмоса, изменяются кислотно-щелочное равновесие, пространственное взаимоотношение субмикроскопических структур в клетке. Термическое действие ультразвука связано, с одной стороны, с переходом механической энергии в тепловую, а с другой — интенсификацией биохимических процессов. Эндогенное тепло, образующееся в тканях, распространяется неравномерно, оно больше проявляется в плотных тканях и пограничных слоях. Повышение температуры в тканях способствует расширению кровеносных и лимфатических сосудов, изменению микроциркуляции. В результате этого активируются тканевые обменные процессы, проявляется противовоспалительное и рассасывающее действие ультразвука.

Рис. 2. Пьезоэлектрический эффект (схема).

Физико-химическое действие ультразвука связано с пространственной перестройкой внутриклеточных молекулярных комплексов. Повышается активность ряда ферментов, интенсивность тканевых окислительно-восстановительных процессов, увеличивается митотическая активность клеток, в тканях происходит образование биологически активных веществ — гепарина, гистамина, серотонина и др.

Механизм терапевтического действия ультразвука многообразен. Он складывается из местных и общих реакций, реализуемых нейрорефлекторным и гуморальным путями. Эти реакции развиваются пофазно и отличаются длительным последействием.

При правильной дозировке ультразвук оказывает болеутоляющее, рассасывающее, противовоспалительное, спазмолитическое, фибринолитическое действие. Под его воздействием ускоряются регенеративные и репаративные процессы, повышается возбудимость нервно-мышечного аппарата, усиливается проводимость импульсов по периферическому нервному волокну, активируется передача нервных импульсов в симпатических ганглиях, улучшается трофическая функция тканей.

Диапазон влияния ультразвука на организм человека весьма широк, что определяет возможности его использования в лечении различных заболеваний.

Одним из современных методов лечебного использования ультразвука является ультрафонофорез (фонофорез) лекарственных веществ. Он является физико-фармакологическим методом сочетанного воздействия на организм ультразвука и лекарственных веществ. Для проведения фонофореза вместо обычных онтактных сред (вазелин, ланолин, глицерин) используют лекарственные смеси, представляющие собой водные растворы, мази, эмульсии, содержащие различные лекарственные средства.

Наибольшее распространение в практике получили. фонофорез гидрокортизона, анальгина, эуфиллина и др. Повышение проницаемости кожи, сосудов, клеточных мембран, механическое разрыхление соединительной ткани под действием ультразвука имеет важное значение для проникновения лекарственных веществ.

Ультразвук усиливает чрескожный транспорт лекарственных препаратов, которые депонируются в коже, откуда медленно поступают в кровь, а затем к органам и тканям.

Показаниями для ультразвуковой терапии являются заболевания опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, ревматоидный артрит), травмы и заболевания периферической нервной системы, а также заболевания органов пищеварения (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки), глаз (конъюнктивит, кератиты), ЛОР-органов (тонзиллиты, фарингиты), урологические (простатиты), гинекологические (сальпингоофориты), стоматологические (пародонтоз) и некоторые болезни кожи.

К числу частных противопоказаний для ультразвуковой терапии относятся ишемическая болезнь сердца с явлениями стенокардии и аритмии, гипертоническая бо­лезнь II-III стадии, тромбофлебит, не рекомендуют назначение этой процедуры детям до 3-5 лет, а также воздействие ультразвуком на чувствительные ростковые зоны костей у детей.

Эффективность применения ультразвука зависит от его интенсивности, области воздействия и продолжительности процедуры. Интенсивность ультразвуковых колебаний — количество ультразвуковой энергии (в ваттах), проходящее через 1 см площади излучателя аппарата в течение 1 с (Вт/см2). Применяемую в физиотерапевтической практике интенсивность ультразвуковых колебаний условно подразделяют на малую (0,05-0,4 Вт/см2), среднюю (0,6-0,8 Вт/см2) и высокую (1,0-1,2 Вт/см2).

Ультразвуковые волны малой интенсивности обычно используют для воздействия на область головы и симпатические ганглии, большой интенсивности — на конечности. Не рекомендуется воздействовать на выступающие костные поверхности и области, имеющие очень тонкий слой мягких тканей. Ультразвуковому воздействию подвергают отдельные участки (поля), при этом площадь дного поля не должна превышать 150-250 см2. Продолжительность воздействия на одно поле составляет в среднем 5-10 мин, на несколько полей — не более 5 мин. Длительность всей процедуры не должна превышать 15 мин. Процедуры назначают ежедневно или через день. Курс лечения 8-10 процедур.

Ознакомившись с назначением врача-физиотерапевта, медицинская сестра начинает подготовку больного к процедуре. Последовательность ее действий показана на схеме 1. По ее указанию больной принимает позу в зависимости от зоны воздействия, причем так, чтобы ему было удобно. Следует предупредить больного, что во время роцедуры он будет ощущать приятное тепло. Появление сильного жжения или боли может свидетельствовать о нарушении правил проведения процедуры, чрезмерной интенсивности или плохой переносимости ультразвука. Медицинская сестра должна сообщить об этом врачу-физиотерапевту для коррекции назначения.

Ультразвуковую терапию чаще осуществляют контактным способом, т. е. воздействие проводят непосредственно на кожу, предварительно смазанную вазелиновым маслом, ланолином или глицерином (рис. 1). При большой неровности поверхности, для лучшего обеспечения контакта с излучателем можно использовать воду, налитую в аянсовые или фарфоровые ванночки. Температура воды должна быть в пределах 32-36°С, предварительно ее необходимо дегазировать кипячением. В воду погружают участки тела больного, подлежащие воздействию, и ультразвуковой излучатель, который должен находиться на расстоянии 1-2см от поверхности кожи (рис. 2).

В офтальмологии для помещения контактных сред (масла, воды) применяют специальные глазные ванночки.

Перед включением аппарата в сеть один из ультразвуковых излучателей подсоединяют к кабелю и включают его в гнездо на панели аппарата. Затем вилку вставляют в сетевую розетку, нажимают клавишу включения в сеть, при этом должна загореться зеленая сигнальная лампочка. Далее нажатием соответствующих клавиш устанавливают указанный в назначении врача режим работы, номер излучателя и указанную интенсивность ультразвука. Затем поворотом ручки процедурных часов вправо до упора устанавливают назначенное время процедуры, при этом загорается индикаторная лампочка высокого напря­жения.

СХЕМА 1. ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЙ МЕДИЦИНСКОЙ СЕСТРЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ (УЛЬТРАФОНОФОРЕЗА)

После включения аппарата медицинская сестра должна проверить его работу, так как пьезоэлемент, помещенный в основании ультразвукового излучателя, со временем изнашивается и выходная мощность ультразвуковой энергии изменяется. Проверку следует проводить 1 раз в день Существуют два способа проверки излучателя (рис. 1). При первом способе проверки излучатель помещают в стакан с водой. Если аппарат работает в непрерывном режиме с интенсивностью 0,4-0,6 Вт/см2, то в воде должны появиться пузырьки воздуха, оседающие на поверхности излучателя. При втором способе проверки на рабочую поверхность излучателя наносят несколько капель воды или вазелинового масла. Если аппарат исправен, то после его включения наблюдается подпрыгивание, «кипение» этих капель. Для проверки выходной мощности ультразвуковой энергии применяют также специальный прибор ИМУ-3 (измеритель мощности ультразвукового излучения). Проверку при помощи этого прибора осуществляет техник 1 раз в месяц.

Процедуру в соответствии с назначением можно проводить по лабильной или стабильной методике. При лабильной методике ультразвуковой излучатель переме­щают по поверхности тела больного медленными круговыми и спиралеобразными движениями со скоростью 1- 1,5 см/с.

Рис. 1. Контактное воздействие ультразвуком. а, б, — области воздействия.

Рис. 2. Воздействие ультразвуком через воду. а, б — области воздействия.

Иногда используют стабильную методику, при которой излучатель устанавливают неподвижно. В этом случае он фиксируется либо рукой медицинской сестры, либо специальными держателями, имеющимися в комплектах некоторых аппаратов.

Рис. 3. Проверка наличия ультразвуковых колебаний в излучателе. а — первый способ; б — второй способ.

По окончании процедуры раздается звуковой сигнал и гаснет индикаторная лампочка. Аппарат выключают сначала последовательным нажатием клавиш-переключателей, а затем и выключателя сети. С кожи больного и поверхности излучателя удаляют ватным тампоном или бумажной салфеткой контактную среду и обрабатывают 96 % раствором спирта.

Методика фонофореза почти не отличается от обычной ультразвуковой процедуры. Различие состоит лишь в том, что при фонофорезе в качестве контактных сред используют лекарственные эмульсии, мази или водные растворы лекарственных веществ. В качестве основы для приготовления лекарственных веществ применяют вазелин или вазелиновое масло, например анальгин — 50 % водный раствор — 5 мл, вазелин, ланолин по 25 г.

Различают две основные методики проведения фонофореза. При первом способе контактная среда с лекарственным веществом наносится на поверхность, подвер­гаемую воздействию, а затем ультразвуковой излучатель устанавливают на кожу больного и включается аппарат.

Второй способ применим для воздействия на неровные и раневые поверхности. Для этого используют специальные ванночки, которые заполняют лекарственным веществом. Разновидностью этого способа можно считать фонофорез через различные воронки, насадки, которые спользуют в стоматологической и глазной практике. В гинекологической и проктологической практике для фо-нофореза лекарственных веществ применяют влагалищные и ректальные заливки препаратов и специальные полостные излучатели, которые входят в комплект к аппаратам УЗТ-103, УЗТ-31.

Примеры назначений. 1. Ультразвук на пяточные области, методика лабильная, режим непрерывный, интенсивность 0,6- 0,8-1,0 Вт/см2, 5-7 мин на каждую зону, ежедневно. Курс лечения 12 процедур.

2. Фонофорез гидрокортизона на область правого коленного сустава, методика лабильная, режим непрерывный, интенсивность 0,4- 0,6 Вт/см2, 5 мин, ежедневно. Курс лечения 10 процедур.

Ультразвуковая терапия — применение УЗ с лечебной целью. Ультразвук -представляет собой неслышимые человеческим ухом высокочастотные механические колебания упругой среды, которые распространяются в виде продольных волн с частотой более 20.000 гц.

Ультразвук как волновой процесс характеризуется длиной волны (Pi) периодом (Т), частотой (F) амплитудой (А) и скоростью (С) раопространения волны.

В физиотерапии применяют УЗ-волны с частотой 0,8-3 мгц. Получение УЗ базируется на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Он состоит в том, что некоторые кристаллы (кварц, титанат бария), которые называются пъезокристаллами, под действием электрическото поля изменяют свою толщину.

В связи с большой разницей звукового сопротивления воздуха и тканей человеческого организма, на границе этих сред ультразвуковые волны почти полностью отражаются. Поэтому воздействие ультразвука на ткани организма с целебной целью осуществляется через контактные среды (масло, воду). Ткани, не равномерно поглощают ультразвук: больше всего костная, затем нервная и мышечная.

Основной оценкой ультразвука является интенсивность или плотность ультразвука — это энергия, которая проходит в 1 сек. через 1см2 площади вибратора. Она измеряется в вт/см2.

В основе механизма действия ультразвука лежат три основных фактора: механический, физико-химический, тепловой. Терапевтическое действие ультразвука — улучшается функциональное состояние периферической и центральной нервной системы. Стимулируется восстановление нервных волокон, понижается болевая чувствительность. Улучшается местное кровообращение. Улучшается моторная, эвакуаторная функция желудка. Снижаются спазмы бронхов, повышается диурез.

Ультразвуковая терапия оказывает выраженное противовоспалительное, спазмолитическое, гипосенсибилизирующее, регенерирующее действие; способствует рассасыванию спаек, рубцов, повышает неспецифический иммунитет организма.

Аппараты: портативные УТП-1, УТП-1М, УЗТ-5, УЗТ-31, УЗТ-101, УЗТ-103, УЗТ-104, ЛОР-1А, ЛОР-2, Стержень-1, Стержень-2, Гамма. Мощность аппаратов периодически (раз в 1-2 мес.) проверяется при помощи прибора ИМУ-3 мед. техником. Все аппараты работают как в непрерывном, так и в импульсном режимах.

Современный рынок аппаратов УЗТ представлен следуючими приборами:

Аппарат для ультразвуковой терапии УЗТ-1.01 Ф — буква «Ф» указывает на сециализацию аппарата как физиотерапевтический. Работает на частоте 0,88 Мгц, в комплекте имеет две излучающие головки: ИУТ 0,88-1.03 Ф, и ИУТ 0,88-4.04 Ф.

Изготовитель «Завод Электронной Медицинской Аппаратуры «ЭМА» предлагает несколько модификаций данного аппарата:

УЗТ-1.02 С — для стоматологии;

УЗТ-1.03 У — для лечения урологических заболеваний;

УЗТ-1.04 О — для применения в офтальмологии.

Аппараты работают на частоте 0,88 Мгц, различаются наличием специализированных излучателей в комплекте.

Фирма “МедТеКо” предлагает аппараты УЗТ, работающие в двух частотных диапазонах — 0,88 и (или) 2,64 Мгц.

Аппарат УЗТ-1.01Ф — Мед ТеКо — частота 0,88 Мгц, два излучателя — 1 и 4 см2.

Аппарат УЗТ-3.01Ф — Мед ТеКо — частота 2,64 Мгц, два излучателя — 1 и 4 см2.

Аппарат УЗТ-1.3.01Ф — Мед ТеКо (двухчастотный) — работает на частотах 0,88 и 2,64 Мгц.

Методики ультразвуковой терапии.

1) лабильная

2) стабильная

3) подводная.

Озвучивать можно непосредственно патологический очаг, симметричные участки, рефлекторно-сегментарные зоны, площадь 150-250 см2; можно озвучивать в один день 3-4 зоны. Не рекомендуется ультразвук на область сердца, головного мозга, шейных вегетативных узлов, костных выступов, на область матки при беременности.

По Сперанскому различают следующие дозы:

— малые 0,05-0,4 вт/с мг

— средние 0,5-0,4 вт/см 2

— большие 0,9-1,2 вт/см 2.

Используют чаще малые и средние дозировки, продолжительность озвучивания 1 поля 2-5 мин. максимальное озвучивание 15минут, стабильное озвучивание до 5 мин. Число процедур от 5-8 до 10-12.

Результаты лечения более выражены через 30-45 дней. Детям ультразвук назначается с 2-х лет, слабой интенсивности, не более 10 минут, избегая воздействия на ростковые зоны костей. Перед началом работы мед. сестра проверяет наличие ультразвуковых колебаний с поверхности вибратора. Для этого излучатель погружается в стакан с водой. При наличие колебаний ультразвук вызывает дегазацию воды, появляются пузырьки. Или — на головку вибратора наносят несколько капель воды или масла (при наличии колебаний будет «кипение» пузырьков).

Применяется ультрафонофорез следующих лекарственных веществ: гидрокортизон, синалар, оксикорт, анальгин, амидопирин, гистидин, метионин, пенициллин, бициллин, неомицин, интерферон, пчелиный яд, змеиный яд, гепарин, алоэ, преднизолон, лидаза, аскорбиновая кислота, эуффилин и другие.

ПОКАЗАНИЯ:

1) заболевание внутренних органов (легких, ЖКТ, почек);

2) облитерирующие заболевания сосудов;

3) заболевание опорно-двигательного аппарата;

4) травмы;

5) в гинекологии, урологии;

6) ЛОР, офтальмологии;

7) кожные заболевания;

8) в хирургии.

ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ:

1) дисфункции эндокринных органов

2) злокачественные новообразования

3) кровотечения

4) лихорадочные состояния

5) ИБС, стенокардия, атеросклероз

6) беременность

7) сирингомиелия

8) органические поражения ЦНС.

Процедуры назначают на область пораженных суставов и паравертебральные зоны позвоночника (для верхних конечностей — на уровне сегментов Су-Thx, для нижних конечностей-Thx-l[). Воздействие осуществляется в положении больного сидя (рис. 1). Ультразвуковой излучатель перемещают круговыми движениями в области сустава, пяточной кости, подошвенной поверхности, поверхности стопы и т. д. Методика лабильная, в качестве контактной среды используют ва­зелиновое масло, анальгиновую или гидрокортизоновую мази. Режим непрерывный. Интенсивность ультразвука при воздействии на область плечевого сустава — 0,2-0,4, на области локтевого сустава и кисти — 0,2-0,6, на область коленного сустава — 0,4-0,6, на область тазобедренного сустава — 0,4-0,6, на область пяточных костей стопы — 0,6-0,8 Вт/см2. Продолжительность процедуры — 3-5 мин на каждую зону, ежедневно или через день. Курс лечения 8-10-15 процедур. На область мелких суставов ультразвуковое воздействие проводится через воду.

Воздействие ультразвуком на область позвоночника.

Показания: травматические поражения, дегенеративно-дистрофические и воспалительные заболевания позвоночных суставов (артрозы, артриты) и позвоночника (межпозвонковый остеохондроз с корешковым синдромом), в подострой и хронической стадиях заболевания. При проведении процедуры больной лежит на кушетке или сидит на стуле лицом к спинке (рис. 2), Воздействие ультра звуком на паравертебральные зоны осуществляют на 2-3 см влево и вправо от остистых отростков позвоночника. Интенсивность 0,2-0,4 Вт/см2 в импульсном режиме (длительность импульсов 2 мс, 4 мс). Методика лабильная, время процедуры 3-5 мин на каждую сторону.

Рис. 1. Воздействие ультразвуком на плечевой сустав.

Рис. 2. Воздействие ультразвуком на паравертебральные зоны вдоль позвоночника.

Воздействие ультразвуком при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

Перед процедурой больной должен выпить 1-2 стакана жидкости (кипяченой воды, чая) для оттеснения газового пузыря в верхние отделы желудка. Воздействие ультразвуком осуществляется на эпигастральную область и паравертебрально с двух сторон на уровне Thyn-Thxn в положении больного сидя (рис. 3), в непрерывном или импульсном режиме по лабильной методике. Интенсивность ультразвука — 0,4-0,6 Вт/см2, время процедуры — по 3-5 мин на каждую зону. Вначале 4-5 процедур проводят через День, затем ежедневно. Курс лечения 10-12-15 процедур.

Воздействие ультразвуком при вазомоторном рините. Процедуры проводят в положении больного лежа. На область спинки и скатов носа наносят вазелиновое масло.

Рис. 3. Области воздействия ультразвуком при язвенной болезни желудка.

Круговыми и линейными движениями ультразвуковой излучатель перемещают по области воздействия. Режим непрерывный, интенсивность 0,2-0,4 Вт/см2, продолжительность процедуры 3-5 мин, ежедневно или через день. Курс лечения 10-12 процедур. При вазомоторных ринитах можно применять и фонофорез гидрокортизона.

Существует и эндоназальная методика ультразвуковой терапии для лечения вазомоторного ринита, которую можно проводить с помощью аппаратов ЛОР-1, ЛОР-2,ЛОР-3.

Воздействие ультразвуком при гинекологических заболеваниях.

При ряде заболеваний процедуры проводят на область наружных половых органов. Их делают после туалета наружных половых органов и промежности. По лабильной методике озвучивают половые губы и клитор, паховые зоны и кожу вокруг анального отверстия. Режим непрерывный. Интенсивность ультразвука 0,4-0,8 Вт/см . Время воздействия 10 мин. Курс лечения 10-12 процедур.

Применяют и внутривлагалищные воздействия ультразвуком. Процедуры делают на кушетке, больная при этом лежит на спине, согнув ноги в коленных и тазобедренных суставах, максимально разведя бедра. На поверхность излучателя наносится тонкий слой вазелинового масла, введение излучателя во влагалище зависит от локализации патологического процесса (задний, боковой, передний свод). Излучатель должен хорошо контактировать со слизистой оболочкой, а ручка излучателя надежно фиксируется. Интенсивность ультразвука 0,4- 0,8 Вт/см2, режим непрерывный или импульсный. Продолжительность воздействия 6-8 мин. Курс лечения 10-12 процедур.

Предыдущая статья

Следующая статья

Характеристики ультразвука

Поскольку ультразвук имеет волновую природу, ему присущи все физические характеристики волны.

1)Частота ультразвука – число полных колебаний за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). 1 Гц = 1 колебанию в секунду. 1 мГц = 1 млн. Гц.1 кГц = 1000 Гц. С повышением частоты ультразвука повышается четкость изображения, но уменьшается глубина проникновения. Когда важна глубина проникновения в ткани, следует выбирать низкочастотный трансдуктор (излучатель, датчик).

2)Период – время, необходимое для получения одного полного цикла. Единицей измерения периода является секунда и микросекунда.

3)Длина волны – длина, которую занимает в пространстве одно полное колебание. Длина волны зависит от источника ультразвука и свойств среды. Измеряется в метрах и миллиметрах.

4)Амплитуда ультразвуковой волны – максимальное отклонение наблюдаемой физической переменной от среднего значения. При прохождении через любую среду будет наблюдаться уменьшение амплитуды и интенсивности ультразвукового сигнала, которое называется затуханием. Затухание ультразвукового сигнала вызывается поглощением, отражением и рассеиванием.

5)Скорость распространения ультразвука зависит от плотности и упругости среды. Скорость, как правило, увеличивается при увеличении упругости и уменьшении плотности. Усредненная скорость прохождения ультразвука через тело 1540 м/с, т.е. на эту скорость запрограммировано большинство ультразвуковых приборов.

При прохождении ультразвука через ткани на границе сред с различным акустическим сопротивлением и скоростью проведения ультразвука возникают явления отражение, преломление, рассеивание, поглощение.

В зависимости от угла, под которым проводится исследование, говорят о перпендикулярном и наклонном падении ультразвукового луча.

При перпендикулярном падении ультразвукового луча он может быть полностью отражен, или частично отражен, а также частично проведен через границу двух сред, при этом направление ультразвука не меняется. При большой разнице акустических сопротивлений интенсивность отражения может достигать 100 %. Примером этого служит граница воздух-мягкие ткани.

При наклонном падении ультразвукового луча определяют угол падения, угол отражения и преломления. Угол падения равен углу отражения.

Преломление – это изменение направления распространения ультразвукового луча при пересечении им границы сред с различными скоростями проведения ультразвука. Преломление не наблюдается, если скорости распространения ультразвука в двух средах равны или угол падения равен нулю.

Рассеивание – это ослабление ультразвукового луча в результате его прохождения через неоднородную структуру. Рассеивание ультразвука происходит, если длина волны меньше или сопоставима с неровностями отражающей поверхности или имеется неоднородность самой среды. Интенсивность рассеивания сигналов увеличивается с увеличением неоднородности среды и увеличением частоты ультразвука.

FILED UNDER : Справочник

Страницы