Ульрозвук

     Ультразвуковое сканирование позволяет получать двумерное изображение органов (сонография). Этот метод известен также под названием В-метод (от англ.bright-яркость). Сущность метода заключается в перемещении ультразвукового пучка по поверхности тела во время исследования.

                                                          Слайд №2

     Различают  простое и сложное сканирование. При простом сканировании пьезопреобразователь  совершает простейшее движение, так что на каждую точку  озвучиваемой плоскости ультразвуковая  волна падает только один раз  под определенным углом. Применяется  перемещение пьезопреобразователя  и луча по линейному закону (линейное сканирование), а также  вращательное движение пьезопреобразователя, приводящее к угловому перемещению  луча (секторное сканирование).

 Этим обеспечивается  регистрация сигналов одновременно  или последовательно от многих  объектов. Получаемая серия сигналов  служит для формирования изображения.  Оно возникает на дисплее и  может быть зафиксировано на  бумаге. Это изображение можно  подвергнуть математической обработке, определяя размеры ( площадь, периметр, поверхность и объем) исследуемого  органа.

     При ультразвуковом сканировании яркость каждой светящейся точки на экране индикатора находится в прямой зависимости от интенсивности эхосигнала. Сигналы разной силы обуславливают на экране участка потемнения различной степени (от белого до черного цвета). На аппаратах с такими индикаторами плотные камни выглядят ярко-белыми, а образования, содержащие жидкость, - черными. Рис. 2

                                                   Слайд №3

   Сонограмма желчного  пузыря при холелитиазе. В полости  пузыря определяется одиночный  камень (++), за ним видна акустическая  «дорожка».

     Доплерография – одна из самых изящных инструментальных методик. Она основана на эффекте Доплера названном так по имени австрийского ученого – физика и астронома. Этот эффект состоит в изменении длины волны (или частоты) при движении источника волн относительно принимающего их устройства.

     Если при покоящихся относительно друг друга источнике и приемнике некоторой волны (например, ультразвуковой) частота излучаемой волны и регистрируемая приемником частота волны будет больше той частоты, которую зафиксировал источник. При относительном удалении приемника и источника наоборот.

     Специальная  формула позволяет по сдвигу (разности) частот излучаемой и регистрируемой  волн ∆ν = ν - ν0 оценить скорость относительного движения приемника и источника υ:

                                         ν = ν0 ∙   ,

где ϲ - скорость ультразвука в среде; υ – относительная скорость движения приемника и источника ультразвука; ν0 – частота излучаемой волны, ν – частота волны, зарегистрированной приемником.

                                                Слайд № 4

 На рисунке 3 видно, что  если скорость относительного  движения приемника и источника  равна нулю, то частота излучаемой  волны ν0 равна частоте регистрируемой приемником волны ν; если источник и приемник сближаются друг с другом ( υ   ν ν0 ; если же удаляются ( υ   ν ν0 .

  Это обстоятельство  используется тогда, когда по  допплеровскому сдвигу частоты  оценивают скорость кровотока  в сосуде.

                                       Слайд №5

   На кровеносный  сосуд направляется ультразвук  с частотой  ν0, а затем приемником регистрируется отраженный от движущихся эритроцитов крови сигнал частоты ν. Специальное устройство сравнения находит разность частот ∆ν = ν - ν0 . Эта разность оказывается пропорциональной скорости эритроцита, примерно равной скорости движения крови в сосуде. При этом можно оценить величину скорости и определить ее направление. На экране дисплея компьютера одно из возможных направлений окрашивается в красный цвет, а противоположное – в синий. Интенсивность окраски указывает на величину скорости кровотока.

     На основе  ультразвукового эффекта Доплера  можно также определить параметры  движения клапанов и стенок  сердца. Этот метод назван доплеровской эхокардиографией.

      Принципиальное  отличие доплеровского метода  от эхографического – непрерывный  режим ультразвукового излучения. В связи с этим, помимо излучающего  необходим отдельный приемный  пьезоэлектрический преобразователь, который возбуждается отраженный  от перемещающейся структуры  ультразвуковой волны. Для удобства  эксплуатации оба преобразователя  размещаются в одной прикладываемой  к поверхности тела ультразвуковой  головке (зонде).

     В результате  сравнения частот излученной  и отраженной ультразвуковых  волн выделяется разностная частота, пропорциональная скорости движения  объекта. Сигнал разностной частоты  может быть преобразован в  акустический (в случае контроля  частоты сердцебиений) либо может  быть непосредственно зарегистрирован.

     Сопоставление ультразвукового и рентгеновского «просвечиваний».

     В некоторых  случаях ультразвуковое просвечивание  имеет преимущество перед рентгеновским. Это связано с тем, что рентгеновские  лучи дают четкое изображение  «твердых» тканей на фоне «мягких». Так, например, на фоне мягких  тканей хорошо видны кости. Для  получения рентгеновского изображения  мягких тканей на фоне других  мягких тканей (например, кровеносный  сосуд на фоне мышц) сосуд нужно  заполнить веществом, хорошо поглощающем  рентгеновское излучение (контрастное  вещество). Ультразвуковое просвечивание, благодаря уже указанным особенностям, дает в этом случае изображение  без применения контрастных веществ.

    При рентгеновском  обследовании дифференцируется  разность плотностей до 10%, при  ультразвуковом – до 1%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

 

 

 

Лекция № 6

Ультразвуковая медицинская аппаратура. Новые перспективные направления лечебного применения ультразвука в медицине.

Рассмотрим устройство и принцип действия ультразвукового аппарата УЗТ-1.01 Ф.

Аппарат предназначен для генерирования ультразвуковых колебаний в целях воздействия ими на различные участки тела человека при лечении заболеваний в условиях медицинских учреждений (больниц, клиник и поликлиник).

Основные технические данные аппарата: (слайд №1)

- частота ультразвуковых  колебаний, генерируемых аппаратом 0,88 МГц 0,03 %;

- интенсивность ультразвуковых  колебаний регулируется пятью  ступенями

Ступени переключателя интенсивность, Вт/ см2	Относительные отклонения значений  интенсивности, %
1,0	30
0,7	30
0,4	30
0,2	30
0,05	40

 

- эффективная площадь излучателей 1 см2 и 4 см2 , аппарат работает в непрерывном и импульсном режимах генерации. В импульсном режиме аппарат генерирует импульсы длительностью 2,4 и 10 мс.

Частота следования импульсов равна частоте питающей сети ( 50 Гц).

- по защите от поражения  электрическим током аппарат  выполнен по классу 1, тип В.

                                                   ( слайд № 2)

 

Вид электронного блока аппарата со стороны лицевой панели:

1. разъем ВЫХОД для подключения кабеля излучателя, 2- световой индикатор выходного напряжения, 3- световой индикатор включения сети, 4- переключатель ИЗЛУЧАТЕЛИ, 5- переключатель ИНТЕНСИВНОСТЬ, 6- переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ, 7- процедурные часы, осуществляющие включение аппарата в сеть и установку времени процедуры.

             Рассмотрим структурную схему аппарата УЗТ-1.01 Ф

                                   слайд № 3

 

 

 

     Генератор  высокочастотный  создает немодулированные  электрические колебания с частотой 0,88 МГц. Усиление мощности этих  колебаний происходит в выходном  усилителе, к которому подключается  один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания  в механические. Модулятор предназначен  для получения импульсного режима  при трех длительностях  импульсов  – 2,4 и 10 мс при постоянной частоте  следования – 50 Гц. Блок питания  обеспечивает питание постоянным  напряжением цепей модулятора  и генератора.

 

                                 слайд № 4

         

    В  импульсном режиме сигналы высокочастотного генератора и модулятора в момент совпадения напряжений  на выходе осуществляется импульсная модуляция ультразвуковых колебаний.

     В непрерывном режиме вместо импульсного подается постоянное напряжение, поэтому на выходе модулятора напряжение ультразвуковой частоты по форме такое же,  как и на входе.

    Ультразвуковые ингаляционные аппараты предназначены для индивидуального применения лицами, страдающими отоларингологическими заболеваниями, с целью лечения и профилактики заболеваний верхних дыхательных путей и легких, аэрозолями жидких лекарственных веществ (минеральных вод, водных растворов солей, отваров лекарственных трав и т. д.). Также их применение может быть эффективно для ароматизации и/или очистки помещений от вредных для здоровья веществ и микроорганизмов путем распыления дозированных, порций жидкостей по заданной программе.

     В связи  с этим существует потребность  в ультразвуковых ингаляторах, характеризующихся  высокой надежностью, малыми габаритами, весом и стоимостью, высокой производительностью, полным использованием лекарственных  препаратов и пригодных для  профилактики и лечения дыхательных  органов мелкодисперсными аэрозолями,  как в лечебных учреждениях, так  и в домашних условиях.

Рассмотрим несколько конструкций УЗ ингаляторов:

- ингалятор для лечебных  учреждений «Муссон»;

- ингалятор индивидуального  применения «Инал»;

     Они отличаются  простотой в изготовлении и  настройке, малой стоимостью, высокой  надежностью и эффективностью.

     Отличительной  особенностью разработанных ингаляторов  является наличие системы автоматического  отслеживания уровня распыляемой  жидкости относительно области  фокусирования ультразвука, что  обеспечивает с одной стороны, ее полное расходование, а с  другой высокую стабильность  дисперсного состава аэрозоля  и его плотности.

      Внешний  вид ингаляторов «Муссон» и  «Инал» слайд.

 

Ингалятор состоит из электронного блока и подключаемой к его выходному разъему с помощью соединительного кабеля распылительной камеры. Электронный блок содержит источник питания и высокочастотный генератор, вырабатывающий электрические колебания частотой 2.64 МГц для возбуждения ультразвуковых колебаний в распылительной камере. Электрические колебания, подаваемые по соединительному кабелю в распылительную камеру от электронного блока преобразуются пьезоэлектрическим элементом в ультразвуковые. Ультразвуковые колебания, проходя через фокусирующую линзу, контактную жидкость и дно кюветы, фокусируются на поверхности лекарственного препарата, обеспечивая его распыление

      В части  совершенствования существующих  ингаляторов необходим малогабаритный, переносной (карманный), малоэнергоемкий (с батарейным питанием) ультразвуковой  аэрозольный аппарат постоянной  готовности.

    Ультразвуковые  сканеры,  на сегодняшний день, приборы, предназначенные для получения изображения практически любых внутренних органов человека в реальном масштабе времени. Блок- схема любого сканера состоит из датчика (излучателя- приемника УЗ-сигнала), блоков усиления и формирования сигналов, компьютерного блока обработки и запоминания изображений сигналов, компьютерного блока обработки и запоминания изображений и монитора.

     В зависимости от целей медицинского исследования УЗ-сканеры могут работать в различных режимах построения и представления изображений. Основными режимами работы сканеров являются: В-сканирование – двумерное изображение органа; М – сканирование – одномерное изображение, развернутое во времени, с ярко-контрастным представлением внутренних структур органа.

     Самым распространенным  методом представления изображений  на сегодняшний день является  секторное  В – сканирование.