Ультразвук в медицине

1.

Индивидуальный проект:
«Ультразвук в медицине».
Выполнил: обучающийся 12 группы
Чуприков Александр Олегович
Проверил: преподаватель
Максаков Евгений Андреевич

2.

История изучения звука.
Звуки начали изучать ещё в далёкой древности.
Первые наблюдения по акустике были проведены в
VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь
между высотой тона и длиной струны или трубы
издающей звук.
В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно
представил, как распространяется звук в воздухе. Он
сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и
разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука
от препятствий.
В XV веке Леонардо да Винчи сформулировал
принцип независимости звуковых волн от
различных источников.

3.

Звук.
Звук - распространяющиеся в
упругих средах, газах, жидкостях и
твердых телах механические
колебания, воспринимаемые ухом.
Процесс распространения звука
также представляет собой волну.
Впервые это предположение
сделал знаменитый английский
физик Исаак Ньютон (1643 –1727).
Звук (звуковые волны) - это упругие волны,
способные вызвать у человека слуховые ощущения.

4.

Источники звука.
Мир, в котором мы живем, полон всевозможных звуков. Наш мир
даже научился воспроизводить их, чтобы приманивать птиц и
зверей. Шелест листвы, раскаты грома, шум морского прибоя,
свист ветра, звериное рычание, пение птиц... Эти звуки слышал
еще древний человек.
Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать
информацию о том, что происходит вокруг.

5.

Камертон.
Изобретен в 18 веке для настройки музыкальных
инструментов.
Камертон представляет собой металлическую "рогатку",
укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если
специальным резиновым молоточком ударить по "ножкам"
камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным
тоном.

6.

Первый генератор ультразвука .
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.

7.

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.

8.

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.

9.

Определения и
свойства
Примеры в природе
Использование
человеком
Механические
колебания,
происходящие с
частотой более 20000
Гц
Собаки
Измерение глубины
воспринимают
моря – эхолакация
ультразвуки с
2h = Ut и h = Ut/2
частотой до 40 кГц.
t – время с момента
Ультразвук испускают отправления до момента
«острова» планктона приёма. Ультразвуковая
дефектоскопия
Ультразвуковую волну
можно излучить в
заданном направлении
Пользуются летучие
мыши, дельфины,
глубоководные рыбы
Медицина:
диагностическое
ультразвуковое
исследование (УЗИ),
ультразвуковая терапия

10.

ПОЛУЧЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА.
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.

11.

Кроме преобразователей, основанных на пьезоэффекте,
для получения мощного ультразвукового пучка
используются магнитострикционные преобразователи.
1)Магнитострикционный (получают ультразвук до
200кГц). Магнитострикция – это изменение формы и объёма
ферромагнетика (железо, его сплавы с никелем) при помещении его в
переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле – это поле,
вектор магнитной индукции которого изменяется во времени по
гармоническому закону, т.е. изменение указанного параметра
характеризуется определённой частотой. Это поле действует как
вынуждающая сила, заставляющая стержень из железа сжиматься и
растягиваться в зависимости от изменения величины магнитной
индукции во времени. Частота сжатий и растяжений будет определяться
частотой переменного магнитного поля. При этом в воздухе у концов
стержня возникают деформации сжатия, которые распространяются в
виде УЗ – волн.

12.

2)Обратный пьезоэлектрический эффект (получают
ультразвук более 200кГц). Пьезоэлектрики – вещества
кристаллического строения, имеющие пьезоэлектрическую
ось, то есть направление, в котором они легко деформируются
(кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) Когда такие
вещества помещают в переменное электрическое поле (по
гармоническому закону колеблется напряжённость
электрического поля), пьезоэлектрики начинают сжиматься и
растягиваться вдоль пьезоэлектрической оси с частотой
переменного электрического поля. При этом вокруг кристалла
возникают механические возмущения – деформации сжатия и
разряжения, которые распространяются в виде УЗ-волн. В
достижении нужной амплитуды играют роль резонансные
явления.

13.

Ультразвук и его свойства.
1)Ультразвуковые волны могут образовывать строго направленные
пучки.
2)Сильно поглощается глазами и слабо-жидкостями.
3)Под воздействием ультразвука в жидкостях образовываются
пустоты в виде мельчайших пузырьков с кратковременным
возрастанием давления внутри их.
4)Ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии.
5)Ультразвуковые волны влияют на растворимость вещества и в
целом на ход химических реакций.

14.

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА.
Многообразные применения ультразвука можно условно
разделить на три направления:
1) Получение информации о веществе.
2) Воздействие на вещество.
3) Обработка и передача сигналов.

15.

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.

16.

Области практического применения
ультразвука.

17.

18.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Капиллярный эффект.
Кавитация.
Биологический эффект.
Электрические эффекты.
Химические эффекты.
Механические эффекты.

19.

Доплерографическое исследование в импульсном режиме,
регистрирующее скорость кровотока чуть выше уровня
бифуркации аорты.

20.

1. Ультразвуковые колебания могут разрушать
клетку или стимулировать ее жизненные
процессы.
2. Уничтожение различных болезнетворных
бактерий под действием ультразвука.
3. В мощном ультразвуковом поле погибают
такие стойкие бактерии как туберкулезная
палочка, разрушается яд дифтерийных
бактерий.

21.

Влияние инфразвука на человека
Инфразвук негативно влияет на здоровье людей,
особенно на психическое здоровье.
Наш мозг, работая, колеблется с разными частотами, в
зависимости от вида деятельности. Мозг спящего человека
колеблется с частотой 0,3-4 Гц, мозг бодрствующего
человека – с частотой 9-13 Гц. Если на наш мозг будут
действовать колебания той же или очень близкой частоты,
то произойдет сбой работы мозга, сопровождаемый
галлюцинациями.
Инфразвук может воздействовать на центральную
нервную систему, поэтому люди под действием инфразвука
испытывают неприятные ощущения: от угнетенности до
панического страха.

22.

Скорость распространения ультразвука.
Мягкие ткани
1540 м/с
Кость 4620 м/с

23.

Составляющие системы ультразвуковой диагностики.
Генератор ультразвуковых волн.
Генератором
ультразвуковых
волн
является
передатчик, который одновременно играет роль
приемника отраженных эхосигналов.
Генератор работает в импульсном режиме, посылая
около 1000 импульсов в секунду.
В
промежутках
между
генерированием
ультразвуковых
волн пьезодатчик фиксирует
отраженные сигналы.

24.

Фокусировка.

25.

Чистка ультразвуком.

26.

Низкочастотные ультразвуковые волны в жировой ткани.

27.

28.

Применение в медицине.
Терапевтическое применение ультразвука в
медицине.
Помимо широкого использования в
диагностических целях , ультразвук
применяется в медицине как лечебное
средство.
Ультразвук обладает действием:
противовоспалительным,
рассасывающим
анальгезирующим,
спазмолитическим,
кавитационным усилением проницаемости
кожи.

29.

Действие ультразвука.
Под действием ультразвука
происходит микромассаж
тканей.

30.

Эхоэнцефалография.
• Применение ультразвука
для диагноза при
серьезных повреждениях
головы позволяет хирургу
определить места
кровоизлияний. При
использовании
переносного зонда можно
установить положение
срединной линии
головного мозга примерно
в течение одной минуты.
Принцип работы такого
зонда основывается на
регистрации
ультразвукового эха от
границы раздела
полушарий.

31.

Офтальмология..
• Ультразвуковые зонды
применяются для
измерения размеров
глаза и определения
положения хрусталика.

32.

4. Внутренние болезни.
Ультразвуковое исследование играет важную роль в
постановке диагноза заболеваний внутренних органов,
таких как:
брюшная полость и забрюшинное пространство
печень
жёлчный пузырь и желчевыводящие пути
поджелудочная железа
селезёнка
почки
органы малого таза
мочеточники
мочевой пузырь
предстательная железа

33.

Срез, сделанный под
неправильным углом.
Срез сделанный под
правильным углом.
Изображение
иглы.

34.

Ультразвуковая чистка.
Это быстрая и безболезненная процедура по очищению кожи лица
с эффектом микромассажа, рекомендуется аллергикам и людям с
чувствительной кожей.

35.

ПЕЧЕНЬ.
• Ультразвуковое исследование печени является
достаточно высокоинформативным. Врачом
оцениваются размеры печени, её структура и
однородность, наличие очаговых изменений а
также состояние кровотока. УЗИ позволяет с
достаточно высокой чувствительностью и
специфичностью выявить как диффузные
изменения
печени
(жировой
гепатоз,
хронический гепатит и цирроз), так и очаговые
(жидкостные и опухолевые образования).
Обязательно следует добавить что любые
ультразвуковые заключения исследования как
печени, так и других органов, необходимо
оценивать только вместе с клиническими,
анамнестическими данными, а также данными
дополнительных обследований.

36.

Щитовидная железа.
• В исследовании щитовидной железы ультразвуковое
исследование является ведущим и позволяет
определить наличие узлов, кист, изменения размера
и структуры железы.

37.

Кардиология, сосудистая кардиохирургия.
Эхокардиография (ЭхоКГ) — это ультразвуковая диагностика
заболеваний сердца.
В этом исследовании оцениваются размеры сердца и его
отдельных структур (желудочки, предсердия, межжелудочковая
перегородка, толщина миокарда желудочков, предсердий и т. д.),
наличие и объем жидкости в перикарде — «сердечной сорочке»,
состояние клапанов сердца.
С
помощью
специальных
расчетов
и
измерений
Эхокардиография
позволяет
определить
массу
сердца,
сократительную способность сердца — фракцию выброса и т. д.
Существуют зонды, которые помогают во время операций на
сердце следить за работой митрального клапана, расположенного
между желудочком и предсердием.

38.

39.

Акушерство, гинекология.
Перинатальная диагностика.
• Ультразвуковое исследование используется для изучения
внутренних половых органов женщины, состояния
беременной
матки,
анатомии
и
мониторинга
внутриутробного развития плода.
• Этот эффект широко применяется в акушерстве, так как
звуки, идущие от матки, легко регистрируются. На ранней
стадии беременности звук проходит через мочевой пузырь.
Когда матка наполняется жидкостью, она сама начинает
проводить звук.
• Положение плаценты определяется по звукам протекающей
через нее крови, а через 9 — 10 недель с момента
образования плода прослушивается биение его сердца.
• С помощью ультразвукового исследования можно также
определять количество зародышей или констатировать
смерть плода.

40.

Воздействие ультразвуком на нижнюю ветвь
троичного нерва (аппарат УЗ-Т5).

41.

Физиокабинет. УЗИ.

42.

Проведение
ультразвуковых
исследований
быстро
распространяется во всем мире; особо важное значение такие
исследования имеют в акушерстве, они также дают полезную
информацию в отношении брюшной полости и мягких тканей. В связи
с отсутствием ионизирующей радиации ультразвуковое исследование
должно
быть
предпочтительным
методом,
обеспечивающим
изображение, в случаях получения полезной клинической информации.
ВЫЯВЛЕНЫ СВОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКА:
1. Уменьшает трение по колеблющейся поверхности.
2. Оказывает тепловое действие.
3. Уменьшает вязкость вещества.
4. Образует ветер.
5. Генерирует стоячую волну.
6. Выбивает пыль.
7. Образует в жидкостях кавитационные пузырьки.
8. Дегазирует жидкость.
9. Разрушает кристаллы.
10.Способствует перемешиванию жидкостей.
11.Распыляет воду.

43.

Ультразвук в нашей жизни.

44.

Литература.
• http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1971
• http://www.bestreferat.ru/referat-59674.html
• http://www.studfiles.ru/preview/993406/
• https://ru.wikipedia.org/wiki/
• И.П. Голямина. Ультразвук. – М.: Советская энциклопедия.
• В.П. Северденко, В.В. Клубович. Применение ультразвука в
промышленности. – Минск : Наука и техника.
• И.Г. Хорбенко. В мире неслышимых звуков. – М. :
Машиностроение.