Повна версія

Головна arrow Медицина arrow УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНІ, ВЕТЕРИНАРІЇ, БІОЛОГІЇ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ОТРАЖЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКУ

Ультразвукові хвилі, як і будь-які інші хвилі, при падінні на межу розділу двох середовищ з різними акустичними властивостями частково відбиваються, а частково переломлюються і переходять в інше середовище. Частка енергії хвиль, що перейшла з одного середовища в іншу, залежить від співвідношення між акустичними опорами цих середовищ.

Коефіцієнт відображення акустичних хвиль від кордону двох середовищ дорівнює відношенню інтенсивностей відбитої і падаючої хвиль. Якщо хвиля падає на поверхню перпендикулярно до неї, то коефіцієнт відображення може бути обчислений за формулою Релея:

де pici і р2С2 - акустичні опору, відповідно, першої та другої середовищ.

З формули Релея випливає, що чим більше різняться між собою акустичні опору, тим менше частка енергії, яку переносять хвилею через кордон розділу. Так, інтенсивність ультразвукової хвилі, яка перейшла з води в повітря, становить всього 0,1% інтенсивності хвилі, падаючої на поверхню води, а 99,9% відіб'ється від кордону вода-повітря. Саме тому при терапевтичному впливі ультразвуком або його застосуванні в діагностичних цілях необхідно стежити, щоб між випромінювачем ультразвуку і поверхнею тіла завжди була прошарок рідини - спеціального гелю, води, гліцерину, вазелінового масла розчину ліки В іншому випадку акустичний контакт буде порушений, і ультразвукова хвиля НЕ дійде до біологічних тканин, так як вона практично повністю відіб'ється від прошарку повітря. Відображення ультразвуку спостерігається також на кордонах тканин з різними акустичними властивостями, наприклад на кордоні м'язи і окістя, на поверхні порожнистих органів і в ряді інших випадків.

Якщо ультразвукова хвиля відбивається від поверхні, перпендикулярної до напрямку її поширення, то падаюча і відбиті хвилі накладаються один на одного. У випадках, коли між випромінювачем і поверхнею, що відбиває укладається ціле число півхвиль, в середовищі виникає так звана стояча хвиля.

Падаюча і відбита хвилі переносять енергію в протилежних напрямках, тому в стоячій хвилі немає сумарного перенесення енергії. Енергія розподіляється між пучностями і вузлами коливань. У цьому випадку дія ультразвуку можна оцінити по амплітуді змінного тиску, яке в пучностях стоячій хвилі вдвічі перевищує тиск у вихідних біжать хвилях. Тиск в пучностях стоячій хвилі

де / изл - інтенсивність випромінювання, т. е. кількість енергії, випромінюваної з одиниці поверхні випромінювача;

рс - акустичний опір середовища.

Стоячі хвилі в рідинах, що містять зважені в них дрібні частинки (наприклад, туш у водному розчині желатину або крапельки масла в водної емульсії), легко спостерігати неозброєним оком. Частинки, в залежності від їх властивостей, концентруються або в пучностях, або в вузлах стоячої хвилі, утворюючи шари, розташовані на відстані, рівному половині довжини хвилі.

Якщо при відображенні частина енергії ультразвуку розсіюється або переходить в середу, складову перешкоду, то амплітуда відбитої хвилі виявляється менше, ніж амплітуда падаючої, і в рідинах (або біологічних тканинах, близьких за властивостями до рідин) поєднуються стояча і біжить хвилі.

У біологічних об'єктах також можуть виникати стоячі хвилі в результаті відображення від кордонів між тканинами з різними акустичними властивостями. В реальних умовах освіту стоячих хвиль можна очікувати при впливі ультразвуком на вушну раковину, черевний прес, м'язові шари, на кровоносні судини і т. Д. Можливо саме за рахунок стоячих хвиль еритроцити під дією ультразвуку з частотою 1 МГц і інтенсивністю випромінювання 0,1 Вт / см 2 утворюють в кровоносних судинах жаби і курячого ембріона згустки, розташовані на відстані, рівному половині довжини хвилі.

Можна показати, що швидкість переміщення окремих еритроцитів як в біжучому, так і в стоячій хвилі, невеликі і самі по собі не можуть забезпечити швидке зближення еритроцитів і утворення агрегатів, тим більше що силам, що забезпечує взаємне зближення, протидіють сили відштовхування між однойменно зарядженими клітинами. Саме ці сили електростатичного відштовхування перешкоджають злипанню еритроцитів в нормальних умовах. Однак поверхневий заряд клітин під дією ультразвуку помітно зменшується, що сприяє утворенню агрегатів. Сила взаємодії між частинками в ультразвуковому полі пропорційна кубу їх лінійних розмірів, тому що почалася агрегація йде зі зростаючою швидкістю. Ці агрегати, очевидно, будуть переміщатися в зону низького тиску та концентруватися в вузлах стоячої хвилі, утворюючи згустки, що і підтверджується модельними дослідами.

Залежно від того, стояча або біжить хвиля виникає в біологічному об'єкті, змінюється і його реакція на ультразвук. Так, 30 % яєць дрозофіли в гелеобразной середовищі гине при 10-хвилинному впливі ультразвуку з інтенсивністю випромінювання 3 Вт / см 2 в полі біжучої хвилі та інтенсивністю випромінювання 1 Вт / см 2 , якщо створюються умови, що сприяють виникненню стоячих хвиль.

 
<<   ЗМІСТ   >>