Повна версія

Головна arrow Медицина arrow УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНІ, ВЕТЕРИНАРІЇ, БІОЛОГІЇ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

СИСТЕМНА РЕАКЦІЯ ОРГАНІЗМУ НА УЛЬТРАЗВУКОВИЙ ВПЛИВ

Високочастотний ультразвуковий вплив неспецифічної для біологічних систем. У них немає спеціалізованих рецепторів для сприйняття ультразвуку як такого, тому реакція організму на ультразвук являє собою складну комбінацію окремих реакцій на теплове, механічне, хімічне та електричне вплив.

У біологічних системах немає рецепторів радіації, електромагнітних коливань (виключаючи оптичний діапазон) і деяких інших факторів зовнішнього середовища. Однак живі системи в ході еволюції стикалися з цими факторами і виробили спеціальні механізми, що дозволяють боротися з небажаними наслідками їх впливу, якщо енергія впливу ненабагато перевищує середній для місцеперебування організму рівень.

На відміну від зазначених чинників ультразвук мегагерцового діапазону ніколи не впливав на живе в процесі еволюції. Це обумовлено не тільки малою вірогідністю умов, що забезпечують в природі досить тривалий генерування щодо високочастотного ультразвуку, а й високим коефіцієнтом поглинання ультразвуку в повітрі.

Ще одна істотна відмінність високочастотного ультразвуку від інших чинників полягає в тому, що ультразвукове вплив на організм (у клініці або експерименті) завжди локально і зачіпає обсяг, у багато разів менший, ніж обсяг всієї біологічної системи.

При радіаційному ураженні організму пошкодження на кожному рівні передує розвиток «прихованих» для даного рівня процесів, що протікають на більш низькому рівні біологічної інтеграції, і проявляється на даному рівні, коли репараційні можливості попереднього рівня виявляються вичерпаними. Тому видиме радіаційне ураження виникає після періоду прихованого розвитку, і максимум спостережуваних ушкоджень завжди відділений певним проміжком часу від шкідливого впливу.

Реакція на ультразвукове вплив виявляється значно складнішим, оскільки «приховані» процеси йдуть паралельно на декількох рівнях, і кожен з них, ставши спостережуваним на більш високому рівні біологічної організації, накладається на ті, які вже протікають на цьому рівні і є прихованими по відношенню до наступного в ієрархії структур рівню організації.

Реакція на ультразвук стає схожою з реакцією організму на іонізуюче випромінювання при тривалій дії ультразвуком (див. Полразд. 3.3.1) досить малих інтенсивностей (10 мВт / см 2 ; 1 МГц; 14 ... 30 діб), що викликає зміни в основному на рівні функціонування клітинних мембран.

За типом взаємодії ультразвук низьких інтенсивностей є скоріше інформаційним, ніж енергетичним фактором. Дійсно, нерідкі випадки, коли слабке ультразвукове вплив ініціює потужні наслідки. Так, опромінення ультразвуком (1 ... 3 МГц; 0,5 Вт / см 2 ; 6 хв) може привести до збільшення швидкості циркуляції крові в тканинах і підвищення температури організму на 0,5 ... 1,5 ° С. Для підвищення температури організму масою 70 кг на 0,5 ° С (без урахування теплообміну з навколишній середовищем) необхідно затратити приблизно 1,5 • 10 5 Дж. Під час ультразвукового опромінення організм в кращому випадку отримає 2,3 • 10 3 Дж, т . е. в 100 разів менше. Облік теплообміну між організмом і середовищем призводить до значно більших відмінностей.

Після ультразвукового опромінення в організмі спостерігаються процеси відновлення, що протікають на різних рівнях інтеграції та характеризуються різними часовими параметрами. Як і у випадках з іншими факторами, реакція на ультразвук суттєво залежить від інтенсивності і тривалості впливу, а швидкість відновних процесів щодо велика на нижчих рівнях інтеграції та мала на вищих.

Під впливом ультразвуку (1 МГц; 0,2 ... 0,6 Вт / см 2 ; 0.5 ... 5 хв), як уже зазначалося, помітно збільшується проникність клітинних мембран.

Найбільші зміни в проникності спостерігаються в перші 30 хв після опромінення, а через 6 ... 10 ч проникність клітинних мембран не відрізняється від вихідних значень. Аналогічні дані були отримані раніше і при дослідженні впливу на проникність клітинних мембран рентгенівського випромінювання (1КР). Достовірні зміни в проникності мембран клітин корінців пшениці спостерігалися в перші 4 ... 30 хв після опромінення. Зміни повністю репаруючу протягом 4 ... 24 ч.

У зв'язку з тим, що рентгенівське випромінювання взаємодіє з середовищем на молекулярному рівні, на основі порівняння вищенаведених результатів можна припустити, що елементарне взаємодія ультразвуку також здійснюється на рівні макромолекул або макромолекулярних комплексів. Останнє не виключає, однак, можливості впливу ультразвуку на різні регуляційні системи, наприклад, шляхом зміни умов передачі керуючих сигналів в результаті деполяризації мембран, зміни градієнтів концентрацій різних речовин і т. Д.

На більш високих, клітинному і тканинному рівнях організації наслідки ультразвукового впливу (0,9 МГц; 0.2 ... 1 Вт / см 2 ; 5 хв) спостерігаються значно довше. Так, зміни в тканинах кори надниркових залоз і яєчників тварин у вигляді посилення холи неестеразной активності тканинних гомогенатов, підвищення гормональної активності яєчників і деякі інші спостерігалися протягом 20 днів після ультразвукового впливу інтенсивністю 1 Вт / см 2 . Більш інтенсивний ультразвук (0,6 Вт / см 2 ) викликає значні морфологічні зміни, що спостерігаються, принаймні, протягом 60 днів.

Ультразвук (0,6 ... 1 Вт / см 2 ) в початкові терміни (0.5 ... 4 год) після впливу знижує кількість РНК в тканинах зорового аналізатора, на третю добу кількість РНК збільшується до 80 ... 120% і до десятого дня практично не відрізняється від норми. При 0,2 Вт / см 2 кількість РНК в тканинах дещо збільшується. Відмінності виявляються через 2 години після ультразвукового опромінення, досягають максимальних значень через добу і в наступні 2 ... 10 діб мало відрізняються від норми.

Наведені результати можна пояснити активує дію ультразвуку низьких інтенсивностей (0,2 Вт / см 2 ) і переважною дією ультразвуку високих інтенсивностей. Не виключено, однак, що ультразвук (0,6 ... 1 Вт / см 2 ) викликає затримку в клітинному розподілі (в інтерфазі), протягом якої пошкодження в клітинах буд> т отрепа- рировать і не виявляться у вигляді серйозних дефектів в процесі мітозу. Такий «морфостатіческій» ефект проявився і в зменшенні часу регенерації активно пролиферирующий тканини кукси передньої лапи тритона після впливу слабким, діагностичним ультразвуком.

Про високої чутливості активно проліферуючих тканин до ультразвуку свідчить і підвищена смертність ембріонів мишей, підданих ультразвуковому опроміненню (1 МГц; 0,125 ... 0,5Вг / см 2 ; 3 хв) на 13-й день розвитку. Порушення спостерігалися у всіх випадках, а ефект наростав пропорційно квадратному кореню з інтенсивностіультразвуку. Аналогічні явища спостерігаються і при радіаційному пошкодженні організму.

Найбільш тривалий наслідок виявляється на рівні цілого організму. Так, йод дією ультразвуку (0,8 МГц; 1,33 Вт / см 2 ) в результаті 15-хвилинної обробки виникають помітні зміни в структурі епітелію шкіри людини. У шкірі, облученной в цілому протягом 14 год (за 7,5 місяців), підвищується кератоз. При цьому дози ультрафіолетового випромінювання, що викликають на облученном ультразвуком ділянці шкіри еритему, зростають. Ретельні дослідження, проведені через 25 років після ультразвукового впливу, виявили знижену чутливість шкіри на облученном ділянці до теплового та механічного подразників.

Вся ультразвукова терапія базується на ефектах післядії. Саме ці ефекти, зумовлені ультразвуком спеціально підібраних параметрів, призводять в організмі до змін, що сприяє прискоренню нормалізації тих чи інших функцій, одужанню організму в цілому.

Кінцевий результат ультразвукового впливу істотно залежить від його інтенсивності. Наприклад, як підвищені, так і знижені моторна і секреторна функції шлунка собак нормалізуються під дією ультразвуку (0,9 МГц; 5 ... 10 хв), якщо його інтенсивність не перевищує 1 Вт / см 2 . У здорових тварин після ультразвукового впливу функціональних змін з боку шлунка не спостерігається. При інтенсивності, що перевищують 1 Вт / см 2 , ультразвук у всіх випадках пригнічує моторну і секреторну функції шлунка. Ультразвук невисоких інтенсивностей (менше 1 Вт / см 2 ; 0,9 МГц; 3 хв) підсилює моторику жовчного міхура. Збільшення інтенсивності до 1 Вт / см 2 призводить до зворотного ефекту.

Наведені дані, а також результати численних спостережень, які свідчать про ефективне терапевтичному дії ультразвуку невисоких інтенсивностей, добре відповідають запропонованим вище моделям і укладаються в рамки наступних припущень.

Ультразвукове вплив низьких інтенсивностей (менше 1 Вт / см 2 ) викликає на різних рівнях структурної організації організму незначні пошкодження, легко репаріруемие відповідними системами. В здоровому, нормально функціонуючому організмі, процеси розвитку пошкоджень після ультразвукового впливу повністю контролюються репараційними системами, залишаються в стадії «прихованих» процесів і не викликають видимих (клінічних) реакцій з боку основних систем організму.

Якщо в організмі є порочні патогенетичні кола, то процеси регуляції, активізовані ультразвуковими ушкодженнями, в деяких випадках здатні розірвати ці кола, що призводить, як правило, до нормалізації порушених функцій, так як нормальний стан організму більш імовірно, ніж квазістаціонарне патологічне.

 
<<   ЗМІСТ   >>