Повна версія

Головна arrow Медицина arrow УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНІ, ВЕТЕРИНАРІЇ, БІОЛОГІЇ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВИКОРИСТАННЯ ФОКУСОВАНОГО УЛЬТРАЗВУКУ В ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ БІОЛОГІЇ ТА МЕДИЦИНІ

Можливість викликати в тканинах локальні оборотні і необоротні зміни за допомогою сфокусованого ультразвуку широко використовується на практиці. Зокрема, безконтактне ультразвукове роздратування нервових структур на поверхні організму і в глибині тканин без порушення цілісності шкірних покривів і, отже, без оперативного втручання дозволило визначити порогові амплітуди зміщення частинок середовища, що викликають порушення низки нервових структур і зумовлюють різноманітні відчуття (табл. 4.2).

Таблиця 4.2

Порогові зміщення, що викликають збудження деяких нервових структур

Порушувані структури і відчуття

Амплітуди зміщення, мкм

Рецептори вушного лабіринту (жаба)

0,004 - 0,01

Тельця Пачіно (кішка)

0,03 - 0,05

Тактильні відчуття (людина)

0,08-0,1

Відчуття тепла (людина)

0.2 - 0.4

Відчуття холоду (людина)

0,4 - 0.6

Відчуття болю в кістки (людина)

0,13-0,16

Відчуття болю в шкірі (людина)

0,24 - 0,5

Порушення провідності в нервових волокнах

10-15

Частина досліджень була виконана на людях-добровольцях, в основному на авторів цих досліджень, впевнених в неможливості випадкового ураження життєво важливих нервових центрів. Вибір об'єкта обумовлений тим, що тільки людина може повідомити про виникаючі у нього відчуття і описати їх характерні особливості.

Дратуючи ультразвуком чутливі точки, можна викликати практично всі відомі відчуття - дотику і болю, тепла і холоду, лоскоту і свербіння; проте не всі рецептори якісно однакові. В одних, збільшуючи інтенсивність ультразвукового впливу, можна послідовно викликати тактильні, теплові і больові відчуття; в інших - тактильні і теплові; по-третє - тільки тактильні. Отже, використовуючи фокусований ультразвук, можна не тільки селективно впливати на окремі рецепторні структури, а й дослідити відмінності в реакції одних і тих же структур при дозованому зміні величини стимулу.

Результати дослідження реакцій одних і тих же рецепторів на різні ультразвукові стимули при різних температурах навколишнього середовища показали, що одні й ті ж сприймають нервові структури забезпечують відчуття тепла і холоду, а поява того чи іншого відчуття залежить від співвідношення температури тіла і температури навколишнього середовища.

Дослідження впливу сфокусованого ультразвуку на механорецептори тварин - тільця починаючи і слухові рецептори - дозволили показати, що електрофізіологічних реакція цих структур виникає при механічних зсувах навколишнього середовища, складових соті частки мікрометра. Ці зміщення в 100-1000 разів менше розмірів сприймають структур.

Дуже багатообіцяючі результати дослідження можливості порушувати за допомогою сфокусованого ультразвуку рецептори внутрішнього вуха у хворих з порушенням звукопроводящих шляхів. При подачі до нервових закінчень внутрішнього вуха сфокусованих високочастотних ультразвукових коливань, модульованих сигналом звукової частоти, глухі починають чути.

Ультразвукові впливу з інтенсивністю, що перевищує 30 Вт / см 2 , при певних умовах можуть викликати оборотні зміни в провідності нервових волокон. Температура тіла при цьому збільшується не більше ніж на 1 в С.

Необоротне придушення нервової провідності інтенсивним фокусованим ультразвуком успішно використовується для лікування досить болючих підшкірних невром. Імпульсний ультразвук з частотою 2,7 МГц і інтенсивністю в фокальній області приблизно 1700 Вт / см 2 при впливі на периферичні нерви в безпосередній близькості від невроми швидко знімає больові відчуття.

Сфокусований ультразвук застосовують в експериментальній і практичній медицині для гальмування доброякісного і злоякісного пухлинного росту.

Клітини пухлинних тканин руйнуються швидше здорових, що підтверджується гістологічними дослідженнями. Через кілька днів після впливу пухлини, як правило, розм'якшуються і зменшуються в розмірах. Ні зростання пухлини, ні метастазування або інших негативних наслідків після ультразвукового впливу не спостерігається.

Слід, однак, відзначити, що руйнування великих обсягів пухлинних тканин часто призводить до летального результату в результаті інтоксикації організму продуктами тканинного розпаду. У тих, що вижили, як правило, спостерігається розсмоктування залишків пухлинних тканин і повне одужання.

Хороші результати при лікуванні пухлинних патологій дає метод ультразвукової гіпертермії, заснований на тому, що клітини здорової тканини витримують нагрівання до більш високої температури, ніж клітини пухлини. Один або кілька фокусирующих випромінювачів дозволяють забезпечити керований нагрів глибоко розташованих пухлинних тканин і досить тривалий час підтримувати їх при температурі, що перевищує 42 ° С.

Перевага ультразвукової гіпертермії перед УВЧ або СВЧ-нагріванням полягає в тому, що ультразвуковий нагрів може бути точніше локалізована. Крім чисто температурного, ультразвук володіє і цитотоксичною дією.

Механізм загибелі клітин під впливом ультразвуку при підвищених температурах практично не вивчений, і лише передбачається, що основною мішенню руйнівної дії ультразвуку є цитоплазматичні мембрани. Ймовірно, подальші дослідження дозволять досягти максимальної ефективності при використанні сфокусованого ультразвуку для лікування захворювань пухлинної етіології.

Нещодавно був розроблений новий ефективний метод знищення пухлин головного мозку, що не піддаються звичайному хірургічному лікуванню. В його основі принцип руйнування патологічного освіти фокусованим ультразвуком. Для фокусування енергії в потрібному місці на черепі пацієнта розташовують кілька відносно слабких джерел ультразвуку. За допомогою комп'ютерної програми, в яку закладаються отримані за допомогою томографії дані про структуру черепа і головного мозку пацієнта, розраховуються напрямок і інтенсивність ультразвукових імпульсів так, щоб тільки в пухлини вони створювали досить високу щільність ультразвукової енергії.

Одним з останніх досягнень в цій області можна вважати розробку методу ультразвукового лікування раку простати. Вся лікувальна процедура полягає в проведенні керованого комп'ютером впливу фокусованим ультразвуком на пухлину під місцевою анестезією. Кожен сеанс триває близько 45 хв. Новий метод лікування раку передміхурової залози вимагає всього двох сеансів, тоді як при радіаційної терапії позитивний ефект досягається при двадцатикратном опроміненні. Крім того, ультразвуковий метод ефективніше і значно безпечніше для хворого і оточуючих.

Сфокусований ультразвук можна застосовувати при лікуванні хвороби Меньєра. Сутність хвороби полягає в порушеннях у внутрішньому вусі, що приводить до приступів запаморочення. Ультразвук фокусується на латеральному півколових каналів вуха і руйнує певні структури в лабіринті. Для цього методу лікування дуже важлива точна дозиметрія, оскільки поблизу полукружного каналу проходить лицьовий нерв і руйнування цього нерва веде до лицьового паралічу. При вдалому результаті операції пацієнти на тривалий час позбавляються від запаморочень.

Перспективний новий простий і безпечний спосіб чоловічої стерилізації, що полягає в руйнуванні насіння ви ведучого протоки за допомогою ультразвуку. На відміну від традиційної вазектомії, ультразвукова стерилізація проводиться без порушення цілісності покривних тканин. Сім'явивідних проток фіксують спеціальним затискачем, в який вбудований випромінювач ультразвуку. Енергія ультразвуку фокусується під шкірою на сім'явивідних протоки, який протягом 20 ... 50 з нагрівається до 50 °, що призводить до загибелі клітин і утворення спайок, повністю перекривають просвіт. Методика випробувана на експериментальних тварин.

Значні перспективи має використовувати ультразвук і для корекції діяльності окремих структур головного мозку. Так, неконтрольовані посмикування голови і кінцівок, що є симптомами хвороби Паркінсона, можна ліквідувати, порушивши діяльність відповідних глибинних ділянок мозку шляхом ультразвукового впливу.

Викликані за допомогою сфокусованого ультразвуку локальні руйнування можна використовувати не тільки для знищення патологічних ділянок, а й для дослідження ролі окремих структур мозку в процесі життєдіяльності, а також для вивчення структурних зв'язків в центральній нервовій системі. Можливо, в ході досліджень на тваринах будуть намічені нові підходи до лікування ряду хвороб людини, а також до управління продуктивністю і поведінкою сільськогосподарських тварин.

Для впливу фокусованим ультразвуком на мозок тварини в його черепі заздалегідь готують отвір трепанації, так як проходження ультразвуку через неоднорідну за структурою і нерівномірну по товщині кістка черепа призводить до сильної расфокусировке променя.

Однак в ряді випадків, зокрема у великих тварин, вдається вибрати ділянки черепа без різких змін товщини і кривизни, при проходженні через що не наолюдается суттєвого викривлення форми ультразвукового поля і геометрії фокального плями. Чим більше тварина, тим легше знайти на його черепі відповідні ділянки, так як у дрібних тварин досить значні зміни радіусів кривизни кісток черепа і їх товщини. При проходженні ультразвуку через кістки черепа дрібних тварин можна спостерігати зсув фокальній області від розрахункового положення, расфокусировке і поява нових вторинних фокусів. Інтенсивність ультразвуку в цих вторинних фокусах значно нижче, ніж в головному, але нерідко достатня для того, щоб викликати пошкодження та інші небажані біологічні ефекти.

Використання фокусированного ультразвуку в експериментальній медицині та ветеринарії тільки починається. Однак успіхи, наприклад, в лікуванні раку простати, дозволяють сподіватися, що подальші дослідження дадуть в руки експериментаторам і практикам хороший інструмент впливу на внутрішні структури організму без порушення цілісності покривних і навколишніх тканин.

 
<<   ЗМІСТ   >>