História vývoja ultrazvukovej diagnostiky
Prvý ultrazvuk počas tehotenstva je pre ženy veľmi dôležitý, pretože poskytuje príležitosť naučiť sa veľa v tak skorom štádiu.
A zvyčajne sa predpisuje v 11-12 týždni.
Počas tohto obdobia je veľmi dôležité vykonávať výskum, pretože možno zistiť vážne poruchy vo vývoji plodu, napríklad prítomnosť Downovho syndrómu. Táto chyba je určená meraním veľkosti priestoru goliera (bežne je tento indikátor 2-3 mm).
Okrem toho ultrazvukové vyšetrenie skoré štádia umožňuje vidieť patológie, ktoré sú nezlučiteľné so životom dieťaťa. Ak si lekár počas štúdie všimne takéto porušenia, môže predpísať ďalšie genetické testy. Ak nebezpečná patológia V prípade potvrdenia má žena možnosť ukončiť tehotenstvo v skorom štádiu.
Okrem toho vykonávanie výskumu v 12. týždni vám umožňuje zistiť dôležité ukazovatele: počet plodová voda, zavedenie placenty, tep bábätka, stav vnútorné orgány embryo, predpokladaný dátum pôrodu (presný na daný deň) atď. Okrem toho môže ultrazvuk ukázať viacnásobné tehotenstvo. Stav pacienta sa považuje za normálny, ak sú všetky indikátory v prípustné limity. Každý lekár má tabuľku, do ktorej môže nahliadnuť pri dešifrovaní výsledkov.
V niektorých prípadoch ženy podstupujú ultrazvukové vyšetrenie skôr ako 12 týždňov. Môže to byť spôsobené rôznymi faktormi:
- ak budúca matka cíti bolesť v dolnej časti brucha, objaví sa špinenie;
- v prítomnosti hypertonicity maternice;
- ak existuje hrozba mimomaternicového tehotenstva;
- ak sa zistí zdvojnásobenie maternice alebo iné abnormality vo vývoji pohlavných orgánov;
- v prítomnosti nádorov v dutine maternice.
Problémy zistené včas umožňujú lekárom poskytnúť núdzová pomoc nastávajúcej matke. Napríklad včas diagnostikované a prerušené mimomaternicové tehotenstvo, lokalizovaný v potrubí, vám umožňuje zachrániť život ženy.
Ako prebieha prvý ultrazvuk?
Predtým, ako pôjdete k lekárovi, musíte si ujasniť, ktorá metóda bude použitá na vyšetrenie a čo presne musíte mať so sebou. Ak idete na okresnú kliniku, vezmite si so sebou návleky na topánky, plienku a uterák (je lepšie zistiť úplný zoznam potrebných vecí na recepcii). Počas vyšetrenia v súkromnej kancelárii všetko potrebné finančné prostriedky vystavené lekárom (ich cena je už zahrnutá v cene návštevy).
Samotný zákrok je možné vykonať pomocou intravaginálneho senzora resp brušným spôsobom(cez brušnú stenu). Výber metódy závisí od trvania štúdie. Ak hovoríme o v počiatočných štádiách tehotenstva (do 12 týždňov) sa častejšie používa transvaginálna metóda. Zapnuté neskôr Lekári používajú na vyšetrenie externý senzor.
Na ultrazvukové vyšetrenie, ktoré bude realizované brušnou metódou, musí prísť pacient s komplet močového mechúra. Aby ste to dosiahli, musíte 1-2 hodiny pred procedúrou vypiť aspoň liter vody. Týmto spôsobom môže lekár lepšie vidieť plod. Niekedy sa budúcim matkám s nadváhou, ktoré prídu na plánovaný ultrazvuk v 12. týždni, vykoná prvý ultrazvuk intravaginálne. Môžete sa tak dostať čo najbližšie k svojmu dieťatku.
Prvý ultrazvuk: prínos alebo škoda
Niektoré budúce mamičky, keď sa rozhodujú, kedy urobiť prvú vec, majú tendenciu tento postup odkladať v obave o zdravie svojho bábätka. Táto situácia je často spôsobená skutočnosťou, že ženy si mýlia ultrazvukové vyšetrenie s röntgenovým ožarovaním.
naozaj, röntgenové lúče V veľké dávky zdraviu veľmi škodlivé. Ale to nemá nič spoločné s ultrazvukom, pretože tento typ diagnózy je založený na úplne iných fyzikálnych princípoch. V jadre ultrazvukové vyšetrenie echografia klame. Ultrazvuk použitý počas vyšetrenia sa odráža na plode a potom sa vracia a mení sa na impulzy. Špeciálny program analyzuje prijaté signály a prevádza ich na obraz čitateľný človekom.
Malo by sa objasniť, že ultrazvuk sa vykonáva takmer 40 rokov (od roku 1978) a počas celého obdobia nebol stanovený negatívny vplyv na pacientkach. Preto by ste sa nemali báť návštevy ultrazvukovej miestnosti, pretože takáto diagnostika je absolútne bezpečná pre plod aj pre samotnú ženu. Naopak, včasné vyšetrenie mnohonásobne zvyšuje šance na pôrod. zdravé dieťa. Nemali by ste však preháňať návštevy ultrazvukovej miestnosti, pretože veľké množstvo výsledkov vyšetrení môže vášho lekára zavádzať.
Čo je možné vidieť na monitore počas 12-týždňového tehotenstva
Ísť na ultrazvuk je pre nastávajúcich rodičov vzrušujúcou udalosťou. Koniec koncov, môžete vidieť svoje dieťa na obrazovke zariadenia. Čo konkrétne zariadenie zobrazuje?
- Počet budúcich detí.
- Rozmery embrya. Špecialista určuje, či ukazovatele zodpovedajú gestačnému veku. Normálne je hmotnosť dieťaťa asi 10 g a výška 6-7 cm.
- Srdcová činnosť. V tejto fáze srdce dieťaťa bije 110-170 krát za minútu. Ak sa vyšetrenie vykonáva pomocou najmodernejších prístrojov, matka môže počuť tlkot srdca dieťaťa.
- Časti tela. Často ženy (s pomocou lekárov) môžu na displeji vidieť malé ruky a nohy, čo určite spôsobuje neopísateľné potešenie.
Ale najdôležitejším bodom je výnimka možné patológie vývoj plodu. Zdravie a normálny vývoj dieťaťa sú hlavnou radosťou pre rodičov. Dnes je každá tehotná žena poslaná na ultrazvukové vyšetrenie najmenej 3-krát: v 12., 21. a 32. týždni. Táto diagnostická metóda je prístupná, informatívna, bezbolestná a absolútne bezpečná pre matku a dieťa.
O existencii ultrazvukových vibrácií, ktoré sú mimo počuteľnosti ľudské ucho, je už dlho známe, že tieto vibrácie sa nazývajú ultrazvukové vlny. Objav týchto vĺn sa spája s menom talianskeho vedca Lazzara Spalanzaniho, ktorý naznačil, že schopnosť netopiere Lietanie v tme a nenarážanie na prekážky nezávisí od videnia, ale od zvukových vibrácií, ktoré človek nepočuje. Tento skvelý nápad potvrdili Galambos (1942) a Griffin (1944) svojím výskumom o 250 rokov neskôr.
Pokrok vo využívaní podstaty ultrazvuku uľahčili objavy Galtona (1880), bratov Pierrl a Jagne, Curie, ktorí opísali piezoelektrický jav – objavenie sa voľného náboja na povrchu niektorých kryštálov pri ich mechanickej deformácii. Tento objav o rok neskôr teoreticky podložil Lipman, ktorý zistil, že pri pôsobení elektrického náboja na povrch kryštálu dochádza k jeho deformácii. Tieto objavy položili základ pre vytvorenie zariadení, ktoré generujú vysokofrekvenčné ultrazvukové vlny. Dlhé roky týmto objavom sa venovala malá pozornosť. Záujem sa zvýšil vďaka používaniu ultrazvuku v medicíne.
V roku 1940 George Ludwig, Douglas Howry a John Wild, nezávisle od seba, ukázali, že ultrazvukové signály vysielané do tela sa vracajú späť do toho istého senzora, odrazené od povrchov štruktúr rôznej hustoty.
Aj keď sa ultrazvuk v medicíne ešte nedávno používal, v súčasnosti sa úspešne používa v mnohých oblastiach na terapeutické a diagnostické účely. Spočiatku sa ultrazvuk používal prevažne v terapii kvôli mechanickým účinkom, ktoré spôsobujú pohyby ultrazvukového tlaku v tkanivách, a tepelnému účinku, ktorý sa vyskytuje vo vnútri tkanív, čo vedie k fyzikálno-chemickým účinkom. Ultrazvuková terapia sa ukázala ako obzvlášť účinná u niektorých patologických stavov(Bechterevova choroba, neuralgia, neuritída, zápaly kĺbov a iné zápalové procesy).
Ukázalo sa, že spolu s pozitívnym účinkom je jeho použitie absolútne kontraindikované pri liečbe parenchymálnych orgánov(pečeň, slezina, obličky, pľúca, srdce, mozog, štítna žľaza atď.).
Dávkované použitie ultrazvuku v terapii sa vysvetľuje dvoma dôvodmi:
Ultrazvukové pole preniká tkanivom počas liečby nerovnomerne,
Heterogenita ultrazvukového poľa sa ďalej zvyšuje v dôsledku heterogenity neožiarených tkanív.
Rozdiel v tkanivách oddelených fasciami a septami spôsobuje početné nehomogénne odrazy, ktoré ovplyvňujú účinnosť ultrazvukového poľa. Tieto vlastnosti ultrazvukového poľa a tkanív by sa mali brať do úvahy pri výbere intenzity a času ultrazvukového ožarovania, aby sa dosiahla maximálna terapeutický účinok. Horná hranica intenzity terapeutická dávka 3 W/cm2.
Veľkú zásluhu na využití ultrazvuku v terapii má Pohlmann (1939, 1951). Tiež študoval biologický vplyv ultrazvuk strednej a vysokej intenzity. Primárne použitie ultrazvuku s terapeutický účel spojené s použitím relatívne jednoduchých ultrazvukových generátorov pri výrobe terapeutických ultrazvukových zariadení.
Prvé pokusy využiť ultrazvuk na diagnostické účely sú spojené s menom viedenského neurológa Karla Dussika (1937, 1941, 1948), ktorému sa pomocou dvoch protiľahlých senzorov v oblasti hlavy podarilo lokalizovať nádor na mozgu. Napriek niektorým úspechom bola metóda kvôli obtiažnosti interpretácie výsledkov kritizovaná a na nejaký čas zabudnutá. V roku 1946 sa Denier pokúsil získať snímky srdca, pečene a sleziny pomocou ultrazvuku. Keidl (1950) pomocou 60 kHz ultrazvukového prevodníka určil objem srdcového svalu meraním absorpcie ultrazvuku v srdcovom svale a pľúcnom tkanive, ale výsledky boli nepresvedčivé.
Etapa seriózneho zavedenia ultrazvuku do diagnostiky začína vývojom metódy pulznej echo a získaním jednorozmerného obrazu (metóda A). A hoci sa prvé správy o možnosti získania jednorozmerných ultrazvukových snímok objavili už v roku 1940 (Gohr a Vederkind), v praxi sa metóda začala používať až o 10 rokov neskôr, keď sa Ludwigovi a Strutnersovi podarilo identifikovať kamene v r. žlčníka a cudzie teleso všité svalové tkanivo psov. Navrhli, že pomocou tejto metódy by sa dali odhaliť aj nádory. Wild a Reid (1952) pri skúmaní mliečnych žliaz zistili, že nádorové tkanivo odráža viac ako zdravé tkanivo, čím sa preukáže účinnosť metódy na diagnostické účely.
Tieto povzbudivé údaje o účinnosti metódy prispeli k jej širokému prijatiu v r rôznych oblastiach klinickej medicíny. Švédski vedci Edler a C. Hertz (1954) sú zakladateľmi echokardiografie, aj keď dlho kvôli nedokonalému vybaveniu a chybnej interpretácii zaznamenaných štruktúr srdca nenašla metóda klinické uplatnenie. Publikácie nemeckých vedcov S. Tfferta a kol.(1959) o úspešnej diagnostike predsieňových nádorov, potom amerických vedcov G. Joynera (1963), R.Gramiaka (1969) a mnohých ďalších ukázali, že informácie o zdravom a chorom srdci získané bez krvi, nespôsobuje pacientom ujmu ani úzkosť.
Foto: likesuccess.com
Leksell (1955) vyvinul základy echoencefalografie a bol prvým, komu sa podarilo lokalizovať mozgový hematóm pomocou posunutia strednej ozveny. Táto technika dostala ďalší vývoj v prácach S. Lepssona (1961), C. Grossmana (1966), W. Schifera a kol. (1968) atď. Metódu jednorozmerného ultrazvuku v oftalmológii prvýkrát použili v roku 1956 Mundt a Hughes ao rok neskôr Oksala a Lehting. Začiatok zavádzania tejto metódy do pôrodníckej a gynekologickej praxe sa spája s menami škótskych výskumníkov I. Donald, J. Mac Vicar a E. Brown (1961). Prvé merania hlavičky plodu ultrazvukovou metódou uskutočnil I. Donald. Položili tiež základ pre využitie dvojrozmernej metódy (B-metóda) v pôrodníctve a gynekológii. Vývoj dvojrozmernej metódy na získanie obrázkov sa stal hlavný úspech pri vývoji a zdokonaľovaní ultrazvukových zariadení.
Echokardiogram srdca, zobrazujúci predsiene a komory. Foto: Wikipedia.org.rf
Prvýkrát v klinické nastavenia Howry a Bills, Wild a Reid (1955-1956) aplikovali metódu nezávisle od seba. Možnosti využitia ultrazvuku na diagnostické účely v gastroenterológii uvádzajú G. Baum a I. Greenwood (1958), keď popísali dvojrozmernú metódu (B-metódu).
Ďalšie zlepšenie ultrazvukových diagnostických prístrojov je spojené s prácou Kossoffa a Garretta (1972, Austrália), ktorí získali obraz v odtieňoch šedej. Potom vylepšili nástroje, ktoré fungujú v reálnom čase. V roku 1942
Christian Doppler opísal šírenie vĺn z pohybujúceho sa zdroja kmitov a vplyv iných relatívnych pohybov na ich frekvenciu. Tento Dopplerov efekt sa využíval v akustike a na jeho základe neskôr začali vyrábať nástroje schopné zaznamenávať pohyb srdca.
Dnes je nemožné si to predstaviť moderná medicína bez ultrazvuková diagnostika– vysoko informatívna a bezpečná metóda vyšetrenia pacienta na väčšinu chorôb. História používania ultrazvuku v medicíne siaha len 50 rokov dozadu, ale za túto dobu ultrazvukové prístroje prešli dlhú cestu od prvých predpotopných prístrojov až po špičkové a multifunkčné ultrazvukové systémy. Ako to všetko začalo a kto vynašiel prvý ultrazvukový prístroj?
Objav a aplikácia ultrazvuku
Zvukové vlny, ktoré ľudský sluch nevníma, objavil v roku 1794 Talian L. Spallanzani. Uskutočnil experimenty s netopierom a dokázal, že sa vo vesmíre pohybuje pomocou ultrazvuku.
V roku 1880 bratia Curieovci objavili piezoelektrický efekt, ku ktorému dochádza v kryštáli kremeňa pod mechanickým vplyvom. V roku 1882 bol vytvorený inverzný piezoelektrický efekt. To sa stalo základom pre vytvorenie hlavného komponentu akéhokoľvek ultrazvukového zariadenia - prevodníka.
Najprv sa ultrazvuk začal používať v sonaroch na detekciu podvodných predmetov a v priemysle, kde sa defektoskopy používali na vyhľadávanie defektov v kovových konštrukciách.
Vznik ultrazvuku v medicíne
Echolokácia a detekcia kovov slúžili ako východiskový bod pre experimenty na živých organizmoch. V medicíne prvé skúsenosti s použitím ultra zvukové vlny začala v 30. rokoch 20. storočia. S ich pomocou sa liečili ekzémy, atritída a iné choroby.
Využitie ultrazvukových vĺn na diagnostiku úspešne aplikoval v roku 1947 psychoneurológ z Viedne K. Dussik. Podarilo sa mu diagnostikovať nádor na mozgu meraním intenzity ultrazvuku prechádzajúceho cez hlavu pacienta.
Prvý ultrazvukový prístroj skonštruoval v roku 1949 v USA vedec D. Hauri. Bola to nádoba s tekutinou, do ktorej bol subjekt umiestnený. Okolo neho sa pohyboval somaskop, brušný skener. Pacient musel počas štúdie nehybne sedieť.
Moderné ultrazvukové technológie
Ultrazvukové prístroje sa neustále zdokonaľovali a v polovici 60. rokov nadobudli konvenčnejší vzhľad pomocou manuálnych sond. Diagnostika pomocou ultrazvuku sa naďalej aktívne rozvíja a poskytuje lekárom stále širšie a presnejšie metódy.
Moderné ultrazvukové technológie:
- 3D - vytváranie trojrozmerných obrázkov z akéhokoľvek uhla;
- echo kontrast – zvýšenie presnosti diagnostiky pomocou intravenózneho kontrastu;
- THI – tkanivo harmonické na zlepšenie kvality obrazu a kontrastu u pacientov s nadváhou;
- sonoelastografia – určenie patológie povahou kontrakcie tkaniva pod tlakom;
- Ultrazvuková tomografia je neškodná a informatívna technika, podobná CT a MRI;
- 4D – „pohyb“ vo vývodoch a cievach, podobne ako pri endoskopickom vyšetrení.
Frekvencie 16 - 18000 Hz, ktoré dokáže vnímať naslúchadločlovek sa zvyčajne nazýva zvuk, napríklad škrekot komára »10 kHz. Ale vzduch, hlbiny morí a útroby zeme sú naplnené zvukmi, ktoré ležia pod a nad týmto rozsahom - infra a ultrazvuk. V prírode sa ultrazvuk nachádza ako súčasť mnohých prírodných zvukov: vo hluku vetra, vodopádov, dažďa, morských kamienkov navalených príbojom a vo výbojoch bleskov. Mnoho cicavcov, ako sú mačky a psy, má schopnosť vnímať ultrazvuk s frekvenciou až 100 kHz a lokalizačné schopnosti netopierov, nočného hmyzu a morských živočíchov sú každému dobre známe. Existencia nepočuteľných zvukov bola objavená s rozvojom akustiky na konci 19. storočia. V rovnakom čase sa začali prvé štúdie ultrazvuku, no základy jeho využitia boli položené až v prvej tretine 20. storočia.
Spodná hranica ultrazvukového rozsahu je tzv elastické vibrácie frekvencia od 18 kHz. Horná hranica ultrazvuku je určená povahou elastických vĺn, ktoré sa môžu šíriť len za podmienky, že vlnová dĺžka je výrazne väčšia ako voľná dráha molekúl (v plynoch) alebo medziatómové vzdialenosti (v kvapalinách a plynoch). V plynoch je horná hranica »106 kHz, v kvapalinách a pevné látky ah »1010 kHz. Frekvencie do 106 kHz sa spravidla nazývajú ultrazvuk. Vyššie frekvencie sa bežne nazývajú hyperzvuk.
Ultrazvukové vlny sa svojou povahou nelíšia od vĺn počuteľný rozsah a poslúchať to isté fyzikálne zákony. Ale ultrazvuk má špecifické vlastnosti kto to definoval široké uplatnenie vo vede a technike. Tu sú tie hlavné:
- Krátka vlnová dĺžka. Pre najnižší rozsah ultrazvuku nepresahuje vlnová dĺžka vo väčšine médií niekoľko centimetrov. Krátka vlnová dĺžka určuje charakter lúča šírenia ultrazvukových vĺn. V blízkosti žiariča sa ultrazvuk šíri vo forme lúčov podobnej veľkosti ako je veľkosť žiariča. Keď ultrazvukový lúč zasiahne nehomogenity v médiu, správa sa ako svetelný lúč, dochádza k odrazu, lomu a rozptylu, čo umožňuje vytvárať zvukové obrazy v opticky nepriehľadnom médiu pomocou čisto optických efektov (zaostrenie, difrakcia atď.).
- Krátka perióda oscilácie, ktorá umožňuje vysielať ultrazvuk vo forme impulzov a vykonávať presnú časovú selekciu šíriacich sa signálov v médiu.
- Možnosť získania vysokých hodnôt vibračnej energie pri nízkej amplitúde, pretože energia vibrácií je úmerná druhej mocnine frekvencie. To vám umožňuje vytvárať ultrazvukové lúče a polia pomocou vysoký stupeň energie bez potreby veľkých zariadení.
- V ultrazvukovom poli vznikajú významné akustické prúdy. Vplyv ultrazvuku na životné prostredie preto vyvoláva špecifické účinky: fyzikálne, chemické, biologické a medicínske. Ako je kavitácia, sonický kapilárny efekt, disperzia, emulgácia, odplynenie, dezinfekcia, lokálne vykurovanie a mnohé iné.
- Ultrazvuk je nepočuteľný a nespôsobuje nepohodlie pre obsluhujúci personál.
História ultrazvuku. Kto objavil ultrazvuk?
Pozornosť na akustiku vyvolali potreby námorníctva popredných mocností – Anglicka a Francúzska, pretože akustický je jediný typ signálu, ktorý môže vo vode cestovať ďaleko. V roku 1826 Francúzsky vedec Colladon určuje rýchlosť zvuku vo vode. Colladonov experiment je považovaný za zrod modernej hydroakustiky. Podvodný zvon v Ženevskom jazere bol zasiahnutý súčasným zapálením pušného prachu. Záblesk strelného prachu pozoroval Colladon vo vzdialenosti 10 míľ. Tiež počul zvuk zvonu pomocou podvodnej sluchovej trubice. Zmeraním časového intervalu medzi týmito dvoma udalosťami Colladon vypočítal rýchlosť zvuku na 1435 m/s. Rozdiel oproti moderným výpočtom je len 3 m/s.
V roku 1838 sa v USA prvýkrát použil zvuk na určenie profilu morského dna na účely položenia telegrafného kábla. Zdrojom zvuku, ako v Colladonovom experimente, bol zvon znejúci pod vodou a prijímač bol veľký sluchové trubice, pád cez bok lode. Výsledky experimentu boli sklamaním. Zvuk zvonu (ako skutočne výbuch nábojníc s pušným prachom vo vode) dával príliš slabú ozvenu, takmer nepočuteľnú medzi ostatnými zvukmi mora. Bolo potrebné ísť do oblasti viac vysoké frekvencie, čo vám umožňuje vytvárať smerové zvukové lúče.
Prvý ultrazvukový generátor vyrobený v roku 1883 Angličanom Francis Galton. Ultrazvuk vznikol ako píšťalka na ostrí noža, keď ste naň fúkli. Úlohu takéhoto hrotu v Galtonovej píšťalke zohral valec s ostrými hranami. Vzduch alebo iný plyn vychádzajúci pod tlakom cez prstencovú trysku s priemerom zhodným s okrajom valca nabiehal na okraj a dochádzalo k vysokofrekvenčným osciláciám. Fúkaním na píšťalku vodíkom bolo možné získať kmity až do 170 kHz.
V roku 1880 Pierre a Jacques Curie urobil objav, ktorý bol pre ultrazvukovú technológiu rozhodujúci. Bratia Curieovci si všimli, že pri pôsobení tlaku na kryštály kremeňa sa generoval elektrický náboj, ktorý bol priamo úmerný sile pôsobiacej na kryštál. Tento jav sa nazýval „piezoelektrina“ z gréckeho slova, ktoré znamená „lisovať“. Preukázali tiež inverzný piezoelektrický efekt, ktorý nastal, keď sa na kryštál aplikoval rýchlo sa meniaci elektrický potenciál, čo spôsobilo jeho vibráciu. Odteraz je technicky možné vyrábať ultrazvukové vysielače a prijímače malých rozmerov.
Smrť Titanicu pri zrážke s ľadovcom, potreba bojovať s novými zbraňami - ponorkami - si vyžiadala rýchly rozvoj ultrazvuková hydroakustika. V roku 1914 francúzsky fyzik Paul Langevin spolu s talentovaným ruským emigrantským vedcom Konstantinom Vasiljevičom Šilovským po prvýkrát vyvinuli sonar pozostávajúci z ultrazvukového žiariča a hydrofónu - prijímača ultrazvukových vibrácií, založený na piezoelektrickom jave. Sonar Langevin - Shilovsky, bol prvý ultrazvukový prístroj, používané v praxi. V tom istom čase ruský vedec S. Ya Sokolov vyvinul základy ultrazvukovej detekcie defektov v priemysle. V roku 1937 nemecký psychiater Karl Dussick spolu so svojím bratom Friedrichom, fyzikom, prvýkrát použili ultrazvuk na zistenie mozgových nádorov, ale výsledky, ktoré získali, sa ukázali ako nespoľahlivé. V lekárskej praxi sa ultrazvuk prvýkrát začal používať až v 50. rokoch 20. storočia v USA.
Prijímanie ultrazvuku.
Ultrazvukové žiariče možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín:
1) Oscilácie sú vybudené prekážkami v dráhe prúdu plynu alebo kvapaliny alebo prerušením prúdu plynu alebo kvapaliny. Používajú sa v obmedzenej miere hlavne na získanie výkonného ultrazvuku v plynnom prostredí.
2) Kmity sú vybudené transformáciou na mechanické oscilácie prúdu alebo napätia. Väčšina ultrazvukových zariadení používa žiariče tejto skupiny: piezoelektrické a magnetostrikčné meniče.
Okrem meničov založených na piezoelektrickom efekte sa na vytváranie výkonného ultrazvukového lúča používajú aj magnetostrikčné meniče. Magnetostrikcia je zmena veľkosti telies pri zmene ich magnetického stavu. Jadro z magnetostrikčného materiálu umiestnené vo vodivom vinutí mení svoju dĺžku v súlade s tvarom prúdového signálu prechádzajúceho vinutím. Tento jav, objavený v roku 1842 Jamesom Jouleom, je charakteristický pre feromagnetika a ferity. Najčastejšie používanými magnetostrikčnými materiálmi sú zliatiny na báze niklu, kobaltu, železa a hliníka. Najvyššiu intenzitu ultrazvukového žiarenia dokáže dosiahnuť zliatina permendur (49% Co, 2% V, zvyšok Fe), ktorá sa používa vo výkonných ultrazvukových žiaričoch. Najmä tie, ktoré vyrába naša spoločnosť.
Aplikácia ultrazvuku.
Rôzne aplikácie ultrazvuku možno rozdeliť do troch oblastí:
- získavanie informácií o látke
- vplyv na látku
- spracovanie a prenos signálu
Závislosť rýchlosti šírenia a útlmu akustických vĺn od vlastností hmoty a procesov v nich prebiehajúcich sa využíva v nasledujúcich štúdiách:
- štúdium molekulárnych procesov v plynoch, kvapalinách a polyméroch
- štúdium štruktúry kryštálov a iných pevných látok
- riadenie toku chemické reakcie fázové prechody, polymerizácia atď.
- stanovenie koncentrácie roztoku
- stanovenie pevnostných charakteristík a zloženia materiálov
- stanovenie prítomnosti nečistôt
- stanovenie prietoku kvapaliny a plynu
Meranie rýchlosti zvuku v pevných látkach umožňuje určiť elastické a pevnostné charakteristiky konštrukčných materiálov. Tento nepriamy spôsob stanovenia pevnosti je vhodný pre svoju jednoduchosť a možnosť použitia v reálnych podmienkach.
Ultrazvukové analyzátory plynu monitorujú hromadenie nebezpečných nečistôt. Závislosť rýchlosti ultrazvuku od teploty sa využíva pri bezkontaktnej termometrii plynov a kvapalín.
Ultrazvukové prietokomery pracujúce na Dopplerovom jave sú založené na meraní rýchlosti zvuku v pohybujúcich sa kvapalinách a plynoch vrátane nehomogénnych (emulzie, suspenzie, drviny). Podobné zariadenie sa používa na stanovenie rýchlosti a prietoku krvi v klinických štúdiách.
Veľká skupina meracích metód je založená na odraze a rozptyle ultrazvukových vĺn na hraniciach medzi médiami. Tieto metódy umožňujú presne určiť umiestnenie cudzích telies v prostredí a používajú sa v oblastiach, ako sú:
- sonar
- nedeštruktívne testovanie a zisťovanie chýb
- lekárska diagnostika
- stanovenie hladín tekutín a drobivé pevné látky v uzavretých nádobách
- určenie veľkosti produktov
- vizualizácia zvukových polí - zvukové videnie a akustická holografia
Odraz, lom a schopnosť zaostrenia ultrazvuku sa využívajú pri ultrazvukovej detekcii defektov, v ultrazvukových akustických mikroskopoch, v lekárska diagnostika na štúdium makroinhomogenít hmoty. Prítomnosť nehomogenít a ich súradnice sú určené odrazenými signálmi alebo štruktúrou tieňa.
Metódy merania založené na závislosti parametrov rezonančného kmitajúceho systému na vlastnostiach média, ktoré ho zaťažuje (impedancia), sa používajú na kontinuálne meranie viskozity a hustoty kvapalín a na meranie hrúbky častí, ktoré sú len prístupné. z jednej strany. Rovnaký princíp je základom ultrazvukových tvrdomerov, hladinomerov a hladinových spínačov. Výhody ultrazvukových testovacích metód: krátky čas merania, možnosť kontroly výbušného, agresívneho a toxického prostredia, žiadny vplyv prístroja na kontrolované prostredie a procesy.
Vplyv ultrazvuku na látku.
Vplyv ultrazvuku na látku vedúcu k nezvratné zmeny v ňom je široko používaný v priemysle. Zároveň sú mechanizmy pôsobenia ultrazvuku rôzne pre rôzne prostredia. V plynoch hlavné aktívny faktor sú akustické prúdy, ktoré urýchľujú procesy prenosu tepla a hmoty. Okrem toho je účinnosť ultrazvukového miešania výrazne vyššia ako konvenčné hydrodynamické miešanie, pretože hraničná vrstva má menšiu hrúbku a v dôsledku toho väčší teplotný alebo koncentračný gradient. Tento efekt sa používa v procesoch, ako sú:
- sušenie ultrazvukom
- horenie v ultrazvukovom poli
- aerosólová koagulácia
Pri ultrazvukovom spracovaní kvapalín je hlavným prevádzkovým faktorom kavitácia . Na kavitačnom efekte sú založené nasledujúce technologické procesy:
- ultrazvukové čistenie
- metalizácia a spájkovanie
- zvukovo-kapilárny efekt - prenikanie kvapalín do najmenších pórov a trhlín. Používa sa na impregnáciu poréznych materiálov a vyskytuje sa pri akomkoľvek ultrazvukovom spracovaní pevných látok v kvapalinách.
- kryštalizácia
- zintenzívnenie elektrochemických procesov
- získavanie aerosólov
- ničenie mikroorganizmov a ultrazvuková sterilizácia nástrojov
Akustické prúdy- jeden z hlavných mechanizmov účinku ultrazvuku na hmotu. Je to spôsobené absorpciou ultrazvukovej energie v látke a v hraničnej vrstve. Akustické prúdenia sa líšia od hydrodynamických tenká hrúbka medznej vrstvy a možnosti jej stenčovania so zvyšujúcou sa frekvenciou vibrácií. To vedie k zníženiu hrúbky teplotnej alebo koncentračnej hraničnej vrstvy a zvýšeniu teplotných alebo koncentračných gradientov, ktoré určujú rýchlosť prenosu tepla alebo hmoty. To pomáha urýchliť procesy spaľovania, sušenia, miešania, destilácie, difúzie, extrakcie, impregnácie, sorpcie, kryštalizácie, rozpúšťania, odplyňovania kvapalín a tavenín. Pri vysokoenergetickom prúdení sa vplyv akustickej vlny uskutočňuje v dôsledku energie samotného prúdenia, zmenou jeho turbulencie. V tomto prípade môže byť akustická energia len zlomkom percent energie prúdenia.
Pri prechode zvukovej vlny vysokej intenzity kvapalinou vzniká tzv akustická kavitácia . V intenzívnej zvukovej vlne sa počas polovičných periód riedenia objavujú kavitačné bubliny, ktoré sa prudko zrútia pri pohybe do oblasti vysokého tlaku. V oblasti kavitácie vznikajú silné hydrodynamické poruchy vo forme mikrošokových vĺn a mikroprúdov. Okrem toho je kolaps bublín sprevádzaný silným lokálnym zahrievaním látky a uvoľňovaním plynu. Takáto expozícia vedie k zničeniu aj takých odolných látok, ako je oceľ a kremeň. Tento efekt sa využíva na rozptýlenie pevných látok, výrobu jemných emulzií nemiešateľných kvapalín, vybudenie a urýchlenie chemických reakcií, ničenie mikroorganizmov, extrakciu zo zvierat a rastlinné bunky enzýmy. Kavitácia tiež určuje také účinky, ako je slabá žiara kvapaliny pod vplyvom ultrazvuku - sonoluminiscencia a abnormálne hlboké prenikanie tekutiny do kapilár - sonokapilárny efekt .
Kavitačná disperzia kryštálov uhličitanu vápenatého (vodného kameňa) je základom akustických zariadení proti vodnému kameňu. Vplyvom ultrazvuku sa častice vo vode štiepia, ich priemerná veľkosť klesá z 10 na 1 mikrón, zvyšuje sa ich počet a celkový povrch častíc. To vedie k prenosu procesu tvorby vodného kameňa z teplovýmennej plochy priamo do kvapaliny. Ultrazvuk ovplyvňuje aj vytvorenú vrstvu vodného kameňa, vytvára v nej mikrotrhlinky, ktoré prispievajú k odlamovaniu kúskov vodného kameňa z teplovýmennej plochy.
V ultrazvukových čistiacich zariadeniach sa pomocou kavitácie a mikrotokov, ktoré vytvára, odstraňujú nečistoty pevne viazané na povrch, ako sú vodný kameň, vodný kameň, otrepy, ako aj mäkké nečistoty, ako sú mastné filmy, špina atď. Rovnaký efekt sa používa na zintenzívnenie elektrolytických procesov.
Pod vplyvom ultrazvuku dochádza k takému kurióznemu účinku ako akustická koagulácia, t.j. konvergencia a zväčšenie suspendovaných častíc v kvapaline a plyne. Fyzikálny mechanizmus tohto javu ešte nie je úplne jasný. Akustická koagulácia sa používa na usadzovanie priemyselného prachu, výparov a hmly pri frekvenciách nízkych pre ultrazvuk, až do 20 kHz. Je to možné priaznivý účinok Na tomto efekte je založené zvonenie kostolných zvonov.
Mechanické spracovanie pevných látok pomocou ultrazvuku je založené na nasledujúcich účinkoch:
- zníženie trenia medzi povrchmi pri ultrazvukových vibráciách jedného z nich
- zníženie medze klzu alebo plastickej deformácie pod vplyvom ultrazvuku
- spevnenie a zníženie zvyškových napätí v kovoch pri náraze nástroja s ultrazvukovou frekvenciou
- Pri ultrazvukovom zváraní sa využívajú kombinované účinky statickej kompresie a ultrazvukových vibrácií
Existujú štyri typy obrábania pomocou ultrazvuku:
- rozmerové spracovanie dielov z tvrdých a krehkých materiálov
- rezanie ťažko obrobiteľných materiálov aplikáciou ultrazvuku na rezný nástroj
- odihlovanie v ultrazvukovom kúpeli
- brúsenie viskózne materiály s ultrazvukovým čistením brúsneho kotúča
Účinky ultrazvuku na biologické objekty spôsobuje rôzne účinky a reakcie v telesných tkanivách, čo sa široko používa v ultrazvukovej terapii a chirurgii. Ultrazvuk je katalyzátor, ktorý urýchľuje nastolenie rovnováhy, z fyziologického hľadiska, stavu organizmu, t.j. zdravý stav. Ultrazvuk má oveľa väčší vplyv na choré tkanivá ako na zdravé. Používa sa aj ultrazvukové striekanie lieky počas inhalácie. Ultrazvuková chirurgia je založená na nasledujúcich efektoch: deštrukcia tkaniva samotným zaostreným ultrazvukom a aplikácia ultrazvukových vibrácií na rezný chirurgický nástroj.
Ultrazvukové zariadenia sa používajú na konverziu a analógové spracovanie elektronických signálov a na riadenie svetelných signálov v optike a optoelektronike. Nízkorýchlostný ultrazvuk sa používa v oneskorovacích linkách. Riadenie optických signálov je založené na difrakcii svetla ultrazvukom. Jeden z typov takejto difrakcie, takzvaná Braggova difrakcia, závisí od vlnovej dĺžky ultrazvuku, čo umožňuje odlíšiť od veľký rozsah svetelné žiarenie úzky frekvenčný interval, t.j. filtrovať svetlo.
Ultrazvuk je mimoriadne zaujímavá vec a dá sa predpokladať, že mnohé z jeho praktických aplikácií ľudstvo dodnes nepozná. Ultrazvuk milujeme a poznáme a radi prediskutujeme akékoľvek nápady súvisiace s jeho aplikáciou.
Kde sa používa ultrazvuk - súhrnná tabuľka
Naša spoločnosť Koltso-Energo LLC sa zaoberá výrobou a montážou akustických zariadení proti vodnému kameňu "Acoustic-T". Zariadenia vyrábané našou spoločnosťou sa vyznačujú mimoriadne vysokou úrovňou ultrazvukového signálu, čo im umožňuje pracovať na kotloch bez úpravy vody a parovodných kotloch s artézskou vodou. Ale prevencia vodného kameňa je veľmi malá časť toho, čo ultrazvuk dokáže. Tento úžasný prírodný nástroj má obrovské možnosti a my vám o nich chceme povedať. Zamestnanci našej spoločnosti pracovali mnoho rokov v popredných ruských podnikoch zaoberajúcich sa akustikou. O ultrazvuku vieme veľa. A ak zrazu vznikne potreba použiť ultrazvuk vo vašej technológii,
- " onclick="window.open(this.href," win2 return false >Tlačiť
Ultrazvuk, ako diagnostická metóda v medicíne, je relatívne mladý výskum. Z historického hľadiska je každý ultrazvuk novou metódou. Technológie sa však tak rýchlo presúvajú z laboratórií aj do konzervatívnej lekárskej praxe, že 50 rokov sa zdá ako dlhá doba, počas ktorej sa do medicíny dostal nielen ultrazvuk, ale aj mnohé iné technológie.
Prvé experimenty na mieste človeka
Základom pre vytvorenie a aplikáciu moderných ultrazvukových zariadení bol objav (okolo roku 1880) piezoelektrík vedcami, bratmi Pierrom a Jacquesom Curieovými. Avšak lekárske účely Ultrazvuk bol prijatý až v 50. rokoch minulého storočia. Inge Edler a Karl Hellmut Hertz sa tak stali priekopníkmi v oblasti neinvazívneho výskumu srdca – echokardiografie (ultrazvuková kardiografia). V roku 1955 Ian Donald a Dr. Barr uskutočnili prvé štúdie nádorov a inžinier Tom Brown za asistencie toho istého Iana Donalda vytvoril ultrazvukové zariadenie Mark 4, ktoré dokázalo rozlišovať medzi pevnými a cystickými nádormi.
Ultrazvuk sú elastické vibrácie zvukových vĺn s frekvenciami nad rozsahom ľudskej počuteľnosti (20 kHz), ktoré sa šíria v plynoch, kvapalinách a pevných látkach.
Jednou z úplne prvých aplikácií zvukového skenovania človeka boli experimenty Holmesa a Hoareho (USA), ponorili pacienta do nádrže s odplynenou vodou a prešli ultrazvukom okolo 360-stupňovej osi, čo sa stalo prvým tomogramom.
Avšak v období 40.-50 XX storočia celý riadok Lekári z Európy a USA hľadali využitie ultrazvuku na diagnostiku patológií. Sú medzi nimi anglický chirurg J. Wild, Američan G. Ludwig, či uznávaný priekopník ultrazvuku - rakúsky neurológ a psychiater K.T. Dussik.
Na ceste k modernej ultrazvukovej diagnostike
Prvé ultrazvukové prístroje boli objemné, vyžadovali si dodatočné vybavenie a špeciálne umiestnenie pacienta pred prístrojom. A prvý kompaktný a ručný skener sa objavil až v roku 1963 v USA.
Toto bol začiatok Nová éra vznik statických ultrazvukových prístrojov, ktoré sú v našej dobe populárne.
Len o tri roky neskôr začala oficiálna lekárska organizácia AIUM akreditovať ultrazvukové praktiky. Na získanie licencie na túto novú diagnostickú metódu v pôrodníctve a gynekológii musel žiadajúci lekár interpretovať najmenej 170 ultrazvukových snímok ročne.
V roku 1966 sa vo Viedni konal prvý svetový kongres ultrazvukovej diagnostiky v medicíne. O desať rokov neskôr bola založená Britská lekárska ultrazvuková spoločnosť (BMUS). Takže prišiel ultrazvuk každodenný život a bežnej lekárskej praxi.
Je potrebné objasniť, že diagnostické zariadenia boli rozdelené do dvoch typov: na princípe ultrazvukových vĺn sonaru A a na princípe radarového režimu B.
Ultrazvuk v ZSSR
V ZSSR práce na využití ultrazvuku v medicíne prakticky nezaostávali za svetovou úrovňou. V roku 1954 tak na základe Akustického ústavu Akadémie vied ZSSR vzniklo ultrazvukové oddelenie pod vedením profesora L. Rosenberga.
O päť až šesť rokov neskôr Výskumný ústav lekárskych prístrojov a zariadení ZSSR vydal experimentálne zariadenia Ekho-11, Ekho-12, Ekho-21, UZD-4. Neskoršie modely: UTP-1, UDA-724 a Obzor-100 pochádzajú zo začiatku 70. rokov.
Toto diagnostické zariadenie pracoval v oftalmológii, neurológii a kardiológii, avšak neexistovali žiadne pokyny na rozsiahle zavedenie, čo posunulo toto odvetvie o mnoho rokov späť. Až od konca 80. rokov sa ultrazvuk začal postupne zavádzať do sovietskej medicíny.
Základy ultrazvuku pre 21. storočie
Rýchlym štádiom rozvoja ultrazvukovej diagnostiky sa stali 70-80-te roky minulého storočia. Rástli nielen zoznamy vykonaných štúdií a diagnostikovaných diagnóz, ale aj presnosť štúdií.
V roku 1972 anglický profesor Campbell pomocou ultrazvuku v režime B diagnostikoval anencefáliu plodu v 17. týždni. Toto znamenalo začiatok skoré odhalenie patológie, ktoré boli indikáciou na prerušenie tehotenstva.
V roku 1977 Rakúšan C. Kretz vyvinul ultrazvukový prístroj Combison 100. Bol to kruhový rotačný skener pracujúci v reálnom čase na ultrazvuk brušných orgánov a iných častí tela.
Doktor medicíny P. Jeanty v roku 1984 zostavil veľmi potrebnú tabuľku všetkých veľkostí kostí plodu počas vývoja. A pomohol mu v tom výskum J. Hobbinsa, ktorý pomocou skenera v reálnom čase zmeral dĺžku femuru plodu, a práca G. O'Briena a J. Queenana, ktorí určili prítomnosť tzv. taká patológia vývoja plodu ako skeletálna dysplázia.
V tom istom období bol takýto typ zdokonalený a široko používaný. presná metóda, ako je dopplerovský ultrazvuk.
V roku 1975 bol vyvinutý 128-bodový multipulzný dopplerovský systém, v ktorom sa rýchlosť a smer prietoku krvi zobrazovali na obrazovke farebne. Ale úroveň technológie v tej dobe neumožňovala jeho masové použitie, takže aktívny vývoj Dopplerovho ultrazvuku ako lekárskej diagnostickej metódy bol odložený až do 80. rokov.
Celkovo rast kvality ultrazvuku pokračoval počas 80. a 90. rokov 20. storočia v dôsledku rýchleho rozvoja mikroprocesorov a prenosných počítačov. Podľa štatistík FDA sa v Spojených štátoch za menej ako 10 rokov, od roku 1976 do roku 1982, frekvencia používania ultrazvuku v r. zdravotníckych zariadení zvýšil z 35 na 97 %.
V dôsledku toho sa koncom 90. rokov v Európe a USA stal ultrazvuk štandardným vyšetrením, pomocou ktorého:
- určiť gestačný vek,
- vylúčili dvojičky
- zistené vývojové chyby plodu.
Najnovší ultrazvuk - trojrozmerný ultrazvuk
Ešte v roku 1992 vyšla kniha japonského lekára-výskumníka o ultrazvuku v pôrodníctve a gynekológii, v ktorej bola celá jedna časť venovaná trojrozmernému skenovaniu. To nie je prekvapujúce, pretože práve v Japonsku boli v tom čase veľmi široko zavedené počítačové modelovanie a metódy spracovania. Ale v skutočnosti boli tieto obrázky urobené pomocou dvojrozmerného ultrazvukového prístroja. Vedci z USA však navrhli skutočne trojrozmerný skenovací algoritmus. Bol vyvinutý a implementovaný skener Combison 330, pomocou ktorého sa tvár, mozoček a krčnej oblasti fetálnej chrbtice.
Prečo bola potrebná 3D ultrazvuková diagnostika? Faktom je, že množstvo vývojových anomálií plodu: rázštep pery, polydaktýlia, mikrognatia, malformácie ucha, chrbtice a iné vývojové patológie možno identifikovať iba vzhľad plod Preto transvaginálny trojrozmerný ultrazvuk rozšíril možnosti diagnostickej metódy v skorých štádiách vývoja plodu.
Práca španielskeho lekára Bonilla-Musolesa ukázala túto diagnostickú presnosť zhubné novotvary vaječníka stanovená pomocou trojrozmerného ultrazvuku je takmer 100%. Trojrozmerný farebný Dopplerov ultrazvuk umožnil vizualizovať prietok krvi nádormi a stal sa preto efektívna metóda diagnostika rakoviny krčka maternice a vaječníkov.
Ako vidíte, za niekoľko desaťročí prešiel ultrazvuk v medicíne dramatickými zmenami: od jednoduchého konštatovania prítomnosti života v dutine maternice až po presné merania veľkosť plodu; od určenia morfológie plodu až po posúdenie jeho prekrvenia a vývojovej dynamiky. Ultrazvuk zostáva stále mladou, rastúcou diagnostickou metódou, o ktorej sa dá povedať „najnovšia“.
Buďte zdraví a usmievajte sa častejšie!