Использование волн для медицинской диагностики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование волн для медицинской диагностики

1. Виды волн. Уравнение волны

волна диагностика медицина

Волны в упругой среде - волны в веществе, где есть упругое взаимодействие между частицами. Если в какой-либо точке упругой цепи вызвать колебание её частиц, то эти колебания будут распространяться от частицы к частице с некоторой конечной скоростью волн.

Виды волн в зависимости от направления колебания частиц:

· Продольные - в них колебания частиц совпадают с направлением распространения воды. Существуют в любой среде: в газе, в жидкости и в твердом теле.

· Поперечные - в них смещение частиц перпендикулярно направлению распространения волны. Только в твёрдом теле (там есть сопротивление сдвигу).

Уравнение плоской монохромной волны:

S = A cos [w (t - x/V) + ??]

· S (м) - смещение частиц по положению равновесия

· А (м) - максимальное смещение частиц от положения равновесия

· W (рад/с) - круговая частота колебаний

· ?? - начальная фаза колебаний

Физиологические характеристики звука, их связь с физическими характеристиками.

Физиологические характеристики звука:

· Громкость (фон) - это уровень слухового ощущения над его порогом. Она зависит, прежде всего, от интенсивности звука.

· Высота звука -- субъективная характеристика, определяемая частотой его основного тона: чем больше частота, тем выше звук. В значительно меньшей степени высота зависит от интенсивности волны: на одной и той же частоте более сильный звук воспринимается более низким.

· Тембр - качество или окраска звука. Зависит от того, какие частоты присутствуют в звуковой волне.

2. Звуковые методы диагностики. Устройство и принцип действия фонендоскопа

· Аускультация (выслушивание). Для неё используют стетоскоп или фонендоскоп, которые выслушивают звуки, идущие от внутренних органов. Фонендоскоп состоит из полой металлической капсулы, которая за счёт явления резонанса усиливает звуки органов, и слуховых трубок.

· Фонокардиография - метод для диагностики состояния сердечной деятельности, заключается в графической записи тонов и шумов.

· Перкуссия - выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. Метод основан на резонансе звука при его прохождении через различные полости тела и поглощении другими внутренними органами.

3. Частотный диапазон механических волн. Физиологические характеристики звука

Частотный диапазон механических волн:

· Инфразвук: частота менее 16 Гц

· Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

· Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

Физиологические характеристики звука:

· Громкость (фон) - это уровень слухового ощущения над его порогом.

· Высота звука -- субъективная характеристика, определяемая частотой его основного тона: чем больше частота, тем выше звук.

· Тембр - качество или окраска звука.

4.Явление резонанса. Звуковые методы диагностики. Использование резонанса в звуковых методах диагностики

Резонанс -- явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Явление резонанса может быть полезным (музыкальные инструменты) или вредным (действие инфразвука на человека).

Звуковые методы диагностики:

· Аускультация (выслушивание). Для неё используют стетоскоп или фонендоскоп, которые выслушивают звуки, идущие от внутренних органов. За счёт явления резонанса капсула усиливает звучание внутренних органов. Позволяет различать хрипы лёгких, сердцебиение плода, шумы в сердце.

· Фонокардиография - метод для диагностики состояния сердечной деятельности, заключается в графической записи тонов и шумов.

· Перкуссия - выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. Метод основан на резонансе звука при его прохождении через различные полости тела и поглощении другими внутренними органами.

5.Действия ультразвука на организм

· Механическое действие. Прохождение УЗ через вещество вызывает увеличения колебательного движения частиц среды, в результате которого создаётся переменное давление. В жидких средах, которыми являются ткани организма при действии УЗ в момент растяжения жидкость может разорваться (кавитация) и образуются каверны, заполненные парами жидкости. Если в том месте, где образовалась каверна, будет какая-либо структура (бактерия, инородная частица) то она может разрушиться.

· Тепловое действие. Каверны долго не существуют и быстро захлопываются. В результате в небольших объёмах выделяется большая тепловая энергия. Это нагревает ткани.

· Химическое действие. При захлопывании каверн молекулы вещества могут возбуждаться и ионизироваться. Это приводит к образованию ионов и радикалов. Они вступают во взаимодействие с белками, липидами, нуклеиновыми кислотами, происходит перестройка внутриклеточных молекулярных компонентов.

6.Применение ультразвука с диагностической и лечебной целью

УЗ позволяет проводить исследования внутренних органов практически без побочных эффектов, в отличие от других методов, использующих рентгеновское и гамма-излучение. Ткани организма имеют разное волновое сопротивление, поэтому отражение и поглощение УЗ разными тканями отличается. На основании этого можно определить размеры и положение внутренних органов, полостей, включений.

Лечебное действие ультразвука связано в основном с его способностью проникать в ткани и вызывать прогревание их и микромассаж. Ультразвук при определенных условиях может оказывать болеутоляющее, спазмолитическое, противовоспалительное и бактерицидное действие. Применение ультразвука можно сочетать с другими видами терапии. Положительные результаты при терапевтическом использовании ультразвука получены при многих заболеваниях. Эффективно применение ультразвука при лечении миальгий, невралгий, невритов ампутационных культей, артрозов, артритов и периартритов. Хорошие результаты получены при лечении ультразвуком болезни Бехтерева, спондилитов, трофических и варикозных язв, облитерирующих эндартериитов, вяло гранулирующих язв. Есть отдельные указания о положительном применении ультразвука при язве желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиальной астме, эмфиземе легких, бронхоэктазиях, отосклерозе, болезни Меньера. Имеются наблюдения, свидетельствующие о том, что предварительное озвучение кожи человека повышает эффективность рентгеновского облучения.

7. Физические основы восприятия звука

Физические характеристики звука:

· Частота (Гц) - число колебаний звуковой волны в единицу времени. По частоте звуковые колебания делят на три диапазона:

1. Инфразвук: частота менее 16 Гц

2. Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

3. Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

· Интенсивность (Вт/мІ) - плотность потока энергии, т.е. энергия, переносимая потоком в единицу времени через единицу площади, расположенная перпендикулярно направлению переноса.

1. Порог слышимости: I = 10Ї№І Вт/мІ

2. Порог болевого ощущения: I = 10 Вт/мІ

· Звуковое давление (Па) - сила, действующая на единицу площади, расположенной перпендикулярно линии действия сил.

· Период (с) - время, за которое тело совершает одно полное колебание.

· Длина волны (м) - расстояние, которое проходит волна за время, равное одному периоду колебаний.

8. Ультразвук. Действие ультразвука на клетки и ткани организма. Использование ультразвука в медицине

Ультразвук - частоты выше 20 000 Гц. УЗ позволяет проводить исследования внутренних органов практически без побочных эффектов, в отличие от других методов, использующих рентгеновское и гамма-излучение. Ткани организма имеют разное волновое сопротивление, поэтому отражение и поглощение УЗ разными тканями отличается. На основании этого можно определить размеры и положение внутренних органов, полостей, включений.

Доп. Информация! Лечебное действие ультразвука связано в основном с его способностью проникать в ткани и вызывать прогревание их и микромассаж. Ультразвук при определенных условиях может оказывать болеутоляющее, спазмолитическое, противовоспалительное и бактерицидное действие. Разрушающее действие ультразвука связано с явлением кавитации - образованием полостей в жидкости, что приводит к гибели тканей. При так называемом озвучении крови ультразвуком происходит разрушение эритроцитов и лейкоцитов.

9.Громкость. Закон Вебера-Фехнера. Связь громкости с уровнем интенсивности

Громкость (фон) - это уровень слухового ощущения над его порогом.

Закон Вебера-Фехнера:

· При увеличении раздражения в геометрической прогрессии (в одинаковое число раз), ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (на одинаковую величину).

Физические характеристики звука.

· Частота (Гц) - число колебаний звуковой волны в единицу времени. По частоте звуковые колебания делят на три диапазона:

4. Инфразвук: частота менее 16 Гц

5. Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

6. Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

· Интенсивность (Вт/мІ) - плотность потока энергии, т.е. энергия, переносимая потоком в единицу времени через единицу площади, расположенная перпендикулярно направлению переноса.

3. Порог слышимости: I = 10Ї№І Вт/мІ

4. Порог болевого ощущения: I = 10 Вт/мІ

· Звуковое давление (Па) - сила, действующая на единицу площади, расположенной перпендикулярно линии действия сил.

· Период (с) - время, за которое тело совершает одно полное колебание.

· Длина волны (м) - расстояние, которое проходит волна за время, равное одному периоду колебаний.

10. Звуковые волны. Виды звука. Громкость звука

Звуковая волна - механическая волна в диапазоне частот от 16 Гц до 20 000 Гц.

Виды звука:

· Тоны или музыкальные звуки - звуки, являющиеся периодическим процессом. Различают простой и сложный тон.

· Шум - звук, отличающийся сложной неповторяющейся временной зависимостью (непериодический процесс, длительный по времени)

· Звуковой удар - кратковременное звуковое воздействие (хлопок, взрыв и т.д.)

Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения.

11. Эхо-методы в медицине. Доплеровская эхокардиография

Эхо методы:

· Эхоэнцефалография (ЭЭГ) - опухоли головного мозга

· Эхокардиография - изменение размеров сердца в динамике

· УЗИ внутренних органов

· УЗИ-локация - в офтальмологии для определения размеро глазных сред

· УЗИ-сканирование - исследование развития плода

Эффект Доплера - измерение частоты волн, воспринимаемых приёмником вследствие относительного движения источника волн и приёмника. Воспринимаемая частота ниже испускаемой. Этот эффект позволяет определить скорость движения источника. Используется для определения скорости движения клапанов и стенок сердца в методе Доплеровской эхокардиографии и скорости кровотока в методике УЗ раскодометрии.

Уравнение гармонических колебаний и его решение.

(dІx)/(dtІ) + w?Іx = 0 - уравнение гармонических колебаний

Его решение: x = A cos (w?t + ??)

· x - смещение тела от положения равновесия

· А (м) - амплитуда колебаний или максимальное смещение тела от положения равновесия

· ?? - начальная фаза колебаний

· w? - циклическая частота собственных незатухающих колебаний

Размещено на Allbest.ru