Elektrokardiografija je metoda proučavanja srčanog mišića bilježenjem bioelektričnih potencijala srca koje kuca. Kontrakciji srca prethodi ekscitacija miokarda, praćena kretanjem iona kroz membranu miokardijalne stanice, zbog čega se mijenja potencijalna razlika između vanjske i unutarnje površine membrane. Mjerenja pomoću mikroelektroda pokazuju da je promjena potencijala oko 100 mV. U normalnim uvjetima Dijelovi ljudskog srca obuhvaćeni su ekscitacijom sekvencijalno, stoga se na površini srca bilježi promjenjiva razlika potencijala između već ekscitiranih i još nepobuđenih područja. Zbog električne vodljivosti tjelesnih tkiva ovi se električni procesi mogu detektirati i postavljanjem elektroda na površinu tijela, gdje promjena potencijalne razlike doseže 1-3 mV.

Eksperimentalna elektrofiziološka istraživanja srca provedena su još u 19. stoljeću, no uvođenje metode u medicinu počelo je nakon Einthovenovih istraživanja 1903.-1924., koji je pomoću galvanometra niske inercije razvio oznaku elemenata snimljenu krivulju, standardni sustav registracije i glavne kriterije ocjenjivanja.

Visok sadržaj informacija i relativna tehnička jednostavnost metode, njezina sigurnost i odsutnost bilo kakvih neugodnosti za pacijenta osigurali su široku upotrebu EKG-a u medicini i fiziologiji. Glavne komponente suvremenog elektrokardiografa su pojačalo, galvanometar i uređaj za snimanje. Prilikom snimanja promjenjivog obrasca distribucije električnih potencijala na pokretnom papiru dobiva se krivulja - elektrokardiogram (EKG), s oštrim i zaobljenim zupcima, koji se ponavljaju tijekom svake sistole. Zubi se obično označavaju latiničnim slovima P, Q, R, S, T i U.

Prvi od njih povezan je s aktivnošću atrija, preostali zubi povezani su s aktivnošću ventrikula srca. Oblik zuba u različitim izvodima je različit. Snimanje EKG-a kod različitih osoba postiže se korištenjem standardnih uvjeta registracije: načinom postavljanja elektroda na kožu udova i prsa (obično se koristi 12 odvoda), određenim osjetljivošću uređaja (1 mm = 0,1 mV) i brzinom kretanja papira (25 ili 50 mm/sek.) . Ispitanik je u ležećem položaju, u uvjetima mirovanja. Pri analizi EKG-a procjenjuju se prisutnost, veličina, oblik i širina valova te razmaci između njih i na temelju toga prosuđuju karakteristike električnih procesa u srcu u cjelini i, u određenoj mjeri, električna aktivnost ograničenijih područja srčanog mišića.

U medicini ima EKG najveća vrijednost za prepoznavanje poremećaja srčanog ritma, kao i za otkrivanje infarkta miokarda i nekih drugih bolesti. Međutim, EKG promjene odražavaju samo prirodu poremećaja električnih procesa i nisu strogo specifične za određenu bolest. Promjene EKG-a mogu se pojaviti ne samo kao posljedica bolesti, već i pod utjecajem normalne dnevne aktivnosti, unosa hrane, liječenja lijekovima i drugih razloga. Dakle, dijagnozu postavlja liječnik ne EKG-om, već kombinacijom kliničkih i laboratorijskih znakova bolesti. Dijagnostičke mogućnosti povećavaju se usporedbom niza sekvencijalno snimljenih EKG-a u razmaku od nekoliko dana ili tjedana. Elektrokardiograf se također koristi u kardiomonitorima - uređajima za danonoćno automatsko praćenje stanja teških bolesnika - te za telemetrijsko praćenje stanja radnog čovjeka - u kliničkoj, sportskoj i svemirskoj medicini, što osigurava posebnim metodama nanošenja elektroda i radijskom komunikacijom između galvanometra i uređaja za snimanje.

Bioelektrična aktivnost srca može se zabilježiti i na drugi način. Razlika potencijala karakterizirana je veličinom i smjerom specifičnim za određeni trenutak, to jest, ona je vektor i može se konvencionalno prikazati strelicom koja zauzima određeni položaj u prostoru. Karakteristike ovog vektora mijenjaju se tijekom srčanog ciklusa tako da njegova početna točka ostaje stacionarna, a završna točka opisuje složenu zatvorenu krivulju. Kada se projicira na ravninu, ova krivulja izgleda kao niz petlji i naziva se vektorkardiogram (VCG). Otprilike, može se konstruirati grafički na temelju EKG-a u različitim odvodima. Može se dobiti i izravno pomoću posebnog uređaja - vektorkardiografa, čiji je uređaj za snimanje katodna cijev, a za uklanjanje se koriste dva para elektroda postavljenih na bolesnika u odgovarajućoj ravnini.

Promjenom položaja elektroda moguće je dobiti VCG u različitim ravninama i dobiti potpunije prostorno razumijevanje prirode električnih procesa. U nekim slučajevima, vektorkardiografija nadopunjuje elektrofiziološke studije, kao npr dijagnostička metoda. Proučavanje elektrofizioloških osnova i kliničke primjene elektrofizioloških istraživanja i vektorkardiografije, usavršavanje uređaja i metoda snimanja predmet je posebne znanstvene grane medicine - elektrokardiologije.

U veterini se elektrokardiografija koristi kod velikih i malih životinja za dijagnosticiranje promjena na srcu koje nastaju kao posljedica nekih nezaraznih ili zaraznih bolesti. Uz pomoć elektrokardiografije kod životinja se utvrđuju poremećaji srčanog ritma, proširenje srčanih komora i druge promjene na srcu. Elektrokardiografija vam omogućuje praćenje učinka lijekova koji se koriste ili testiraju na srčani mišić životinje.

Ultrazvuk je područje fizike i tehnologije koje radi s visokofrekventnim zvučnim valovima. Glavni uvjet je da frekvencija vibracija bude iznad 20 kHz, odnosno 20 tisuća vibracija u sekundi. Ljudsko uho može osjetiti vibracije do najviše 18 kHz, pa su ultrazvučni valovi za nas nečujni. Ultrazvučni valovi imaju ogroman broj medicinskih i industrijskih primjena. Koriste se u alatima za rezanje, čišćenje, miješanje, provjeru i lemljenje.

Ultrazvučni valovi mogu se stvoriti na tri glavna načina: isporukom naizmjenična struja kroz kvarcni kristal; mehanički - pomoću posebne sirene (trube); djelovanjem magnetskog polja na šuplju metalnu šipku.

Davne 1890. godine Pierre Curie otkrio je prvu metodu proizvodnje ultrazvučnih vibracija. Tijekom Drugog svjetskog rata ultrazvuk je pronašao svoju prvu primjenu - za otkrivanje podmornica pod vodom pomoću akustičnog sonara. Ultrazvučni valovi danas imaju mnoge važne primjene.

U medicini je ultrazvuk otkrio vrlo široka primjena. Ultrazvučni pregled ili ultrazvuk je način pregleda unutarnjih organa pacijenta bez operacije ili zračenja. x-zrake. Ultrazvuk je pregled posebnom sondom koja se postavlja na površinu kože i emitira niskoenergetske ultrazvučne valove u tijelo. Reflektirajući se od različitih tkiva, valovi se vraćaju u sondu, gdje se pretvaraju u električni signal, koji se zatim prikazuje na monitoru. Ultrazvukom se mogu otkriti tumori, dijagnosticirati bolesti žučnog mjehura, bubrega, jetre i nekih drugih organa. Osim toga, ultrazvuk se koristi za dijagnosticiranje statusa razvoja djeteta tijekom trudnoće.

Energija ultrazvuka veće snage može se koristiti za zagrijavanje tkiva unutar tijela. Ova metoda se može koristiti za liječenje artritisa, burzitisa, mišićne distrofije i drugih tkiva. U stomatologiji se ultrazvuk koristi za čišćenje zuba od kamenca.

Još jedno važno svojstvo ultrazvuka, sposobnost stvaranja milijuna malih mjehurića u tekućini, omogućuje njegovu upotrebu za čišćenje dijelova. Ovaj proces se naziva kavitacija. Koristi se za čišćenje lopatica brodskog propelera, kirurških instrumenata i drugih predmeta gdje je to potrebno visoki stupanjčišćenje.

Tehnika slična kavitaciji omogućuje korištenje ultrazvuka za mehaničku obradu raznih tvrdih materijala, čak i čelika i dijamanata. Tekućina i abrazivni materijal ultrazvukom se pretvaraju u kontinuirani tok koji je sposoban rezati materijale. Ova se tehnologija čak koristi i za bušenje stijena.

Ultrazvuk je pronašao još jednu primjenu u području dijagnostike istrošenosti i nedostataka metalnih proizvoda. Mlaz ultrazvučnih valova poslan u dio reflektira se od pukotina i nepravilnosti natrag do emitera. Ova vam značajka omogućuje pregled dijelova vozila, strojeva i struktura na skrivene i opasne nedostatke.

Uz gore navedene primjene, ultrazvučni valovi se također koriste za bojanje, miješanje tekućina, lemljenje metala te u daljinskim upravljačima i protuprovalnim alarmima.

Ultrazvuk predstavlja longitudinalne valove koji imaju frekvenciju osciliranja veću od 20 kHz. To je više od frekvencije vibracija koje percipira ljudski slušni aparat. Osoba može percipirati frekvencije u rasponu od 16-20 KHz, nazivaju se zvukom. Ultrazvučni valovi izgledaju kao niz kondenzacija i razrjeđivanja tvari ili medija. Zbog svojih svojstava imaju široku primjenu u mnogim područjima.

Što je to

Ultrazvučni raspon uključuje frekvencije u rasponu od 20 tisuća do nekoliko milijardi herca. To su visokofrekventne vibracije koje su izvan dometa čujnosti ljudskog uha. Međutim, neke vrste životinja prilično dobro percipiraju ultrazvučne valove. To su dupini, kitovi, štakori i drugi sisavci.

Po svojim fizikalnim svojstvima ultrazvučni valovi su elastični, pa se ne razlikuju od zvučnih valova. Zbog toga je razlika između zvučnih i ultrazvučnih vibracija vrlo proizvoljna, jer ovisi o subjektivnoj percepciji sluha osobe i jednaka je gornjoj razini čujnog zvuka.

Ali prisutnost viših frekvencija, a time i kratke valne duljine, daje ultrazvučnim vibracijama određena svojstva:

• Ultrazvučne frekvencije imaju različite brzine kretanja kroz različite tvari, zbog čega je moguće s velikom točnošću odrediti svojstva procesa koji su u tijeku, specifični toplinski kapacitet plinova, kao i karakteristike krutine.
• Valovi značajnog intenziteta imaju određene učinke koji su podložni nelinearnoj akustici.
• Kada se ultrazvučni valovi kreću značajnom snagom u tekućem mediju, javlja se fenomen akustične kavitacije. Ova pojava je vrlo važna, jer kao rezultat nastaje polje mjehurića, koji nastaju od submikroskopskih čestica plina ili pare u vodenom ili drugom mediju. Pulsiraju određenom frekvencijom i zatvaraju se pod ogromnim lokalnim pritiskom. To stvara sferne udarne valove, što dovodi do pojave mikroskopskih akustičnih strujanja. Koristeći ovaj fenomen znanstvenici su naučili čistiti kontaminirane dijelove, kao i stvarati torpeda koja se kreću u vodi. veća brzina zvuk.
• Ultrazvuk se može fokusirati i koncentrirati, omogućujući stvaranje zvučnih uzoraka. Ovo se svojstvo uspješno koristi u holografiji i zvučnoj viziji.
• Ultrazvučni val može djelovati kao difrakcijska rešetka.

Svojstva

Ultrazvučni valovi su po svojstvima slični zvučnim valovima, ali imaju i specifične značajke:

• Kratke valne duljine. Čak i za nisku granicu, duljina je manja od nekoliko centimetara. Tako mala duljina dovodi do radijalne prirode kretanja ultrazvučnih vibracija. Neposredno uz emiter, val putuje u obliku snopa, koji se približava parametrima emitera. Međutim, našavši se u nehomogenom okruženju, zraka se kreće poput zrake svjetlosti. Također se može reflektirati, raspršiti, prelomiti.
• Period osciliranja je kratak, što omogućuje korištenje ultrazvučnih vibracija u obliku impulsa.
• Ultrazvuk se ne čuje i ne stvara iritantan učinak.
• Izlaganjem ultrazvučnim vibracijama na određenim medijima mogu se postići specifični učinci. Na primjer, možete stvoriti lokalno grijanje, otplinjavanje, dezinfekciju okoliša, kavitaciju i mnoge druge učinke.

Princip rada

Za stvaranje ultrazvučnih vibracija koriste se različiti uređaji:

• Mehanički, gdje je izvor energija tekućine ili plina.
• Elektromehanički, gdje se ultrazvučna energija stvara iz električne energije.

Zviždaljke i sirene koje pokreće zrak ili tekućina mogu djelovati kao mehanički emiteri. Oni su praktični i jednostavni, ali imaju svoje nedostatke. Dakle, njihova učinkovitost je u rasponu od 10-20 posto. Oni stvaraju širok spektar frekvencija s nestabilnom amplitudom i frekvencijom. To dovodi do činjenice da se takvi uređaji ne mogu koristiti u uvjetima u kojima je potrebna točnost. Najčešće se koriste kao signalni uređaji.

Elektromehanički uređaji koriste princip piezoelektričnog efekta. Njegova je osobitost da kada se električni naboji formiraju na stranama kristala, on se skuplja i rasteže. Zbog toga se stvaraju oscilacije s frekvencijom koja ovisi o razdoblju promjene potencijala na površinama kristala.

Osim pretvarača koji se temelje na piezoelektričnom efektu, mogu se koristiti i magnetostrikcijski pretvarači. Koriste se za stvaranje snažnog ultrazvučnog snopa. Jezgra, koja je izrađena od magnetostriktivnog materijala, smještena u vodljivi namot, mijenja vlastitu duljinu prema obliku električnog signala koji ulazi u namot.

Primjena

Ultrazvuk se široko koristi u raznim područjima.

Najčešće se koristi u sljedećim područjima:

• Dobivanje podataka o određenoj tvari.
• Obrada i prijenos signala.
• Utjecaj na tvar.

Tako uz pomoć ultrazvučnih valova proučavaju:

• Molekularni procesi u različitim strukturama.
• Određivanje koncentracije tvari u otopinama.
• Određivanje sastava, karakteristika čvrstoće materijala i tako dalje.

U ultrazvučnoj obradi često se koristi metoda kavitacije:

• Metalizacija.
• Ultrazvučno čišćenje.
• Otplinjavanje tekućina.
• Disperzija.
• Primanje aerosola.
• Ultrazvučna sterilizacija.
• Uništavanje mikroorganizama.
• Intenziviranje elektrokemijskih procesa.

Pod utjecajem ultrazvučnih valova u industriji se izvode sljedeće tehnološke operacije:

• Zgrušavanje.
• Izgaranje u ultrazvučnom okruženju.
• Sušenje.
• Zavarivanje.

U medicini se ultrazvučni valovi koriste u terapiji i dijagnostici. Dijagnostika uključuje metode lociranja pomoću pulsnog zračenja. To uključuje ultrazvučnu kardiografiju, ehoencefalografiju i niz drugih metoda. U terapiji se ultrazvučni valovi koriste kao metode koje se temelje na toplinskom i mehaničkom djelovanju na tkivo. Na primjer, tijekom operacija često se koristi ultrazvučni skalpel.

Ultrazvučne vibracije također izvode:

• Mikromasaža tkivnih struktura pomoću vibracija.
• Stimulacija regeneracije stanica, kao i međustanične izmjene.
• Povećana propusnost tkivnih membrana.

Ultrazvuk može djelovati na tkivo inhibicijom, stimulacijom ili destrukcijom. Sve to ovisi o primijenjenoj dozi ultrazvučnih vibracija i njihovoj snazi. Međutim, ne smiju svi dijelovi ljudskog tijela koristiti takve valove. Dakle, uz određeni oprez, djeluju na srčani mišić i niz endokrinih organa. Mozak, vratni kralješci, skrotum i niz drugih organa uopće nisu zahvaćeni.

Ultrazvučne vibracije se koriste u slučajevima kada je nemoguće koristiti X-zrake u:

• Traumatologija koristi metodu ehografije kojom se lako otkriva unutarnje krvarenje.
• U opstetriciji valovi se koriste za procjenu razvoja fetusa, kao i njegovih parametara.
• Kardiologija vam omogućuju ispitivanje kardiovaskularnog sustava.

Ultrazvuk u budućnosti

Trenutno se ultrazvuk široko koristi u razna područja, ali će u budućnosti naći još više primjena. Već danas planiramo stvoriti uređaje koji su fantastični za današnjicu.

• Ultrazvučna tehnologija akustičnog holograma razvija se u medicinske svrhe. Ova tehnologija uključuje raspored mikročestica u prostoru kako bi se stvorila potrebna slika.
• Znanstvenici rade na stvaranju tehnologije za beskontaktne uređaje koji će zamijeniti uređaje osjetljive na dodir. Na primjer, već su stvoreni gaming uređaji koji prepoznaju ljudske pokrete bez izravnog kontakta. Razvijaju se tehnologije koje uključuju stvaranje nevidljivih gumba koji se mogu opipati i kontrolirati rukama. Razvoj takvih tehnologija omogućit će stvaranje beskontaktnih pametnih telefona ili tableta. Osim toga, ova će tehnologija proširiti mogućnosti virtualne stvarnosti.
• Uz pomoć ultrazvučnih valova već je moguće natjerati male predmete da levitiraju. U budućnosti bi se mogli pojaviti strojevi koji će lebdjeti iznad tla zahvaljujući valovima i, u nedostatku trenja, kretati se ogromnom brzinom.
• Znanstvenici sugeriraju da će u budućnosti ultrazvuk naučiti slijepe ljude da vide. Ovo povjerenje temelji se na činjenici da šišmiši prepoznaju predmete pomoću reflektiranih ultrazvučnih valova. Već je napravljena kaciga koja reflektirane valove pretvara u zvučni zvuk.
• Već danas ljudi očekuju vađenje minerala u svemiru, jer tamo je sve. Tako su astronomi pronašli dijamantni planet pun dragog kamenja. Ali kako se takvi čvrsti materijali mogu iskopavati u svemiru? Ultrazvuk je taj koji će pomoći u bušenju gustih materijala. Takvi su procesi sasvim mogući čak iu odsutnosti atmosfere. Takve tehnologije bušenja omogućit će prikupljanje uzoraka, provođenje istraživanja i vađenje minerala tamo gdje se to danas smatra nemogućim.

Ako bilo koje tijelo oscilira u elastičnom sredstvu brže nego što medij ima vremena optjecati oko njega, njegovo kretanje ili sabija ili razrjeđuje medij. Slojevi visokog i niskog tlaka raspršuju se s tijela koje oscilira u svim smjerovima i tvore zvučne valove. Ako vibracije tijela koje stvara val slijede jedna drugu ne manje od 16 puta u sekundi, ne češće od 18 tisuća puta u sekundi, onda ih ljudsko uho čuje.

Frekvencije između 16 i 18 000 Hz, koje ljudski slušni aparat može percipirati, obično se nazivaju zvučnim frekvencijama, npr. cviljenje komarca »10 kHz. Ali zrak, dubine mora i utroba zemlje ispunjen zvukovima koji leže ispod i iznad ovog raspona - infra i ultrazvuk. U prirodi se ultrazvuk nalazi kao sastavni dio mnogih prirodnih zvukova: u šumu vjetra, slapova, kiše, morskih oblutaka koje valovi kotrljaju iu grmljavini. Mnogi sisavci, poput mačaka i pasa, imaju sposobnost percipiranja ultrazvuka s frekvencijom do 100 kHz, a sposobnosti lociranja šišmiša, noćnih insekata i morskih životinja svima su dobro poznate. Postojanje nečujnih zvukova otkriveno je razvojem akustike u potkraj XIX stoljeća. U isto vrijeme počinju i prva istraživanja ultrazvuka, ali su temelji njegove primjene postavljeni tek u prvoj trećini 20. stoljeća.

Donja granica ultrazvučnog područja naziva se elastičnim vibracijama s frekvencijom od 18 kHz. Gornja granica ultrazvuka određena je prirodom elastični valovi, koji se može širiti samo pod uvjetom da je valna duljina znatno veća od srednjeg slobodnog puta molekula (u plinovima) ili međuatomskih udaljenosti (u tekućinama i plinovima). U plinovima je gornja granica »106 kHz, u tekućinama i čvrste tvari ah »1010 kHz. U pravilu se frekvencije do 106 kHz nazivaju ultrazvukom. Više frekvencije se obično nazivaju hiperzvuk.

Ultrazvučni valovi se po svojoj prirodi ne razlikuju od valova u čujnom području i podložni su istom fizikalni zakoni. Ali ultrazvuk ima specifične značajke koje su odredile njegovu široku primjenu u znanosti i tehnologiji. Evo glavnih:

• Kratke valne duljine. Za najniže ultrazvučno područje, valna duljina ne prelazi nekoliko centimetara u većini medija. Kratka valna duljina određuje prirodu zračenja širenja ultrazvučnih valova. U blizini odašiljača ultrazvuk se širi u obliku zraka slične veličine kao i odašiljač. Kada udari u nehomogenosti u mediju, ultrazvučna zraka se ponaša kao svjetlosna zraka, doživljava refleksiju, lom i raspršenje, što omogućuje formiranje zvučne slike u optički neprozirnom mediju koristeći čisto optičke efekte (fokusiranje, difrakcija, itd.)
• Kratak period oscilacije, koji omogućuje emitiranje ultrazvuka u obliku impulsa i provođenje precizne vremenske selekcije propagirajućih signala u mediju.
• Mogućnost dobivanja visokih vrijednosti energije vibracija pri niskoj amplitudi, jer energija vibracije proporcionalna je kvadratu frekvencije. To vam omogućuje stvaranje ultrazvučnih zraka i polja visoka razina energije bez potrebe za velikom opremom.
• U ultrazvučnom polju razvijaju se značajne akustične struje. Dakle, utjecaj ultrazvuka na okoliš dovodi do specifičnih učinaka: fizikalnih, kemijskih, bioloških i medicinskih. Kao što su kavitacija, zvučni kapilarni učinak, disperzija, emulzifikacija, otplinjavanje, dezinfekcija, lokalno grijanje i mnogi drugi.
• Ultrazvuk je nečujan i ne stvara nelagodu operativnom osoblju.

Povijest ultrazvuka. Tko je otkrio ultrazvuk?

Pozornost prema akustici bila je potaknuta potrebama mornarica vodeće sile – Engleska i Francuska jer akustika je jedina vrsta signala koja može putovati daleko u vodi. Godine 1826 francuski znanstvenik Colladon odredio brzinu zvuka u vodi. Colladonov eksperiment smatra se rođenjem moderne hidroakustike. Podvodno zvono u Ženevskom jezeru udareno je uz istovremeno paljenje baruta. Bljesak od baruta opazio je Colladon na udaljenosti od 10 milja. Također je čuo zvuk zvona pomoću podvodne slušne cijevi. Mjerenjem vremenskog intervala između ova dva događaja, Colladon je izračunao brzinu zvuka na 1435 m/sek. Razlika u odnosu na moderne proračune je samo 3 m/sek.

U SAD-u je 1838. prvi put zvukom određen profil morskog dna za potrebe polaganja telegrafskog kabela. Izvor zvuka, kao u Colladonovom eksperimentu, bilo je zvono koje se čulo pod vodom, a prijemnik su bile velike slušne cijevi spuštene preko boka broda. Rezultati eksperimenta bili su razočaravajući. Zvuk zvona (kao, uostalom, i prasak barutnih čahura u vodi) dao je preslab odjek, gotovo nečujan među ostalim šumovima mora. Bilo je potrebno ići u područje viših frekvencija, omogućujući stvaranje usmjerenih zvučnih zraka.

Prvi generator ultrazvuka izradio 1883. Englez Francis Galton. Ultrazvuk je nastao poput zviždaljke na oštrici noža kada puhnete u nju. Ulogu takvog vrha u Galtonovoj zviždaljci igrao je cilindar s oštrim rubovima. Zrak ili drugi plin koji je pod pritiskom izlazio kroz prstenastu mlaznicu promjera jednakog rubu cilindra naletio je na rub i dolazilo je do visokofrekventnih oscilacija. Puhanjem vodika u zviždaljku bilo je moguće dobiti oscilacije do 170 kHz.

Godine 1880 Pierre i Jacques Curie došao do otkrića koje je bilo odlučujuće za ultrazvučnu tehnologiju. Braća Curie primijetila su da kada se pritisne kvarcni kristal, električno punjenje, izravno proporcionalna sili primijenjenoj na kristal. Ovaj fenomen je nazvan "piezoelektricitet" od grčke riječi koja znači "pritisnuti". Također su demonstrirali inverzni piezoelektrični učinak, koji se dogodio kada se na kristal primijenio električni potencijal koji se brzo mijenjao, uzrokujući njegovo vibriranje. Odsada pa nadalje tehnička izvedivost proizvodnja ultrazvučnih emitera i prijemnika malih dimenzija.

Smrt Titanica od sudara s santom leda i potreba borbe protiv novih oružja - podmornica - zahtijevali su brzi razvoj ultrazvučne hidroakustike. Godine 1914., francuski fizičar Paul Langevin zajedno s talentiranim ruskim znanstvenikom emigrantom Konstantinom Vasiljevičem Šilovskim prvi su razvili sonar koji se sastoji od ultrazvučnog odašiljača i hidrofona – prijemnika ultrazvučnih vibracija, temeljen na piezoelektričnom efektu. Sonar Langevin - Shilovsky, bio je prvi ultrazvučni uređaj, koristi se u praksi. U isto vrijeme, ruski znanstvenik S.Ya Sokolov razvio je osnove ultrazvučne detekcije grešaka u industriji. Godine 1937. njemački psihijatar Karl Dussick, zajedno sa svojim bratom fizičarom Friedrichom, prvi je upotrijebio ultrazvuk za otkrivanje tumora na mozgu, no rezultati koje su dobili pokazali su se nepouzdanima. U medicinskoj praksi ultrazvuk se počeo primjenjivati ​​tek 50-ih godina 20. stoljeća u SAD-u.

Primanje ultrazvuka.

Odašiljači ultrazvuka mogu se podijeliti u dvije velike skupine:

1) Oscilacije se pobuđuju preprekama na putu struje plina ili tekućine ili prekidom struje plina ili tekućine. Koriste se u ograničenoj mjeri, uglavnom za dobivanje snažnog ultrazvuka u plinovitom okruženju.

2) Oscilacije se pobuđuju transformacijom u mehaničke vibracije struje ili napona. Većina ultrazvučnih uređaja koristi emitere ove skupine: piezoelektrične i magnetostrikcijske pretvarače.

Uz pretvornike koji se temelje na piezoelektričnom učinku, za proizvodnju snažnog ultrazvučnog snopa koriste se magnetostrikcijski pretvornici. Magnetostrikcija je promjena veličine tijela kada se promijeni njihovo magnetsko stanje. Jezgra od magnetostriktivnog materijala smještena u vodljivi namot mijenja svoju duljinu u skladu s oblikom strujnog signala koji prolazi kroz namot. Ovaj fenomen, koji je 1842. godine otkrio James Joule, karakterističan je za feromagnete i ferite. Najčešće korišteni magnetostrikcijski materijali su legure na bazi nikla, kobalta, željeza i aluminija. Najveći intenzitet ultrazvučnog zračenja može se postići permendur legurom (49% Co, 2% V, ostatak Fe), koja se koristi u snažnim ultrazvučnim emiterima. Posebno one koje proizvodi naša tvrtka.

Primjena ultrazvuka.

Različite primjene ultrazvuka mogu se podijeliti u tri područja:

• dobivanje informacija o tvari
• učinak na tvar
• obrada i prijenos signala

Ovisnost brzine širenja i slabljenja zvučnih valova o svojstvima tvari i procesima koji se u njima odvijaju koristi se u sljedećim studijama:

• studiranje molekularni procesi u plinovima, tekućinama i polimerima
• proučavanje strukture kristala i drugih čvrstih tijela
• kontrola kemijskih reakcija, faznih prijelaza, polimerizacije itd.
• određivanje koncentracije otopine
• određivanje karakteristika čvrstoće i sastava materijala
• određivanje prisutnosti nečistoća
• određivanje brzine protoka tekućine i plina

Informacije o molekularna struktura tvar omogućuje mjerenje brzine i koeficijenta apsorpcije zvuka u njoj. To vam omogućuje mjerenje koncentracije otopina i suspenzija u pulpama i tekućinama, praćenje napretka ekstrakcije, polimerizacije, starenja i kinetike kemijskih reakcija. Točnost određivanja sastava tvari i prisutnosti nečistoća pomoću ultrazvuka vrlo je visoka i iznosi djelić postotka.

Mjerenje brzine zvuka u čvrstim tijelima omogućuje određivanje karakteristika elastičnosti i čvrstoće konstrukcijskih materijala. Ova neizravna metoda određivanja čvrstoće prikladna je zbog svoje jednostavnosti i mogućnosti korištenja u stvarnim uvjetima.

Ultrazvučni analizatori plina prate nakupljanje opasnih nečistoća. Ovisnost brzine ultrazvuka o temperaturi koristi se za beskontaktnu termometriju plinova i tekućina.

Ultrazvučni mjerači protoka koji rade na Dopplerovom efektu temelje se na mjerenju brzine zvuka u pokretnim tekućinama i plinovima, uključujući nehomogene (emulzije, suspenzije, pulpe). Slična se oprema koristi za određivanje brzine i protoka krvi u kliničkim studijama.

Velika skupina mjernih metoda temelji se na refleksiji i raspršenju ultrazvučnih valova na granicama medija. Ove metode omogućuju vam točno određivanje položaja stranih tijela u okolišu i koriste se u područjima kao što su:

• sonar
• ispitivanje bez razaranja i otkrivanje grešaka
• medicinska dijagnostika
• određivanje razine tekućina i krutih tvari u zatvorenim spremnicima
• određivanje veličine proizvoda
• vizualizacija zvučnih polja - zvučna vizija i akustična holografija

Refleksija, refrakcija i sposobnost fokusiranja ultrazvuka koriste se u ultrazvučnoj detekciji grešaka, u ultrazvučnim akustičnim mikroskopima, u medicinskoj dijagnostici i za proučavanje makronehomogenosti tvari. Prisutnost nehomogenosti i njihove koordinate određuju se reflektiranim signalima ili strukturom sjene.

Metode mjerenja koje se temelje na ovisnosti parametara rezonantnog titrajnog sustava o svojstvima medija koji ga opterećuje (impedancija) koriste se za kontinuirano mjerenje viskoznosti i gustoće tekućina, te za mjerenje debljine dijelova kojima se može pristupiti samo s jedne strane. Isti princip je u osnovi ultrazvučnih mjerača tvrdoće, mjerača razine i prekidača razine. Prednosti ultrazvučnih metoda ispitivanja: kratko vrijeme mjerenja, mogućnost kontrole eksplozivnih, agresivnih i toksičnih sredina, bez utjecaja instrumenta na kontroliranu okolinu i procese.

Djelovanje ultrazvuka na tvar.

Učinak ultrazvuka na tvar, što dovodi do nepovratnih promjena u njoj, naširoko se koristi u industriji. Istodobno, mehanizmi djelovanja ultrazvuka različiti su za različita okruženja. U plinovima, glavni čimbenik djelovanja su zvučna strujanja, koja ubrzavaju procese prijenosa topline i mase. Štoviše, učinkovitost ultrazvučnog miješanja znatno je veća od konvencionalnog hidrodinamičkog miješanja, jer granični sloj ima manju debljinu i, kao posljedicu, veći temperaturni ili koncentracijski gradijent. Ovaj se učinak koristi u procesima kao što su:

• ultrazvučno sušenje
• izgaranje u ultrazvučnom polju
• aerosolna koagulacija

U ultrazvučnoj obradi tekućina glavni radni faktor je kavitacija . Na efektu kavitacije temelje se sljedeći tehnološki procesi:

• ultrazvučno čišćenje
• metalizacija i lemljenje
• zvučno-kapilarni učinak - prodiranje tekućina u najmanje pore i pukotine. Koristi se za impregnaciju poroznih materijala i javlja se tijekom bilo koje ultrazvučne obrade čvrstih tvari u tekućinama.
• kristalizacija
• intenziviranje elektrokemijskih procesa
• dobivanje aerosola
• uništavanje mikroorganizama i ultrazvučna sterilizacija instrumenata

Akustična strujanja- jedan od glavnih mehanizama utjecaja ultrazvuka na materiju. Uzrokuje ga apsorpcija ultrazvučne energije u tvari i graničnom sloju. Akustična strujanja razlikuju se od hidrodinamičkih strujanja malom debljinom graničnog sloja i mogućnošću njegovog stanjivanja s povećanjem frekvencije titranja. To dovodi do smanjenja debljine temperaturnog ili koncentracijskog graničnog sloja i povećanja temperaturnih ili koncentracijskih gradijenata koji određuju brzinu prijenosa topline ili mase. To pomaže ubrzati procese izgaranja, sušenja, miješanja, destilacije, difuzije, ekstrakcije, impregnacije, sorpcije, kristalizacije, otapanja, otplinjavanja tekućina i talina. U potoku sa visoka energija utjecaj akustičnog vala provodi se zahvaljujući energiji samog toka, mijenjanjem njegove turbulencije. U tom slučaju, akustična energija može biti samo djelić postotka energije protoka.

Kada zvučni val visokog intenziteta prolazi kroz tekućinu, nastaje tzv akustična kavitacija . U intenzivnom zvučnom valu, tijekom poluperioda razrjeđivanja, pojavljuju se kavitacijski mjehurići, koji se oštro kolabiraju kada se kreću u područje visoki krvni tlak. U području kavitacije nastaju snažni hidrodinamički poremećaji u obliku mikroudarnih valova i mikrostrujanja. Osim toga, kolaps mjehurića prati snažno lokalno zagrijavanje tvari i oslobađanje plina. Takva izloženost dovodi do uništenja čak i tako izdržljivih tvari kao što su čelik i kvarc. Taj se učinak koristi za raspršivanje krutih tvari, proizvodnju finih emulzija tekućina koje se ne miješaju, pobuđivanje i ubrzavanje kemijskih reakcija, uništavanje mikroorganizama i ekstrakciju enzima iz životinjskih i biljnih stanica. Kavitacija također određuje takve učinke kao što je slab sjaj tekućine pod utjecajem ultrazvuka - sonoluminiscencija , i abnormalno duboko prodiranje tekućine u kapilare - sonokapilarni učinak .

Kavitacijska disperzija kristala kalcijevog karbonata (kamenac) osnova je akustičnih uređaja protiv kamenca. Pod utjecajem ultrazvuka čestice u vodi se cijepaju, njihove prosječne veličine smanjuju se od 10 do 1 mikrona, povećava se njihov broj i ukupna površina čestica. To dovodi do prijenosa procesa stvaranja kamenca s površine za izmjenu topline izravno u tekućinu. Ultrazvuk također djeluje na formirani sloj kamenca, stvarajući u njemu mikropukotine koje doprinose odlamanju komadića kamenca s površine izmjenjivača topline.

U ultrazvučnim instalacijama za čišćenje, uz pomoć kavitacije i mikrostrujanja koja ona stvara, uklanjaju se zagađivači, kako tvrdo vezani za površinu, kao što su kamenac, kamenac, neravnine, tako i meki zagađivači, kao što su masni filmovi, prljavština itd. Isti se učinak koristi za intenziviranje elektrolitičkih procesa.

Pod utjecajem ultrazvuka pojavljuje se takav neobičan učinak kao akustična koagulacija, tj. konvergencija i uvećanje lebdećih čestica u tekućini i plinu. Fizikalni mehanizam ove pojave još nije potpuno razjašnjen. Akustična koagulacija se koristi za taloženje industrijske prašine, dima i magle na frekvencijama niskim za ultrazvuk, do 20 kHz. Moguće je da se na tom učinku temelje blagotvorni učinci zvonjave crkvenih zvona.

Mehanička obrada čvrstih tvari pomoću ultrazvuka temelji se na sljedećim učincima:

• smanjenje trenja između površina tijekom ultrazvučnih vibracija jedne od njih
• smanjenje granice razvlačenja ili plastične deformacije pod utjecajem ultrazvuka
• ojačanje i smanjenje zaostalih naprezanja u metalima pod utjecajem alata s ultrazvučnom frekvencijom
• Kombinirani učinci statičke kompresije i ultrazvučnih vibracija koriste se u ultrazvučnom zavarivanju

Postoje četiri vrste obrade ultrazvukom:

• dimenzionalna obrada dijelova od tvrdih i krhkih materijala
• rezanje teško rezljivih materijala ultrazvučnom aplikacijom na rezni alat
• skidanje ivica u ultrazvučnoj kupki
• mljevenje viskoznih materijala uz ultrazvučno čišćenje brusne ploče

Učinci ultrazvuka na biološke objekte uzrokuje niz učinaka i reakcija u tjelesnim tkivima, što se široko koristi u ultrazvučnoj terapiji i kirurgiji. Ultrazvuk je katalizator koji ubrzava uspostavljanje ravnotežnog, s fiziološke točke gledišta, stanja organizma, tj. zdravo stanje. Ultrazvuk ima mnogo veći učinak na bolesna tkiva nego na zdrava. Također se koristi ultrazvučno raspršivanje lijekova za inhalaciju. Ultrazvučna kirurgija temelji se na sljedećim učincima: destrukciji tkiva samim fokusiranim ultrazvukom i primjeni ultrazvučnih vibracija na rezni kirurški instrument.

Ultrazvučni uređaji služe za pretvorbu i analognu obradu elektroničkih signala te za upravljanje svjetlosnim signalima u optici i optoelektronici. Ultrazvuk male brzine koristi se u linijama kašnjenja. Kontrola optičkih signala temelji se na difrakciji svjetlosti ultrazvukom. Jedna od vrsta takve difrakcije, takozvana Braggova difrakcija, ovisi o valnoj duljini ultrazvuka, što omogućuje izolaciju uskog frekvencijskog intervala od širokog spektra svjetlosnog zračenja, tj. filter svjetla.

Ultrazvuk je izuzetno zanimljiva stvar a može se pretpostaviti da mnoge njegove mogućnosti praktična aplikacija su još nepoznati čovječanstvu. Volimo i poznajemo ultrazvuk i rado ćemo razgovarati o svim idejama vezanim uz njegovu primjenu.

Gdje se koristi ultrazvuk - sažeta tablica

Naša tvrtka, Koltso-Energo LLC, bavi se proizvodnjom i ugradnjom akustičnih uređaja protiv kamenca "Acoustic-T". Uređaji koje proizvodi naša tvrtka odlikuju se izuzetno visokom razinom ultrazvučnog signala, što im omogućuje rad na kotlovima bez pripreme vode i parno-vodenim kotlovima s arteškom vodom. Ali sprječavanje kamenca vrlo je mali dio onoga što ultrazvuk može učiniti. Ovaj nevjerojatni prirodni alat ima ogromne mogućnosti i želimo vam reći o njima. Zaposlenici naše tvrtke godinama su radili u vodećim ruskim poduzećima koja se bave akustikom. Znamo puno o ultrazvuku. A ako se odjednom pojavi potreba za korištenjem ultrazvuka u vašoj tehnologiji,

ULTRAZVUČNO ZRAČENJE

Mehanički valovi čija frekvencija titranja prelazi 20 000 Hz nazivaju se ultrazvučno zračenje. Posljednjih godina ovo zračenje postalo je rašireno u medicini za dijagnostiku patoloških stanja i za liječenje bolesti. Korištenje ultrazvučnih valova temelji se na njegovim fizikalnim svojstvima i mehanizmima interakcije s materijom. Razmotrimo načine proizvodnje ultrazvučnog zračenja, njihove fizička svojstva, mehanizmima interakcije sa živim organizmom i biofizičkim principima koji određuju njegovu praktičnu primjenu u medicini.

IZVORI ULTRAZVUČNIH VIBRACIJA

Proizvodnja ultrazvuka temelji se na dva fizikalna fenomena: piezoelektričnom efektu i magnetostrikciji. Postoje izravni i obrnuti piezoelektrični efekti. Izravni piezoelektrični učinak ispostavilo se da da pod mehaničkim utjecajima na neke kristalna tijela nastatielektrična polja. Tako na primjer, akomehanička sila F djeluje na kvarcnu ploču, na njezine površinenastaju električni naboji, a time i električno polje. U u ovom slučaju kristal služi konverter mehanički udar u električni signal.Ako se na takav kristal dovede izmjenični električni napon U=U m sin w t, uočit će se inverzni piezoelektrični efekt - promjena debljine ploče h tijekom vremena prema zakonu promjene primijenjenog napona h = h o + D h grijeh w t. Pri povremenoj promjeni položaja površine kristala dolazi do vibracija molekula medija koje se šire u mediju u obliku mehaničkog vala. Ako je frekvencija izmjeničnog napona dovoljno visoka (f > 20000 Hz), u mediju će se pojaviti ultrazvučni valovi. valovi

Kao što je poznato, intenzitet mehaničkih valova određen je frekvencijom, amplitudom molekularnih vibracija i mehaničkom impedancijom medija I =(Z w 2 X 2 )/2. Stoga dobivanje snažnog ultrazvučnog zračenja zahtijeva prilično velike pomake površine piezokristala i molekula medija. Koristeći inverzni piezoelektrični učinak, nije moguće dobiti zračenje visokog intenziteta, jer su piezokristali vrlo krhki i imaju malu čvrstoću. Povećanjem amplitude primijenjenog napona, promjena debljine kristala h postaje toliko izražena da dolazi do njegovog uništenja. Snažniji ultrazvuk dobiva se uporabom magnetostrikcije. Ovaj fenomen temelji se na sposobnosti feromagnetskih tijela da mijenjaju svoje geometrijske dimenzije u magnetska polja. Ako se šipka izrađena od takvog feromagnetskog materijala stavi u solenoid i nanese na njegovu

zavojnica izmjeničnog električnog polja, izmjenično električno polje teći će u solenoidu struja. Ova struja stvara izmjenično magnetsko polje s induktivitetom B, što uzrokuje odgovarajuću promjenu duljine štapa. Oscilirajuće površine krajeva štapa uzrokuju titranje molekula medija i taj se proces širi u prostoru u obliku. ultrazvučni val.

Korištenjem fenomena magnetostrikcije moguće je dobiti znatno intenzivnije ultrazvučno zračenje u odnosu na piezoelektrični učinak, budući da feromagnetski štap ima znatno veću čvrstoću.Kao što je već navedeno, ultrazvuk ima prilično visoku frekvenciju i, prema tome, kratku valnu duljinu. Na primjer, Za najčešći ultrazvuk u fizioterapijiFrekvencija generatora UZT-101 je 880 kHz, tj. 880000 Hz. Stoga, duljina ultrazvukavalovi koji se šire zrakom su:

l = C: f = 330: 880000 = 0,000375 m = 0,375 mm.

Ovdje je C brzina širenja mehaničkih valova u zraku, f je frekvencija ultrazvuka. Tako kratka valna duljina određuje karakteristike njezina širenja u mediju. Iz fizike je poznato da pojava difrakcije ovisi o valnoj duljini: što je valna duljina veća, valovi se jače ogibaju. Posljedično, ultrazvuk bi trebao slabo difraktirati kada se širi u homogenom mediju i može se prikupiti u obliku prilično uskih usmjerenih ultrazvučnih zraka.

Koncentracija ultrazvuka provodi se korištenjem posebnih uređaja - ultrazvučnih koncentratora, čiji se princip rada temelji na potpunoj unutarnjoj refleksiji.Ultrazvučno zračenje generirano magnetostrikcijom ulazi u koncentrator izrađen od materijala visoke čvrstoće i gustoće (najčešće se koriste metali). Kako se zračenje širi, ono dolazi do sučelja i potpuno se reflektira, budući da je mehanička impedancija materijala koncentratora znatno veća od impedancije medija. Intenzitet ultrazvuka koji dolazi kroz površinu S 1 po jedinici vremena može se izraziti kao: I 1 = E/(S 1 t), gdje je t trajanje zračenja, a E = I 1 S 1 t je energija koju stvara emiter. Ako zanemarimo gubitke energije u koncentratoru, onda kroz površinu S 2 u jedinici vremena u medij ulazi ista energija: E = I 2 S 2 t = I 1 S 1 t

Gdje slijedi zaključak: I 2 = I 1 S 1 /S 2. Budući da je S 1 >> S 2 , u koncentratoru se ne formira samo uski snop, već i povećanje intenziteta zračenja.

MEHANIZMI INTERAKCIJE ULTRAZVUKA S MATERIJOM

Od najvećeg praktičnog interesa su sljedeći mehanizmi interakcije između ultrazvuka i fizikalnih učinaka u tvari: oslobađanje topline, tlak zračenja, stvaranje konvekcijskih tokova i kavitacija.

Kada ultrazvuk prolazi kroz bilo koji medij, mehanički val svladava otpor viskoznih sila. Zbog toga se dio mehaničke energije gubi u tvari i oslobađa u obliku topline. Kao što slijedi iz teorije valnih procesa, kako se ultrazvučni val širi, njegov intenzitet opada prema zakonu I = I o e -b X , gdje je b - koeficijent apsorpcije, ovisno o viskoznosti, gustoći medija i frekvenciji vala. Budući da je ultrazvučna frekvencija prilično visoka, apsorpcija energije i stvaranje topline prilično su značajni, posebno u materijalima visoke gustoće (u koštano tkivo). Pri izlaganju vrlo intenzivnom ultrazvučnom zračenju toplinsko zagrijavanje je toliko izraženo da dolazi do uništavanja biološkog tkiva. Na tome se temelji kirurška uporaba ultrazvučnih valova, a ultrazvučni emiteri se koriste kao svojevrsni skalpeli. Pomoću ultrazvuka možete uništiti ne samo meka tkiva, već i kosti.

Kao što je već rečeno, mehanički val vrši pritisak P = Zš X m na prepreku koja joj se nađe na putu. Ultrazvučni valovi nisu iznimka. Budući da ultrazvuk ima prilično visoku frekvenciju w , pritisak zračenja je prilično značajan.

Kada se ultrazvučni valovi šire u nehomogenim heterogenim tekućim medijima, nastaju područja s nejednakim tlakom, između kojih se kreće tekućina. Strujanja koja pritom nastaju nazivaju se konvekcijska strujanja. Oni potiču miješanje okoliša i povećavaju stope kemijskih reakcija.

U tekućim medijima, pri izlaganju ultrazvuku visokog intenziteta, uočava se pojava koja se naziva kavitacija (od latinske riječi cavum - šupljina). U tom slučaju nastaju šupljine ispunjene zasićenom parom tekućine.

Nastanak šupljina objašnjava se sljedećim mehanizmom. U volumenu tekućine kroz koji prolazi ultrazvučni val, tlak se mijenja tijekom vremena prema sinusoidnom zakonu. Tijekom jednog od poluciklusa tlak je pozitivan i rezultirajuće mehaničke sile nastoje približiti molekule tekućeg medija. U sljedećem poluciklusu, kada tlak postane negativan, mehaničke sile nastoje povećati udaljenost između molekula. Ako te sile premašuju sile međumolekulskog privlačenja, dolazi do "puknuća" tekućine i formiranja plinske šupljine. Tijekom kavitacije u tekućim medijima nastaju vrlo velika mehanička naprezanja koja mogu uništiti bilo koje materijalno tijelo. Na ovom se učinku temelji sterilizacija tekućih medija kao rezultat kavitacijske destrukcije mikroorganizama.

PRIMJENA ULTRAZVUČNOG ZRAČENJA U MEDICINI

U medicinskoj praksi ultrazvuk se koristi za dijagnostiku patoloških stanja, terapijsko i kirurško liječenje. Terapeutski učinak ultrazvuka temelji se na toplinskom učinku, stvaranju konvekcijskih struja i sposobnosti stvaranja tlaka zračenja. Pri relativno niskim intenzitetima ultrazvučnih valova u mekim tkivima tijela koja sadrže dovoljnu količinu otopina nastaju konvekcijska strujanja koja miješaju molekule kemijskih spojeva i ubrzavaju kemijske reakcije i stoga biološki procesi. Ovoj pojavi pridonosi i ultrazvučno zagrijavanje tkiva.

Na temelju tlaka zračenja ultrazvuka u tekućim medijima razvijena je metoda liječenja - fonoforeza. Ovaj postupak liječenja uključuje unošenje ljekovitih tvari u tijelo pomoću pritiska zračenja bez oštećenja njegove površine. Provesti fonoforezu Na vrhu tijelo, nanesite sloj otopine 2, koji sadrži 3 molekule ljekovito tvari i instaliratiultrazvučni emiter 1. Prilikom hranjenjajavlja se izmjenični električni napon U ultrazvučno zračenje koje stvara tlak zračenja u otopini. Zbog toga na molekule djeluju sile F koje ih potiču u tkivo.Brzina unošenja lijeka ovisi o intenzitetu ultrazvuka (pritisak i sila F), kao i o otpornosti tkivakretanje molekula. S Pomoću fonoforeze moguće je uvesti ljekovite tvari u površinski smještene patološke lezije.Najviše obećava primjenu fonoforeze u stomatologiji, budući da oralna sluznica ima značajan učinak namanji otpor kretanju molekula od kože.

Ultrazvuk je našao posebno široku primjenu u dijagnostici patoloških stanja. Ova metoda temelji se na fizičkim mehanizmima interakcije ultrazvučnog zračenja s tjelesnim tkivima.

FIZIČKI PRINCIPI LOKACIJE JEKE

Eholokacija je ultrazvučna metoda za dijagnosticiranje patoloških stanja, koja se temelji na refleksiji ultrazvučnih valova od ljudskih tkiva i organa. Slika 63 je dijagram koji ilustrira korištenje ove metode. Na površini tijela ugrađen je piezokeramički PC element koji može generirati ultrazvučne vibracije na temelju inverznog piezoelektričnog učinka i pretvarati ultrazvučne valove pomoću izravnog piezoelektričnog učinka. Piezo kristal se može spojiti na generator G 1 visokofrekventni električni napon ili na elektroničko pojačalo U pomoću sklopke P. Kada se ultrazvuk emitira iz generatora G 1 tijekom vremena t 1 primjenjuje se visokofrekventni naponski impuls i ultrazvučni impuls zračenja intenziteta Io šalje se kroz površinu tijela. Tijekom vremena t 2 Piezo kristal je spojen na elektroničko pojačalo. Ultrazvučni puls, šireći se u tijelu, doseže sučelje između medija koji imaju različite mehaničke impedancije Z 1 i Z 2 . Što se te impedancije više razlikuju, to se više energije I odbija 1 . Reflektirani puls dolazi do piezokristala, pretvara se u izmjenični električni napon i nakon pojačanja se dovodi na okomite ploče katodne cijevi (CRT). Horizontalne ploče se napajaju iz generatora G 2 napon pile U 2 , osiguravajući ravnomjerno horizontalno kretanje elektronskog snopa. Početak kretanja snopa podudara se s trenutkom emisije ultrazvučnog impulsa. Kada reflektirani puls stigne do PC-a, nakon vremena t pojavljuje se puls na CRT-u 1 . Prema tome, tijekom vremena t 1 Ultrazvučni puls doseže granicu s organom i vraća se natrag, pokrivajući put jednak 2l 1, gdje je l 1 - udaljenost od površine tijela do organa. Poznavanje vremena t 1 , možete odrediti ovu udaljenost do organa: l 1 = C t 1 / 2, gdje je C brzina širenja ultrazvuka u tijelu. Kada ultrazvuk dosegne drugo sučelje, dolazi do refleksije u smjeru PC CRT-a i nakon vremena t 2 javlja se drugi električni impuls. Za to vrijeme je ultrazvučni val prešao put od 2l 2 . Tada je udaljenost do drugog sučelja:

1 )/2. Dakle, mjerenjem vremena dolaska reflektiranih impulsa pomoću elektroničkog osciloskopa možete dobiti vrlo vrijedne dijagnostičke podatke o morfologiji (veličini) unutarnjih organa. Ako unutar organa postoje patološka žarišta, čija se mehanička impedancija razlikuje od impedancije tkiva, tada se na CRT pojavljuju dodatni električni impulsi. Zapisničarutvrđivanjem vremena njihove pojave moguće je utvrditipodijeliti veličinu patološkog fokusa i njegov položaj unutar organa. Posebno učinkovit mjesto odjeka za otkrivanje bubrežnih i jetrenih kamenaca.

Tijekom poboljšanja metode ultrazvučne lokacije odjeka razvijeni su napredniji dijagnostički uređaji koji omogućuju ne samo registraciju reflektiranih električnih impulsa, već i dobivanje slika unutarnjih organa i tkiva. Mora se naglasiti da je ultrazvučna dijagnostika mnogo sigurnija od rendgenske dijagnostike. Stoga je postalo vrlo rašireno, osobito u opstetriciji, proučavanje morfoloških karakteristika fetusa.