Ультразвуковий терапевтичний апарат

Механічні коливання з частотою, більшою що розповсюджуються в пружних середовищах, називають ультразвуком (УЗ). УЗ хвиля являє собою процес розпов­сюдження коливань тиску або густини пружного середови­ща в часі і просторі. Гармонічну УЗ хвилю можна описати таким рівнянням:

де - миттєве значення змінної величини (тиску або густини середовища) у деякій точці простору, - її амплітудне значення, х - координата точки, v - швидкість поши­рення УЗ-хвилі.

Біологічна дія ультразвуку обумовлена комплексною дією механічних, теплових та фізико-хімічних факторів і залежить від інтенсивності і частоти УЗ-випромінювання.

Механічна дія ультразвуку обумовлена деформаціями мікроструктур тканин при періодичних стисках і розтягах, що виникають при проходженні ультразвукової хвилі. Збільшення потужності ультразвуку призводить до деструк­ції (руйнування) тканин, виникнення значного перепаду тиску в мікрооб'ємі тканини може стати причиною виник­нення мікропорожнин, розривів. Це явище відоме під на­звою "кавітація". Кавітація супроводжується тепловим ефектом, дисоціацією макромолекул, активацією специфіч­них хімічних реакцій.

Тепловий ефект ультразвуку обумовлений тим, що у біологічних тканинах відбувається процес поглинання аку­стичної енергії ультразвукової хвилі і перетворення її у те­плову. Для зменшення теплового ефекту використовують імпульсне УЗ-випромінювання.

Кількість теплоти, яка виділяється в одиниці об'єму тканини, дорівнює

де - густина середовища, - частота, - амплітуда.

Фізико-хімічна дія ультразвуку обумовлена активіза­цією деяких хімічних і біохімічних реакцій. Так, наприк­лад, дія ультразвуку прискорює реакції окислення і полімеризації. Ультразвук незначної потужності призво­дить до збільшення проникності клітинних мембран, ак­тивізує процеси обміну.

Ультразвук частотою низької інтенсивності використовується у фізіотерапії. В хірургії сфокусоване від декількох джерел УЗ-випромінювання високої інтенсивнос­ті використовується для дроблення каменів у сечовому мі­хурі» руйнування злоякісних пухлин, розпилення і

"зварювання" кісток. З діагностичною метою використову­ють УЗ-просвічування і УЗ-локацію. Ці методи базуються на відмінностях у ступені поглинання і відбивання ультра­звукової хвилі тканинами з різними акустичними властиво­стями (густиною, пружністю).

Апарат УТП-1 - складається з генератора високої час­тоти (ГВЧ), який живить п'єзоелектричний перетворювач (кристал кварцу - KB, що знаходиться між пластинами кон­денсатора). Перетворювач KB перетворює високочастотні електричні коливання в ультразвукові. При збігові частоти ГВЧ і власної частоти коливань кварцу в резонаторі дося­гається найбільша інтенсивність ультразвукового випро­мінювання.

Мал. 3.7. Спрощена схема апарата УТП-1.

Модулятор (ГМІ - генератор модульованих імпульсів) формує з напруги мережі імпульси негативної полярності, котрі закривають лампу генератора на деякий час, відповід­но до положень покажчика "режим роботи" (безперервно, імпульсне - 10 мс, 4 мс). Регулятор потужності змінює на­пругу на екрануючій сітці лампи і, як наслідок, амплітуду коливань в анодному контурі, а значить, і інтенсивність ви­промінювання УЗ. Процедурний годинник (ПГ) задає час роботи генератора, роз'єднуючи через певний час блок живлення (БЖ) і генератор. Величина УЗ тиску оцінюється за формулою:

де - акустичний опір ( - густина, - швидкість поши­рення звуку в середовищі); - інтенсивність звуку.