УЛЬТРАДЫБЫСТЫ МЕДИЦИНАДА ҚОЛДАНУ. УЛЬРАДЫБЫСТЫҚ ЗЕРТТЕУ ҚҰРАЛЫ «АЛОКА-630».

Ультрадыбыс деп есту әсерін тудырмайтын, жиілігі 20 кГц-тен жоғары серпімді тербелістер мен толқындарды айтамыз. Көбіне мұндай тербелістерді электр тербеліс генераторы арқылы өндіреді, ол магнитострикция немесе кері пьезоэлектрлік әсері құбылысына негізделген. Магнитострикция құбылысы – айнымалы магнит өрісінің әсерінен ферромагнитті өзекшенің тербелуі, ал кері пьезоэлектрлік әсер – айнымалы электр өрісінің әсерінен пьезоэлектр пластиналарынын тербелуі. Екі жағдайда да өзекшемен немесе пьезе пластинкамен қоршалған ортада көлденең ультрадыбысты толқындар тарайды, әсіресе ол резонансты жиіліктерде қатты байқалады.

Ультрадыбыстың таралу жылдамдығы дыбыс толқындарындай, бірақ толқын ұзындығы біршама кіші, сондықтан ультрадыбыс толқындары оңай фокусталады.

Ультрадыбыс толқының интенсивтілігі 1 сантиметр квадрат ауданға ондаған ватт, ал фокусталғанда бірнеше жүздеген немесе мыңдаған ваттқа дейін жетеді.

Ультрадыбыс толқындары тығыздықтары әр-түрлі екі орта шекарасында шағылады және сынады, толқынның екі орта шекарасында шағылу дәрежесі толқын кедергісінің қатынасына тәуелді. Жиілігі 2,5 МГц УД-толқыны 24 сантиметрге дейін денеге енеді, 3-3,5 МГц – 16-18 сантиметрге дейін, 5 МГц – 9-12 см, 7,5 МГц – 4,5 сантиметрге дейін енеді. УД-толқынының жиілігі жоғары болған сайын оның өте кішкентай нәрселерді дәлірек байқау мүмкіндігі артады.

Ультрадыбысты медицинада пайдалану оның заттарға механикалық, физико-химиялық, биологиялық және жылулық әсер етуіне негізделген.

УД-толқындарының механикалық әсері заттардың микроқұрылымының деформациясымен байланысты, яғни толқын әсерінен дене құрамындағы молекулалар тербеліске түседі.

УД-толқындардың интенсивтілігі артқанда заттардың құрылымының бұзылуы байқалады. Бұйректегі тастарды майдалайтын УД-емдеу аппаратының жұмысы толқындардың осы қасиетіне негізделген. Ал сұйықтарда бұл кавитация тудырады, яғни сұйық ортада газ немесе сұйық буымен толтырылған микроқуыстар пайда болуы. Олар бір-біріне жақындандасып, үлкен қысыммен соқтығысады. Бұл процесс ортаның иондануына, молекулалардың дисоциациялануна, сондай-ақ жылудың пайда болуына алып келеді. УД-толқындарының әсерімен вирустар, бактерияларды өлтіруге болады. Сондықтан оны стерилизациялауда пайдаланады. Ал УД-ның азғана қуаты әсерінен жасуша мембранасының өтімділігі артады да, ұлпадағы зат алмасу процессі күшейеді.

Медициналық практикада УД-толқындары диагностикалық және емдік мақсаттарда қолданылады.

УД зерттеу (УДЗ) ультрадыбыстың әр-түрлі тығыздықтағы ұлпалармен бөлініп тұрған шекарадан шағылу құбылысына негізделген.

УДЗ құрылғысы үздіксіз және импульсті режимдегі УД-толқындарын шығаратын пьезоэлектрлік генератордан, биологиялық денеден шағылған УД толқындарын қабылдайтын пьезоэлектрлік датчиктен, оның сигналдарын өңдейтін микропроцессордан, кескінді бақылайтын монитордан т.б. көптеген қосымша бөліктерден тұрады.

Барлық ультрадыбыстық диагностикалық аппараттар локация принципі бойынша жұмыс істейді. Екі орта шекарасынан шағылғын сәуле және негізгі сәуленің ортадан шағылу және таралу уақытының әр түрлі болуы, объектінің орналасу тереңдігін анықтауға, ал датчикті қозғалта отырып олардың пішінін білуге болады.

Датчик қабылдаған УД микропроцессорда өңделіп кескін құрылғысына жіберіледі. Осы арқылы дәрігер мониторда дененың бөлігінің кескінін, мүшелердің пішінін (формасын) сондай-ақ ондағы жаңа пайда болған нәрселерді (ісік, тастар т.б.) көре алады.

УД-толқындары сондай-ақ қан ағыны жылдамдығын өлшеуде де қолданылады. Бұл әдіс Доплер эффектісіне негізделген.

Доплер эфффектісі деп – бір-біріне қатысты қозғалыс кезіндегі негізгі УД толқын мен оның шағылысқан толқыны арасындағы жиіліктің өзгеруін айтады. Жиіліктің әр-түрлі болуына қарай зерттелген дене қозғалысыынң жылдамдықты анықтауға болады. Доплерография әдісінде қозғалыстағы эритроциттен шағылған ультрадыбыс жиілігі, датчиктен шыққан негізгі сәуле жиілігінен өзгеше болады. Негізгі толқынмен салыстырғанда, шағылған ультрадыбыстың жиілігінің артуы немесе кемуі қан ағыны бағытына байланысты (датчикке-қарай немесе оған қарсы). Қан ағыны жылдамдығы қаншалықты үлкен болса, шағылған ультрадыбыс жиілігі соншалықты үлкен жиілікке өзгереді. Осы мәліметтерді салыстыра отырып, УДЗ құралының микропроцессоры қан ағыны жылдамдығын есептейді.

Зерттелетін мүшенің орналасу тереңдігіне және өлшемдеріне байланысты мынадай датчиктер қолданылады: секторлық, конвексті, сызықтық (1-сурет).

1 2 3

1 сурет. 1- конвексті, 2- секторлы, 3- сызықты

датчиктер

УД диагностикада негізінен жиілігі 2,5; 3,0; 3,5; 5,0; 7,5 МГц датчиктер қолданылады. Датчиктің жиілігі аз болған сайын, сәуленің денеге ену тереңдігі жоғары болады. Бірақ бұл жағдайдағы ультрадыбыстың денені анық көру мұмкіндігі азаяды. Берілген датчиктердің ішіндегі анық көру мүмкіндігі жоғарысы 7,5 МГц жиілігі датчик.

Секторлық датчиктің корпусында бір пьезокерамикалық элемент орналасқан( 2 сурет).

Секторлы датчиктің артықшылығы:

· бүкіл мүшені қамтиды, тереңдегі мен бақылау аймағының үлкендігі. Мысалы: бүйректі немесе шарананы толығымен көру;

Секторлы датчиктердің кемшіліктері:

· дене бетінен 3-4 см “көрінбейтін аймақтың” болуы (бұл аймақты секторлы датчикпен зерттеу мұмкін емес).

· датчиктің бір фокусты болуы.

Фокустаудың мүмкіндік шекары үлкен болғандықтан секторлы датчиктер: ұзын – фокусты (ішкі мүшелерді зерттеуде), орта фокусті (кардиологияда) қысқа фокусті (балаларды зерттеуде, беткі мұүелерді) болып бөлінеді. Сызықты датчиктердің бақылау аймағының ені 5-8 см болады. Сызықты датчиктің элементтері сканердің электронды схемасы арқылы басқарылады.

Сызықты датчиктің артықшылығы:

· “көрінбейтін аймақтың” аз болуы, беткі мүшелерді зерттеу мұмкіндігі;

· “динамикалық фокусировка” толқынның таралу бағыты бойынша бірнеше фокустың болуы, сол арқылы терең қабатты түсіруде жоғары айқындылықты қамтамасыз етеді.

Сызықты датчиктің кемшіліктері:

· секторлы датчиктерге қарағанда терең қабаттарды бақылау аймағының тарлығы, яғни бүкіл мүшені толығымен бірден

көруге мүмкін болмауы;

· жүректі түсіру мұмкін еместігі және

әйелдердің жыныс мүшелерін түсіру қиындығы.

Сондықтан сызықты датчиктер абдоминальды мүшелерді (бауыр, бүйрек т.б.), акушерлікте шарананы зерттеуде ғана қолданылады.

Конвексті датчик. Сызықты датчиктер сияқты көптеген пьезокерамикалық элементтерден тұрады. Олар қисық (конвексті) бетімен орналасқан және сканердің электронды схемасымен қосылған. Конвексті датчиктердің де секторлы және сызықты датчиктер секілді артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

Конвексті датчиктердің артықшылығы. Сызықтыға қарағанда дене бетіндегі зерттеу аймағы аз, ал терең қабатында көп. Сондықтан конвексті датчиктерді, сызықты датчиктермен көру мүмкін болмайтын аймақты зерттеуде қолдануға болады, мысалы: әйелдер жыныс мұшелерін.

“Алока” фирмасы көлемдері шағын конвексті датчиктерді жасап шығарды. Олар қабырға аралық кеңістік арқылы жүректі көруге және кескіндеу мүмкіндік береді. Беткі мұшелерді зерттеуде сызықты датчиктерді қолданған дұрыс. Себебі конвекстіге қарағанда аз тереңдікте бақылау аймағы кең, “көрінбейтін аймақ” аз. Конвексті датчиктің тағы бір артықшылығы секторлыға (механикалық) салыстырғанда таза электронды, онда қозғалатын механикалық бөлік жоқ, динамикалық фокусировкаға ие, кескіндеу тереңдігінде бірнеше рет фокусталады, соған сәйкес жоғары сапалы ультрадыбыстық кескін алынады, соның салдарынан көру тереңдігінің мүмкіндік шекарасы артады. Конвексті датчиктердің дене бетіндегі бақылау аймағы секторлыға қарағанда кеңірек. Конвексті датчиктер әйелдер мүшелерін, абдоминальды мүшелерді зерттеуде, шарананы зерттеуде қолданылады.