Ультразвуковий терапевтичний апарат

Механічні коливання з частотою, більшою 20 кГц, що розповсюджуються в пружних середовищах, називають ультразвуком (УЗ). УЗ-хвиля є процесом розповсюдження коливань тиску або густини пружного середовища в просторі з плином часу. Гармонічну УЗ хвилю можна описати таким рівнянням: А(х, t) = А_м sin[ω (t - x/υ)],

де А(х, t) - миттєве значення змінної величини (тиску або густини середовища) у деякій точці простору, А_м - її амплітудне значення, х - координата точки, υ - 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 q~ρω²A²_м,

де ρ- густина середовища, ω - частота, А_м - 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 800 кГц 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 знаходиться між пластинами конденсатора і перетворює високочастотні електричні коливання в ультразвукові). При збігові частоти ГВЧ і власної частоти коливань кварцу в резонаторі досягається найбільша інтенсивність ультразвукового випромінювання.

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, імпульсно -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 і генератор. Величина УЗ-тиску оцінюється за формулою р=√2ρυl, де ρυ - акустичний опір (ρ - густина, υ - швидкість поширення звуку в середовищі); l- інтенсивність звуку.