реферат физика (2). Физические основы применения ультразвука в терапии и хирургии
 Скачать 284.5 Kb.
|
Кафедра физики и математикиРЕФЕРАТпо дисциплине «Математика, физика» на тему «Физические основы применения ультразвука в терапии и хирургии» Выполнила: студентка 1 курса лечебного факультета группа № 1120 Палько Елена Витальевна г. Москва 2022г. Содержание Введение 1. Физиологические основы ультразвуковой терапии. 4 1.1 Нагрев тканей 4 1.1.1 Увеличение растяжимости коллагеносодержащих тканей 4 1.1.2. Повышение подвижности суставов 4 1.1.3. Болеутоляющее действие 5 1.1.4. Изменения кровотока 5 1.1.5. Уменьшение мышечного спазма 6 1.2. Нетепловые эффекты 6 2. Физиотерапия 8 2.1. Оборудование и методики 8 2.2. Использование ультразвука в физиотерапии 12 2.2.1. Повреждения мягких тканей 12 2.2.2. Костные повреждения 16 3. Хирургия 16 3.1. Хирургия с помощью фокусированного ультразвука 17 3.2. Болезнь Меньера 19 3.3. Инструментальная ультразвуковая хирургия 20 3.4. Стоматология 22 Заключение 24 Список использованной литературы 25 ВВЕДЕНИЕ Ультразвук — звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 герц. Давно известно, что ультразвук, действуя на ткани, вызывает в них биологические изменения. Интерес к изучению этой проблемы обусловлен, с одной стороны, естественным опасением, связанным с возможным риском применения ультразвуковых диагностических систем для визуализации, а с другой — возможностью вызвать изменения в тканях для достижения терапевтического эффекта. По ультразвуковой терапии существует обширная литература, хотя, к сожалению, большинство работ не отличается высоким качеством и содержит мало строгой научной информации. Терапевтический ультразвук может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей — неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях (>5Вт/см2) Основная цель — вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях. Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе — ультразвуковую хирургию. 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ 1.1. НАГРЕВ ТКАНЕЙ Управляемый нагрев глубоко расположенных тканей может дать положительный терапевтический эффект в ряде случаев. В основном работы, связанные с тепловыми эффектами при терапевтическом применении ультразвука, не содержат ни достоверных измерений температурных распределений, ни надежной дозиметрии, поэтому обсуждение рассматриваемых здесь эффектов но сит качественный характер. Высокий коэффициент поглощения ультразвука в тканях с большими молекулами обусловливает заметное нагревание коллагено-содержащих тканей, на которые чаще всего и воздействуют ультразвуком при физиотератевтических процедурах. 1.1.1. Увеличение растяжимости коллагеносодержащих тканей Основной фактор, который часто препятствует восстановлению мягкой ткани после ее повреждения, — это контрактура, возникающая в результате повреждения и ограничивающая нормальное движение. Слабое прогревание ткани может повысить ее эластичность. Леман с соавт. сообщили, например, что при дополнительном прогревании во время растягивающих упражнений улучшается гибкость коллагеносодержащих структур. Герстен показал, что ультразвуковой нагрев приводит к увеличению растяжимости сухожилий. Рубцовая ткань также может стать более эластичной под воздействием ультразвука. 1.1.2 Повышение подвижности суставов Амплитуда движений суставов в случае контрактуры может быть увеличена путем их нагрева. Для нагрева сустава, окруженного значительным слоем мягких тканей, ультразвуковой способ наиболее предпочтителен, поскольку ультразвук лучше других форм диатермической энергии проникает в мышечную ткань. 1.1.3. Болеутоляющее действие Многие пациенты отмечают ослабление болей при тепловом воздействии на пораженные области. Обезболивающий эффект может быть как кратковременным, так и продолжительным. При некоторых заболеваниях применение ультразвука для уменьшения болей дает наилучшие результаты. Например, Рубин и Куитерт обнаружили, что ультразвук ослабляет фантомные боли после ампутации конечностей, а также боли, вызванные образованием рубцов и невром. Механизмы болеутоляющего действия пока неясны; возможно, в них вносят вклад и нетепловые эффекты. 1.1.4. Изменения кровотока При локальном нагреве ткани часто отмечаются сосудистые реакции, проявляющиеся даже на некотором расстоянии от места воздействия. Тер Хаар и Хоупвелл показали, что кровоток в мышечной ткани увеличивается в 2—3 раза при ультразвуковом прогревании до температуры 40—45° С. О подобных явлениях сообщали так же Пауль и Имиг. В работе изменение кровотока связывается с местным расширением сосудов. Отмечается также, что при нагреве ультразвуком или электромагнитным излучением наблюдаются сходные эффекты. Однако Абрамсон с соавт. показали, что при импульсном облучении (когда тепловые эффекты невелики) также изменяется кровоток. Эти изменения сохраняются около получаса после окончания процедуры. Местное расширение сосудов увеличивает поступление кислорода в ткань и, следовательно, улучшает условия, в которых находятся клетки. Возможно, именно этим объясняется терапевтический эффект, а также нередко наблюдаемое усиление воспалительной реакции. Исследование микрососудистой динамики в кремастерной мышце крысы показало, что при достаточно большой интенсивности (в данном случае > 5 Вт/см2) в некоторых сосудах может наблюдаться уменьшение просвета и объемного кровотока. Возможно, это связано не с тепловыми эффектами, а с кавитацией или другими механическими явлениями. 1.1.5. Уменьшение мышечного спазма Прогревание может уменьшить мышечный спазм. По-видимому, это обусловлено седативным (успокаивающим) действием повышения температуры на периферические нервные окончания. Ультразвук также может быть использован для этой цели. Степень физиологической реакции на прогревание зависит от большого числа факторов, включающих достигаемую температуру, время прогревания, размер прогреваемой области и скорость увеличения температуры. Ультразвук позволяет быстро нагреть строго определенную область. К анатомическим структурам, которые избирательно нагреваются ультразвуком, относятся богатые коллагеном поверхностные слои кости, надкостница, суставные мениски, синовиальная жидкость, суставные сумки, соединительные ткани, внутримышечные рубцы, мышечные волокна, оболочки сухожилий и главные нервные стволы. В ряде случаев ультразвук может быть более эффективной формой диатермии, чем коротковолновые излучения, парафиновые аппликации и инфракрасное излучение. 1.2. НЕТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ Если принимать во внимание только физиологические эффекты, то нетепловые механизмы можно разделить на два класса: периодические и непериодические. Периодические эффекты возникают из самой колебательной природы звукового поля и могут рассматриваться в качестве своего рода микромассажа, способствующего, например, рассасыванию спаек, образующихся в мягких тканях при их повреждениях. По-видимому, главным непериодическим эффектом, приводящим к лечебному действию ультразвука, являются акустические течения. Они могут быть вызваны устойчивыми осциллирующими полостями или радиационными силами как внутри, так и вне клеток. Акустические течения могут влиять на среду около мембран, изменяя градиенты концентраций, воздействуя тем самым на диффузию ионов и молекул через мембраны. Чепмен с соавт. показали, что ультразвук in vitro может уменьшать содержание калия в некоторых клетках, хотя, возможно, это происходило из-за влияния кавитационных пузырьков. Увеличение силы сокращения матки мышей при воздействии ультразвука может объясняться изменением содержания кальция в клетках гладких мышц. Однако чрезвычайно трудно строго выделить различные нетепловые эффекты, которые могут возникать в тканях, отделить их действие от влияния простого прогрева ткани из-за поглощения звука. Вероятно, легче всего можно выделить воздействие кавитации, поскольку существует возможность повышением внешнего давления препятствовать ее развитию. Некоторые из нетепловых эффектов ультразвука могут нанести вред, если не принять защитных мер. В облучаемом объеме, содержащем отражающие поверхности, возможно образование стоячей волны, и эритроциты в кровеносных сосудах, попадающих в этот объем, могут собираться в сгустки. Продолжительное воздействие ультразвука в этих условиях может привести к значительному ухудшению снабжения кислородом тканей, питаемых данными сосудами. Множество эффектов может наблюдаться при возникновении кавитационных пузырьков в тканях. Например, вокруг стабильно пульсирующих пузырьков могут возникать микропотоки. 2. ФИЗИОТЕРАПИЯ Ультразвук широко используется в физиотерапевтической практике. Первоначально он считал одним из способов теплового воздействия, конкурируя с грелками, микроволновым и радиочастотным излучением. Основной областью использования ультразвуковой терапии было лечение повреждений мягких тканей, хотя ультразвук применялся и для лечения суставов и костей. Выяснение механизмов воздействия ультразвука стимулировало попытки физиотерапевтов изменить режимы воздействия так, чтобы лучше использовать предполагаемые достоинства нетепловых механизмов. При этом использовались малые интенсивности ультразвука и импульсные режимы работы. Из-за недостатка научно обоснованных, контролируемых клинических экспериментов при подборе режимов ультразвукового воздействия главенствовал эмпирический подход и практически каждая клиника использовала для этого свой «рецепт». Однако по мере того как физиотерапевты овладевали знаниями в области ультразвука, режимы лечения становились более обоснованными. Было бы неправильным слишком критично относиться к тому, как физиотерапевты выбирают параметры ультразвукового воздействия, поскольку необходимая им информация не всегда доступна. До сих пор неизвестно, какие интенсивности ультразвука наиболее эффективны в терапии, например, какая из интенсивностей: SATP или SATA играет более важную роль. Интуитивно представляется, что тепловые эффекты зависят от общей энергии, т. е. от интенсивности SATA, в то время как для нетепловых эффектов более важна пиковая интенсивность, т. е. SATP. 2.1. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ Серийно выпускается большое разнообразие ультразвуковых медицинских приборов. Как правило, они имеют малый вес и достаточно портативны. Многие из приборов используют ультразвук средней по пространству интенсивности до 3 Вт/см2 и работают в частотном диапазоне 0,75—5 МГц. Используются либо непрерывный, либо импульсный режимы. Импульсные режимы выбираются главным образом в том случае, когда хотят использовать нетепловые эффекты. Более точно режимы подбираются эмпирически. Выбор несущей частоты определяется глубиной расположения объекта воздействия: более высокие частоты используются для воздействия на поверхностные области. Серийные генераторы обычно имеют две или три фиксированные рабочие частоты, часто с взаимозаменяемыми преобразователями, и дают возможность плавно или дискретно менять интенсивность. Большинство приборов обладают возможностью работать в одно- или двухимпульсных режимах. Наиболее часто используемые режимы 2 мс : 2 мс (сигнал : пауза) или 2 мс : 8 мс. Импульсные режимы обычно характеризуются либо отношением длительности сигнала к длительности паузы, либо коэффициентом заполнения — отношением длительности сигнала к периоду следования импульсов, выраженным в процентах. В любом случае для полного описания импульсного режима необходимо приводить длительность импульса. Все приборы обычно снабжены таймером, чтобы задавать длительность процедуры. Опубликованные обследования ультразвуковых терапевтических генераторов, используемых в клиниках, показывают, что их заводская калибровка крайне неточна. Репачоли с соавт. привели данные о том, что у 37 проверенных ими приборов, эксплуатируемых в районе Оттавы, уровень выходной мощности в 3—3,5 раза отличался от показаний встроенного индикатора, при этом при работе в непрерывном режиме 72% приборов излучали меньшую акустическую мощность по сравнению с показаниями индикатора. Проверялись также таймеры, и хотя большинство из них имело точность в пределах 5%, 40% из них имели более высокую погрешность, достигавшую в некоторых случаях 20%. Согласно обзору Стюарта и наблюдениям автора, можно найти приборы, которые совсем не излучают акустической энергии, хотя индикатор дает какие-то показания. Существует несколько простых способов убедиться, излучает ли прибор или нет. Некоторые физиотерапевты покрывают поверхность преобразователя слоем контактного вещества и поворачивают ручку интенсивности до тех пор, пока на поверхности не появится рябь. Можно опустить преобразователь в воду излучающей поверхностью к поверхности воды. Тогда при увеличении интенсивности на поверхности воды возникает рябь, которая чаще всего выглядит как фонтанчик. Средняя по пространству интенсивность ультразвука терапевтических уровней может быть измерена с помощью простых балансных радиометров, а распределения амплитуды ультразвука в пучке могут быть получены с помощью миниатюрных датчиков давления или температуры. Терапевтические излучатели обычно сделаны в виде дисков из высокодобротной пьезокерамики цирконат-титаната свинца, например PZT 4. Они помещаются в водонепроницаемую оболочку из алюминия или нержавеющей стали, прикрепленную к концу легкой ручки. Обратная сторона диска граничит с воздухом. Типичный способ закрепления кристалла показан на рис. 13.1. Пространственная картина поля типичного серийного терапевтического преобразователя показана на рис. 13.2.   Существует несколько способов введения ультразвуковой энергии в обрабатываемую область. Наиболее распространенный способ — контактный, когда преобразователь прикладывается непосредственно к коже. В этом случае передача акустической энергии осуществляется через тонкий слой контактного вещества, акустический импеданс которого близок к импедансу кожи. При лечении частей тела неудобных конфигураций, например колен или локтей, облучение можно проводить при погружении тела в ванну с водой. Также могут использоваться акустически прозрачные мешки с водой. Мешок может принимать форму облучаемой части тела, а акустический контакт с кожей осуществляется через слой контактного вещества. Обычно в качестве контактных веществ используются легко стерилизуемые жидкости с подходящим акустическим импедансом, такие как минеральное или парафиновое масла. Используются и тик-сотропные вещества (типа гелей). Их удобно использовать, поскольку в обычном состоянии они достаточно вязки, но под действием ультразвука разжижаются. Судя по опубликованным данным сравнительного изучения различных контактных жидкостей, количество энергии, передаваемое через различные жидкости, практически одно и то же, если слой достаточно тонок, и зависит скорее от давления преобразователя на контактное вещество, чем от его состава. Во время процедуры преобразователь может удерживаться в одном положении (режим стационарного излучателя) или непрерывно перемещаться над обрабатываемой областью (режим движущегося излучателя). При любой возможности необходимо избегать режима стационарного излучателя, поскольку возможно образование стоячих волн и «горячих точек», которые могут привести к локальным повреждениям. 2.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ФИЗИОТЕРАПИИ Ультразвук в физиотерапии применяется главным образом при лечении повреждений мягких тканей, для ускорения заживления ран, для рассасывания отеков, для размягчения рубцов и во многих других случаях. Он применяется также при костных патологиях и нарушениях кровообращения. 2.2.1. Повреждения мягких тканей Одно из наиболее распространенных применений ультразвука в физиотерапии — это ускорение регенерации тканей и заживления ран. Общие соображения в пользу такого применения недостаточно серьезны, хотя проведенные Дайсон и др. экспериментальные исследования весьма интересны. Так, из обеих ушных раковин кролика вырезались кусочки тканей, после чего одно ухо облучалось ультразвукам, а другое оставалось в качестве контрольного. На рис. 13.3 показан ход заживления облученного уха в сравнении с контрольным. На графике видны два подъема в скорости заживления.  Наибольшая скорость заживления наблюдалась при облучении импульсным ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 SATP в режиме 2 мс : 8 мс (сигнал : пауза), но и непревывное облучение интенсивностью 0,1 Вт/см2 приводило к близкому результату. Облучение в импульсном режиме 1 мс : 79 мс интенсивностью 8 Вт/см2 приводило к увеличению пораженного участка. Все три испытываемых режима имели одну и ту же среднюю по времени интенсивность. Облучение ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 в импульсном режиме 2 мс : 8 мс приводило к более быстрому заживлению раны, чем при интенсивности 0,25; 1,5; 2 или 4 Вт/см2 в том же режиме. Восстановление ткани лучше всего описать с помощью трех перекрывающихся фаз. В течение воспалительной фазы фагоцитарная активность макрофагов и полиморфонуклеарных лейкоцитов ведет к удалению клеточных фрагментов и патогенных частиц. Переработка этого материала происходит главным образом при помощи лизосомальных ферментов макрофагов. Известно, что ультразвук терапевтических интенсивностей может вызывать изменения в лизосомальных мембранах, тем самым ускоряя прохождение этой фазы. Вторая фаза в залечивании ран — пролиферация или фаза разрастания. Клетки мигрируют в область поражения и начинают делиться. Образуется гранулированная ткань и фибробласты начинают синтезировать коллаген. Интенсивность заживления начинает увеличиваться, и специальные клетки, миофибробласты, заставляют рану стягиваться. Показано, что ультразвук значительно ускоряет синтез коллагена фибробластами как in vitro, так и in vivo. Третья фаза — восстановление. Эластичность нормальной соединительной ткани обусловлена упорядоченной структурой коллагеновой сетки, позволяющей ткани напрягаться и расслабляться без особых деформаций. В рубцовой ткани волокна часто располагаются нерегулярно и запутанно, что не позволяет ей растягиваться без разрывов. Это ведет к уменьшению растяжимости и эластичности рубца по сравнению с нормальной окружающей тканью. Есть доказательства, что рубцовая ткань, формировавшаяся при воздействии ультразвука, прочнее и эластичнее по сравнению с «нормальной» рубцовой тканью. Это показывает, что ультразвук влияет на расположение новообразующего коллагена и помогает процессу восстановления. Драстичова с соавт. исследовали влияние ультразвука (0,85 Вт/см2) на прочность рубцов у морских свинок. Разрезы на их спинках облучались на третий или четвертый день после операции. Разрывное усилие облученных рубцов составляло 189% от контрольных в одной серии опытов и 271% в другой. Дайсон с соавт. изучали воздействие ультразвука (3 МГц, 0,5 Вт/см2) на заживление криохирургических повреждений у крыс. Поврежденные участки облучались на 0, 1, 3, 5 и 7 дни. Разрывное усилие рубцовой ткани через 1 мес. составляло 109% прочности контрольного рубца, через 2 мес. 126% от его прочности. Спустя 2 мес. прочность облученных рубцов достигала 42% прочности нормальной кожи в том же месте. К сожалению, несмотря на широкое использование ультразвука в терапии, было проведено всего несколько широкомасштабных клинических наблюдений. Одно из них было посвящено лечению хронических варикозных язв на ногах. Язвы облучались ультразвуком частотой 3 МГц интенсивностью 1 Вт/см2 SATP в импульсном режиме 2 мс : 8 мс. После 12 сеансов лечения (3 раза в неделю на протяжении 4 недель) средняя площадь язв составляла 66,4 ± 8,8% от их первоначальной площади, в то время как площадь контрольных язв уменьшилась всего до 91,6 ± 8,9%. Измеренное увеличение температуры в облучаемых зонах не превышало 1° С. Такое увеличение температуры, вызванное другими способами, совершенно недостаточно для наблюдаемой стимуляции заживления, что доказывает нетепловой характер механизма воздействия. В работе было показано, что ультразвук может способствовать приживлению пересаженных лоскутов кожи на краях трофических язв. С некоторым успехом ультразвук используется для размягчения и увеличения эластичности рубцов и контрактур. Несмотря на достаточную универсальность этого эффекта, механизм воздействия в этом случае неясен; возможно, он связан с комбинацией умеренного нагрева и явления, описанного ранее в этой главе. Считается, что ультразвук может быть полезен при рассасывании отеков, вызванных повреждениями мягких тканей. В работе было проверено это широко распространенное утверждение. Искусственно созданная опухоль у крыс облучалась ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 на частотах 0,75; 1,5; 3,0 МГц в импульсном режиме. Был установлен частотно-зависимый эффект: единственной эффективной оказалась частота 0,75 МГц. Характеристики импульсного режима (2 мс : 8 мс или 2 мс : 2 мс) на эффект не влияли. Механизм, ответственный за рассасывание опухоли, остался невыясненным. Возможно, он обусловлен увеличением кровотока или местными изменениями в тканях под действием акустических микропотоков. Без более строгих научных исследований этих и других известных явлений все рассуждения о механизмах, приводящих к положительному терапевтическому эффекту (если таковой существует), будут оставаться чисто умозрительными. Только понимание механизмов взаимодействия ультразвука с биологическими тканями позволит получить максимальный лечебный эффект. 2.2.2. Костные повреждения Восстановление повреждений мягких и костных тканей имеет много общего. Оба процесса включают в себя воспалительную, пролиферационную и восстановительную фазы. Хотя и это подобие, и тот факт, что в процессах участвуют однотипные клетки, подталкивали к тому, чтобы исследовать возможность применения ультразвука для лечения костных повреждений, публикаций на эту тему очень мало. При экспериментальном исследовании переломов малой берцовой кости у крыс было обнаружено, что ультразвуковое облучение во время воспалительной и ранней пролиферационной фаз ускоряет и улучшает выздоровление. Костная мозоль содержала больше костной ткани и меньше хрящей. Однако облучение в поздней пролиферационной фазе приводило к негативным явлениям — усиливался рост хрящей и задерживалось образование костной массы. Обнаружено также, что облучение ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 SATP длительностью 5 мин в импульсном режиме 2 мс : 8 мс более эффективно на частоте 1,5 МГц, чем на частоте 3 МГц. Это позволяет предположить нетепловой механизм воздействия, хотя природа его точно не установлена. 3. ХИРУРГИЯ Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй — механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, металлических наконечников и др. 3.1. ХИРУРГИЯ С ПОМОЩЬЮ ФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКА Хирургическая техника, которая в перспективе могла бы заменить традиционный скальпель, должна обеспечивать воспроизводимость и управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей и вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств. Фокальная область может иметь типичные размеры 1 -г- 2 мм в ширину и 3^4 мм в длину. Возможность использования фокусированного ультразвука для создания зон поражения в глубине органа без разрушения вышележащих тканей изучено в основном в операциях на мозге. Именно здесь первоначально возникла необходимость в создании таких разрушений для нужд экспериментальной нейроанатомии. Воздействие осуществлялось и на другие органы: печень, спинной мозг, почки и глаз. Фокусирование ультразвука может быть достигнуто многими способами. Самый простой из них — это использование преобразователя, излучающая поверхность которого по форме представляет собой сферическую вогнутую оболочку, изготовленную из пьезоэлектрического материала. Фокус такого излучателя лежит на его главной оси и располагается вблизи центра кривизны оболочки. Как следует из работ Коссоффа и О'Нейла, распределение акустического поля такого излучателя может быть рассчитано. Используя подобные сферические излучатели, Робинсон и Лили, а также Уорвик и Понд произвели в мозговой ткани у крыс и кошек разрушения в фокальной области. Хотя таким способом можно получить нагреваемую область с четко очерченными границами, регулировать глубину зоны поражения в этом случае оказывается не просто. Используя плоский излучатель совместно с различными акустическими линзами, можно добиться изменения глубины области поражения. Так как акустические линзы обычно делаются из материала, имеющего скорость звука больше, чем в воде, то для создания сходящегося пучка необходимо изготовлять линзы вогнутыми. Главное ограничение при использовании набора из таких линз накладывает поглощение ультразвука в материале самих линз. Оптимальная передача энергии осуществляется при условии, когда линзы и излучатель разделены четвертьволновым согласующим слоем. Такие комбинации излучателя с линзами применяли Линке с соавт. при создании зон поражений в печени у крыс и кроликов и в почках у кроликов. Фокальная область, используемая в ультразвуковой хирургии, по форме представляет собой эллипсоид вращения, вытянутый в направлении центральной оси звукового поля.  Для непоглощающей среды теория дифракции предсказывает, что только 84% энергии излучателя проходит через фокальную область. Однако в ткани всегда имеется реальное поглощение, и эта доля становится еще меньше. Точная форма любого разрушения зависит от облучаемой ткани. В однородной ткани очаг разрушения будет иметь приблизительно форму эллипсоида. Однако в том случае, когда облучаемый участок состоит из тканей двух типов, один из которых менее чувствителен к ультразвуковому разрушению, то предсказать форму пораженной зоны непросто. Такое случается, например, при облучении мозга, где селективно может быть разрушено белое вещество, так как серое вещество и сосудистая система менее чувствительны к действию ультразвука. Обилие сосудов в ткани также влияет на размеры очага разрушения. Отношение длины эллипсоида к его ширине зависит от угла, под которым происходит облучение. Коротко говоря, величина экспозиции разрушаемого объема ткани оказывается приблизительно пропорциональной количеству энергии, поглощенному в ткани. Предпринималось несколько попыток, чтобы сравнить все имеющиеся данные по пороговым интенсивностям, при которых происходит разрушение тканей. Воздействие фокусированным ультразвуком применялось в экспериментальной нейрохирургии для изучения функций мозга и для перерезки мозолистого тела мозга при изучении поведенческих реакций. Использование этой методики при лечении людей до сих пор было лимитировано необходимостью удалять часть черепа для создания акустически прозрачного «окна», через которое можно было бы пропускать ультразвуковой пучок. Фокусированный ультразвук был использован также для воздействия на глаз и почку. 3.2. БОЛЕЗНЬ МЕНЬЕРА Взамен традиционной хирургии ультразвук может применяться и при лечении болезни Меньера. Сущность болезни состоит в нарушениях во внутреннем ухе, что приводит к приступам головокружения. Цель лечения направлена на уменьшение головокружений при сохранении достаточного уровня слуха. Тонкий ультразвуковой пучок большой интенсивности направляется на латеральный полукружный канал уха для разрушения нейроэпителия кристы и макулы в лабиринте. Для этого метода лечения очень важна точная дозиметрия, поскольку вблизи полукружного канала проходит лицевой нерв и разрушение этого нерва ведет к лицевому параличу. Хотя применение ультразвука для этой цели было впервые предложено в 1948 г., первый полный отчет о его использовании для выключения вестибулярной функции появился только в 1952 г. Именно тогда Крейси применил ультразвук интенсивностью 4 Вт/см2 в течение 15 мин для лечения болезни. Спустя 11 мес. больной освободился от шума в ушах и головокружений, но при этом ухудшился слух. Часто используемая методика описана Арсланом. В сосцевидном отростке височной кости проделывается желобок, в который вводится ультразвуковой излучатель. Это позволяет облучить лабиринт. Вызывается нистагм, больной испытывает головокружение и его глаза поворачиваются в направлении, в котором он чувствует, что падает. После разрушения нервных окончаний в лабиринте, нистагм изменяет направление. Это указывает на успех операции. Во время процедуры пациент находится под местной анестезией. Применяя модифицированный метод лечения Арслана, Соренсен и Андерсен обнаружили, что 72% больных на продолжительное время избавляются от приступов головокружения, при этом слух большинства пациентов остается без изменений. При анализе результатов лечения болезни Меньера ультразвуком Сёберг показал, что процент освобождения от приступов головокружения высок и составляет от 67 до 95%. При этом слух в основном либо не изменяется, либо слегка улучшается. В большинстве случаев шум в ушах не пропадал. Единственный риск в методике лечения болезни, развитой Арс-ланом, состоит в возможном поражении лицевого нерва, что ведет к лицевому параличу. Чтобы уменьшить этот риск, Коссоффом с соавт. был развит метод круглого окна. В группе из 59 пациентов никто не пострадал от лицевого паралича и 80% больных избавились от головокружения после одного или двух сеансов облучения. 3.3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ХИРУРГИЯ Ультразвуковые хирургические инструменты состоят обычно из полуволнового магнитострикционного или пьезокерамического преобразователя, связанного с волноводом, имеющим рабочий наконечник, форма которого соответствует выполняемым операциям. Амплитуда колебаний наконечника может составлять от 15 до 350 мкм, а рабочая частота выбирается из диапазона до 30 кГц. Поскольку трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из поверхностей колеблется, то применение ультразвуковых инструментов для разреза требует меньших усилий по сравнению с традиционными скальпелями. Высокая температура, достигаемая на конце ультразвукового скальпеля, может прижигать сосуд до 2 мм в диаметре. Это уменьшает кровотечение в операционной зоне и, таким образом, облегчает проведение операции. Преимущество ультразвуковой техники по сравнению с криохирургической состоит в том, что кончик скальпеля не прилипает к ткани, и поверхности разреза не испытывают дополнительных травм. Преимущество ультразвукового скальпеля по сравнению с лазерной хирургией заключается в том, что хирург чувствует сопротивление ткани при ее разрезе и поэтому разрушение ткани лучше контролируется. Ультразвуковые инструменты нашли множество применений в клинике, среди которых можно выделить две большие области. К первой относится аспирация (удаление) ткани. Возможно, здесь наиболее распространенным случаем использования ультразвука является удаление катаракты из хрусталика глаза (факоэмульсифика-ция). Кончик инструмента делается в форме полой трубочки, которая вставляется в небольшое отверстие в глазу. Кончик вибрирует, разрушая хрусталик, и небольшие его фрагменты высасываются через трубочку. Аналогичная методика может быть использована и для уменьшения объема твердой опухоли, например, ректальной. Ко второй области применения ультразвуковых инструментов относится разрезание тканей. Как уже упоминалось выше, достоинством здесь являются малые потери крови. Метод успешно применяется при операциях на таких богатых сосудами органах, как печень и селезенка. Он используется также при трахеотомии, тонзиллэктомии, при операциях на легких, бронхах, грудной клетке и глазе. Для резания кости может применяться ультразвуковая пила. При сравнительном исследовании было найдено, что поверхность разреза, произведенного ультразвуковой пилой, была шероховатее, чем сделанная обычной пилой, однако она не содержала видимых микротрещин. Считается, что ультразвуковая пила работает легче и плавнее, и с ее помощью легче осуществлять точную остеотомию. Сначала заживление кости после ультразвуковых разрезов происходит медленнее, чем при обычном разрезе, однако спустя шесть недель заживление происходит одинаково в обоих случаях. Область медицинской акустики, основанная на применении ультразвуковых хирургических инструментов является одной из наименее изученных. Из существующих сообщений, содержащих мало количественной информации, следует, что такие инструменты действительно могут получить широкое практическое использование. Необходимы тщательные научные и инженерные разработки, чтобы выявить весь потенциал, заложенный в этой области. 3.4. СТОМАТОЛОГИЯ Впервые в 1955 г. Циннер предложил использовать ультразвук для лечения периодонтита; он же предложил использовать ультразвук для удаления камней. Инструмент, используемый для лечения зубов, состоит из стержневого ультразвукового преобразователя и имеет на конце наконечник, удобный для работы. В наконечнике возбуждаются продольные колебания на частоте в диапазоне 25—42 кГц и с амплитудой в области 6—100 мкм. Ультразвуковая очистка позволяет счистить и удалить налипшие скопления с поверхностей зубов и их корней. Наконечником можно чистить, соскабливать, стирать и шлифовать зубы, избавляя их от камней, бляшек,- остатков пищи, пятен и размягченного цемента. Ультразвук необходим при лечении язвенного воспаления десен (гингивита), краевого гингивита и перикоронита. Ультразвуковые инструменты могут использоваться для кюретажа (выскабливания патологического зубодесневого кармана). В этом случае наконечник может прикладываться к мягкой ткани для того, чтобы произвести слабый ожог. Анализ ряда сообщений об эффективности применения ультразвука при очистке зубов показывает, что в этом случае от врача требуется меньше усилий, уменьшается дискомфорт самого пациента, а время очистки сокращается по сравнению с ручной процедурой; конечный результат один и тот же. Считается, что ультразвук более эффективен для удаления пятен. Фотомикрографические исследования показали, что после ультразвуковой очистки поверхность зуба становится более гладкой, чем после ручной обработки. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В настоящее время ультразвуковой метод нашел широкое диагностическое применение и стал неотъемлемой частью клинического обследования больных. По абсолютному числу ультразвуковые исследования в плотную приблизились к рентгенологическим. Одновременно существенно расширились и границы использования эхографии. Во- первых, она стала применятся для исследования тех объектов, которые ранее считались недоступными для ультразвуковой оценки (легкие, желудок, кишечник, скелет), так что в настоящее время практически все органы и анатомические структуры могут быть изучены сонографически. Во-вторых, в практику вошли интракорпоральные исследования, осуществляемые введением специальных микродатчиков в различные полости организма через естественные отверстия, пункционным путем в сосуды и сердце либо через операционные раны. Этим было достигнуто значительное повышение точности ультразвуковой диагностики. В-третьих, появились новые направления использования ультразвукового метода. Наряду с обычными плановыми исследованиями, он широко применяется для целей неотложной диагностики, мониторинга, скрининга, для контроля за выполнением диагностических и лечебных пункций. Список использованной литературы 1. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. - «Общая физиотерапия», 1999 г. 2. Акопян В.Б. Физические основы УЗ терапии. Мед. Физика, 2001 3. Николаев Г.А., Лощилов В.И. Ультразвуковая технология в хирургии. М. Медицина, 1998. 4. Применение ультразвука в медицине. Под редакцией Хилл К. М. Мир, 1989г. 5. Применение ультразвука в медицине: Физические основы: Пер. с англ./Под ред. К. Хилла. — М.: Мир, 1989. |