Ультразвуковое исследование. История открытий
 Скачать 20.28 Kb.
|
|
История открытий С давних времён учёные-исследователи в области физики, математики, материаловедения, позднее в электронике, пытались проникнуть за грань материального. В XIX веке ультразвук произвёл настоящий бум в среде исследователей, объединив усилия учёных различных областей. Например, швейцарский физик Жан – Даниел и математик Чарльз Штурм, занимаясь проблемами скорости звука в воде, внесли немалый вклад в развитие гидролокатора. Учёный Калладон в результате своих экспериментов сумел определить скорость звука в воде. Благодаря этому родилась гидроакустика. В конце XIX века, в 1877 году, Джон Уильям Струтт разработал теорию звука, которая и явилась основой науки об ультразвуке. Тремя годами позже, в 1880 году, открытие учёных Пьера и Жака Кюри привело к развитию ультразвукового преобразователя. Они открыли пьезоэлектрического эффекта. Заключается он в том, что при механической деформации некоторых кристаллов, между их поверхностями возникает электрическое напряжение. Это прямой пьезоэлектрический эффект. Существует и обратный пьезоэлектрический эффект, когда под действием электрического поля возникает механическая деформация. Именно этот эффект используется в ультразвуковом исследовании. На пьезоэлементы датчика подается ток, который преобразуется в механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Пучок ультразвуковых волн распространяется в тканях организма, часть его отражается и возвращается обратно к пьезоэлементу, где под действием ультразвука возникает электрический заряд. Таким образом, пьезоэлемент датчика служит попеременно то передатчиком, то приемником ультразвуковых волн. В XX веке исследования в области ультразвука были продолжены. Благодаря «сверхзвуковому рефлектоскопу», разработанному в первой половине 20 века учёными Спроулом, Фаярстоуном и Спер стало возможным обнаруживать дефекты в металле, что нашло своё применение в промышленности. Во второй половине XX века учёные – исследователи Генри Хугес, Кельвин, Боттомли и Баярд изготовили металлический дефектоскоп, а Том Броун с Яном Дональдом разработали первую в мире контактную ультразвуковую машину. Кроме этого, Яну Дональду принадлежит заслуга в исследовании клинических областей использования ультразвука. В медицине ультразвук вначале использовали только как метод лечения артритов, язвенной болезни желудка, астмы и т.д. В качестве диагностического метода его начали применять в 40-50-х годах двадцатого века, т.е. совсем недавно. Американцы Холмс и Хоур, используя достижения в технических областях, первыми сканировали человека, погружая его в бак, изготовленный из башни от самолёта В29, с дегазованной водой, пропуская ультразвук вокруг оси 360 градусов, что и стало первой томограммой. Основателем диагностического УЗИ считается австрийский невролог, психиатр K.T. Дьюссик, впервые применивший УЗИ с диагностической целью. Он определял местонахождение опухолей головного мозга путем измерения интенсивности прохождения ультразвуковой волны сквозь череп, по аналогии с дефектоскопом металлов. Правда, позднее было обнаружено, что изображения, полученные Дуссиком, — артефакты отражения звуковых волн от костей черепа. Но, выражаясь штампами, начало было положено. Тернер из Лондона, Лекселл из Швеции и Казнер из Германии использовали ультразвук для энцифалографии срединной линии головного мозга в целях обнаружения гематом, полученных в результате травмирования. В 1955 году Яном Дональдом и доктором Барром были проведены первые исследования опухолей, твёрдой и кистозной. При поддержке Яна Дональда инженер Том Браун создал прибор Mark 4, который дифференцировал твёрдые и кистозные опухоли, чем сумел спасти человеческую жизнь. В этом же году японские ученые Сатомура и Нимура, исследовали с помощью ультразвукового сканера работу клапанов сердца и пульсацию периферических сосудов. Ультразвуковое исследование — метод диагностики, при котором получают изображения внутренних органов с помощью ультразвуковых волн высокой частоты. УЗИ безопасно для организма человека, поэтому оно широко используется в самых разных сферах медицины. Как работает ультразвук? Ультразвук свободно проходит через пустые пространства и жидкости, но отражается от твёрдых тел. Чем плотнее структура органа, тем сильнее он отражает ультразвуковые волны. Во время исследования врач использует специальный датчик, который испускает ультразвуковые волны и регистрирует те, что возвращаются к нему обратно, отражаясь от внутренних органов. Полученный сигнал передаётся в аппарат и преобразуется в изображение на мониторе. Чем больше волн отражает орган, тем более светлым он выглядит на экране. Во время УЗИ врач может не только получить изображение, но и наблюдать за работой органа в режиме реального времени. Когда ультразвуковые волны отражаются от движущегося объекта, изменяется их частота. Это явление называется эффектом Доплера. Благодаря ему можно изучать направление и скорость кровотока в крупных сосудах. Такое исследование называется допплерографией. Ультразвук не применяется на область мозга, шейных позвонков, костные выступы, области растущих костей, ткани с выраженным нарушением кровообращения, на живот при беременности, мошонку. С осторожностью ультразвук применяют на область сердца, эндокринные органы. Как проводят это исследование? Обычно перед УЗИ не требуется специальной подготовки. Если предстоит ультразвуковое исследование печени и желчного пузыря, то пациента просят ничего не есть в течение нескольких часов. За некоторое время до сканирования органов мочеполовой системы пациенту дают выпить несколько стаканов воды и просят не мочиться. Наполненный мочевой пузырь отодвигает петли кишечника и обеспечивает лучший обзор. УЗИ может продолжаться от 15 до 45 минут. Врач укладывает пациента на кушетку в положении, которое обеспечит наилучшую визуализацию обследуемого органа. На участок кожи наносят специальный гель и помещают ультразвуковой датчик. Во время исследования врач может перемещать датчик, поворачивать его под разным углом, слегка надавливать, попросить пациента изменить положение, перевернуться на другую сторону. При этом не возникает боли и какого-либо дискомфорта. Иногда для того чтобы лучше осмотреть интересующий орган, врач вводит специальный тонкий датчик во влагалище или в прямую кишку. При этом может возникать некоторый дискомфорт — придется немного потерпеть. После исследования врач ультразвуковой диагностики выдаст результат на специальном бланке. Продольной волной называется тaкая волна, в которoй колебательное движение отдельных частиц происхoдит в том жe направлении, в которoм распространяется волна. Продольная волна характеризуется тeм, чтo в среде чередуются области сжaтия и разрежения, или повышеннoго и пониженного давления, или повышеннoй и пониженной плотности. Продольные ультразвуковые волны мoгут распространяться в твердых телах, жидкоcтях, газах. Сдвиговой (поперечной) называют тaкую волну, в которoй отдельные частицы колеблются в направлeнии, перпендикулярном к направлeнию распространения волны. При этом расстояние между отдельными плоскостями колебаний остаются неизменными. Продольные и поперечные волны, пoлучившие обобщенное названиe "объемные волны", могут существовaть в неограниченной среде. Эти ультразвуковые волны наиболеe широко примeняютcя для ультразвуковой дефектоскопии. |