Реферат - Ультразвук в медицине.doc. Реферат ультразвук в медицине. Выполнила студентка 1 курса группы лф Зав кафедрой доцент

• Название: Реферат ультразвук в медицине. Выполнила студентка 1 курса группы лф Зав кафедрой доцент
• Дата: 31.05.2022
• Размер: 57.5 Kb.
• Имя файла: Реферат - Ультразвук в медицине.doc.doc
• Тип: Реферат; #560040

Министерство Здравоохранения и медицинской промышленности РФ

Ярославская Государственная Медицинская Академия

Кафедра медицинской физики

РЕФЕРАТ

Ультразвук в медицине.


Выполнила:

студентка 1 курса

группы л/ф

Зав. кафедрой

доцент

Колпаков В.П.

Я Р О С Л А В Л Ь 2 0 0 0

Физиологические основы ультразвуковой терапии.

Тепловые эффекты.

Управляемый нагрев глубоко расположенных тканей может дать в ряде случаев положительный терапевтический эффект. Высокий коэффициент поглощения ультразвука в тканях с большими молекулами обусловливает заметное нагревание коллагеносодержащих тканей, на которые чаще всего и воздействуют ультразвуком при физиотерапевтических процедурах. Основной фактор, который часто препятствует восстановлению мягкой ткани после ее повреждения это контрактура (ограничение подвижности в суставе, вызванное рубцовым стягиванием кожи, сухожилий, заболеваниями мышц, сустава, болевым рефлексом),возникающая в результате повреждения и ограничивающая нормальное движение. Слабое подогревание ткани может повысить ее эластичность. 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 (диатермия - метод электротерапии; глубокое прогревание тканей токами высокой частоты и большой силы) проникает в мышечную ткань. Лемман сравнивал коротковолновую, микроволновую и ультразвуковую диатермию тазобедренного сустава. Было показано, что нагрев при максимально переносимых дозах коротковолнового и микроволнового облучения приводит к ожогам первой степени на коже и в подкожных тканях без заметного повышения температуры самого тазобедренного сустава. В то же время ультразвук дает адекватное увеличение температуры на кости без перегрева кожи.

Многие пациенты отмечают ослабление болей пи тепловом воздействии на пораженные области. Обезболивающий эффект может быть как кратковременным, так и продолжительным. Рубин и Куитерт обнаружили, что ультразвук ослабляет фантомные боли после ампутации конечностей, а также боли, вызванные образованием рубцов и невром.

При локальном нагреве ткани часто отмечаются сосудистые реакции. Тер Хаар и Хоупвелл показали, что кровоток в мышечной ткани увеличивается в 2-3 раза при ультразвуковом прогревании до температуры 40 - 45^оС. В работах Имига изменение кровотока связывается с местным расширением сосудов. Местное расширение сосудов увеличивает поступление кислорода в ткань и, следовательно, улучшает условия, в которых находятся клетки.

Прогревание может уменьшить мышечный спазм. Это обусловлено седативным (успокаивающим) действием повышения температуры на периферические нервные окончания. 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.

Нетепловые эффекты.

Нетепловые механизмы, с помощью которых ультразвук может воздействовать на ткани, 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, способствующему, например, рассасыванию спаек, образующихся в мягких тканях при их повреждениях.

Главным непериодическим эффектом, приводящим к лечебному действию ультразвука, являются акустичекие 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. Чемпен показал, что ультразвук in vitro может уменьшать содержание калия в некоторых клетках. Увеличение силы сокращения матки мышей при воздействии ультразвука может объясняться изменением содержания кальция в клетках гладких мышц.

Некоторые из нетепловых эффектов ультразвука могут нанести вред. 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.

Использование ультразвука в физиотерапии.

Ускорение регенерации тканей.

Одно из наиболее распространенных применений ультразвука в физиотерапии - это ускорение регенерации тканей и заживления ран. Восстановление тканей можно 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 вызвать 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. 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. Если диплоидные фибробласты человека облучить ультразвуком частотой 3 МГц и интенсивностью 0,5 Вт/см² in vitro, то количество синтезированного белка увеличится. Исследование таких клеток в электронном микроскопе показало, что по сравнению с контрольными клетками в них содержится больше свободных рибосом, шероховатого эндоплазматической сети.

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. Рубцовая ткань, формировавшаяся при воздействии ультразвука, прочнее и эластичнее по сравнению с "нормальной" рубцовой тканью.

Лечение варикозных язв.

При облучении хронических варикозных язв на ногах ультразвуком частотой 3 МГц и интенсивностью 1 Вт/см² в импульсном режиме 2 мс : 8 мс были получены следующие результаты: после 12 сеансов лечения средняя площадь язв составляла примерно 66,4 % от их первоначальной площади, в то время как площадь контрольных язв уменьшилась всего до 91,6 %. Ультразвук может также способствовать приживлению пересаженных лоскутов кожи на края трофических язв.

Ускорение рассасывания отеков.

Ультразвук может ускорить рассасывание отеков, вызванных повреждениями мягких тканей, что скорее всего обусловлено увеличением кровотока или местными изменениями в тканях под действием акустических микропотоков.

Заживление переломов.

При экспериментальном исследовании переломов малой берцовой кости у крыс было обнаружено, что ультразвуковое облучение во время воспалительной и ранней пролиферативной фаз ускоряет и улучшает выздоровление. Костная мозоль у таких животных содержала больше костной ткани и меньше хрящей. Однако в поздней пролиферативной фазе приводило к негативным эффектам - усиливался рост хрящей и задерживалось образование костной ткани.

Использование ультразвука в хирургии.

Применение фокусированного ультразвука.

Воздействие фокусированным ультразвуком применялось в экспериментальной нейрохирургии для изучения функций мозга и для перерезки мозолистого тела при изучении поведенческих реакций. Использование этой методики для лечения людей частично лимитировано необходимостью удалять часть черепа для создания акустически прозрачного "окна", через которое можно было бы пропускать ультразвуковой пучок.

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. 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. При методике, описанной Арсланом, в сосцевидном отростке височной кости проделывается желобок в который вводится ультразвуковой излучатель. Это позволяет облучить лабиринт. Нервные окончания в нем разрушаются, пациенты на длительное время избавляются от головокружений. Процент вылечившихся высок и составляет от 67 до 95%, при этом слух не изменяется.

Болезнь Паркинсона.

Неконтролируемые подергивания головы и конечностей, которые являются симптомами этой болезни, можно ликвидировать, нарушив деятельность некоторых глубинных участков мозга.

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 колебания наконечника может составлять от 15 до 350 мкм, а рабочая частот 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) тканей. Здесь наиболее распространенным случаем использования ультразвука является удаление катаракты из хрусталика глаза (факоэмульсификация).Кончик инструмента делается в форме полой трубочки, которая вставляется в небольшое отверстие в глазу. Кончик вибрирует, разрушая хрусталик, и небольшие его фрагменты всасываются через трубочку. Аналогичная методика может быть использована и для уменьшения объема твердой опухоли, например, ректальной.

Ко второй области применения ультразвуковых инструментов относится резание тканей. Достоинством здесь являются малые потери крови. Метод успешно применяется 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. Ультразвуковая пила работает плавнее, и с ее помощью легче осуществлять точную остеотомию.

Использование ультразвука в лечении рака.

Ультразвук достаточной интенсивности может нагреть любую локализованную область ткани до используемых в гипертермии температур (больше 42^о С). С технической точки зрения преимущество ультразвука пред электромагнитным нагревом состоит в том, что выделение энергии в среде может быть лучше локализовано, при необходимости можно использовать фокусировку. Задача состоит в том, чтобы равномерно нагреть весь объем опухоли до некоторой постоянной температуры при условии, чтобы температура нормальной ткани поддерживалась на физиологически приемлемом уровне. Есть указания на то, что кроме чисто температурного действия ультразвук может обладать и некоторым цитотоксическим эффектом.

Ли, облучая ультразвуком in vitro клетки, показал, что процент клеток, потерявших репродуктивную способность при нагревании ультразвуком больший, по сравнению с клетками, нагретыми другим способом.

Имеются данные, что использование рентгеновского облучения в комбинации с использованием ультразвука при лечении рака дает больший эффект, по сравнению с теми случаями, когда эти методы использовались по отдельности.

Использование ультразвука в диагностике.

Ультразвуковые колебания при распространении подчиняются законам геометрической оптики. В однородной среде они распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью. На границе различных сред с неодинаковой акустической плотностью часть лучей отражается, а часть преломляется, продолжая прямолинейное распространение. Чем выше градиент перепада акустической плотности граничных сред, тем большая часть ультразвуковых колебаний отражается. Так как на границе перехода ультразвука из воздуха на кожу происходит отражение 99,99 % колебаний, то при ультразвуковом сканировании больного необходимо смазывание поверхности кожи водным желе, которое выполняет роль переходной среды. Отражение зависит от угла падения луча (наибольшее при перпендикулярном направлении) и частоты ультразвуковых колебаний (при более высокой частоте большая часть отражается).

Для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, а также полости малого таза используется частота 2,5 - 3,5 МГц, для исследования щитовидной железы используется частота 7,5 МГц.

Генератором ультразвуковых волн является пьезодатчик, который одновременно играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор работает в импульсном режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду. В промежутках между генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик фиксирует отраженные сигналы.

В качестве детектора или трансдюсора применяется сложный датчик, состоящий из нескольких сотен мелких пьезокристаллов, работающих в одинаковом режиме. В датчик вмонтирована фокусирующая линза, что дает возможность создать фокус на определенной глубине.

Используются три типа ультразвукового сканирования: линейное (параллельное), конвексное и секторное. Соответственно датчики или трансдюсоры ультразвуковых аппаратов называются линейные, конвексные и секторные. Выбор датчика для каждого исследования проводится с учетом глубины и характера положения органа. Для щитовидной железы используются конвексные трансдюсоры на 7,5 МГц, для исследования почек и печени в равной степени пригодны как линейные, так и конвексные датчики.

Преимуществом линейного датчика является полное соответствие исследуемого органа положению самого трансдюсора на поверхности тела. Недостатком линейных датчиков является сложность обеспечения во всех случаях равномерного прилегания поверхности трансдюсора к коже пациента, что приводит к искажениям получаемого изображения по краям.

Конвексный датчик имеет меньшую длину, поэтому добиться равномерности его прилегания к коже пациента более просто. Однако при использовании конвексных датчиков получаемое изображение по ширине на несколько сантиметров больше размеров самого датчика. Для уточнения анатомических ориентиров врач обязан учитывать это несоответствие.

Секторный датчик имеет еще большее несоответствие между размерами трансдюсора и получаемым изображением, поэтому используется преимущественно в тех случаях, когда необходимо с маленького участка тела получить большой обзор на глубине. Наиболее целесообразно использование секторного сканирования при исследовании, например, через межреберные промежутки.

Способы введения ультразвуковой энергии.

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 (полное сопротивление) 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 тиксотропные вещества (типа гелей). Их удобно использовать, поскольку в обычном состоянии они достаточно вязки, но под действием ультразвука разжижаются. Количество энергии, передаваемое через различные жидкости, практически одно и тоже, 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.

Ультрафонофорез.

Ультрафонофорез - это одновременное воздействие на организм ультразвуком и лекарственными препаратами. Ультразвуковые колебания увеличивают проницаемость кожи для частиц лекарственного вещества: они легко проникают в организм и накапливаются, образуя "кожное депо", потом лекарство постепенно из депо поступает в кровь. Важно правильно выбрать дозировку препарата, частоту и режим работы. Физиотерапевтический аппарат "Ультразвук Т - 5" снабжен 10-ступенчатым клавишным регулятором мощности, что позволяет непосредственно без дополнительных измерений устанавливать необходимую дозу ультразвука. Процедурные часы, встроенные в аппарат, автоматически выключают его по истечении заданного времени и выдают звуковой сигнал об окончании процедуры.