Биоакустик Природа звука и его физические характеристики. Характеристики слухового ощущени Инфразвук и ультразвук
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
Биоакустика 1. Природа звука и его физические характеристики. Характеристики слухового ощущения 2. Инфразвук и ультразвук 3. Физические основы звуковых методов исследования в клинике Цель: сформировать теоретическую основу физических знаний для дальнейшего изучения биоакустики Задачи: 1. Рассмотреть физические основы воздействия звуковых, инфразвуковых и ультразвуковых волн на организм человека 2. Ознакомиться с физическими принципами использования этих волн в биологии и медицине Природа звука t A S cos t A S cos / x / cos x t A S O x X Физические характеристики звука Виды звуков 1. Простые тоны 2. Сложные тоны 3. Шум ν 0 частота А частота ν 0 3 ν 0 5 ν 0 6 ν 0 А Основной тон Обертоны частота А 4. Звуковой удар – кратковременное звуковое воздействие (хлопок, взрыв и т.д.) 1. Частота: от 16 Гц до 20 кГц. 2. Скорость : не зависит от частоты. Определяется свойствами упругой среды. Физические характеристики звука Возраст, лет Верхняя граница частоты, кГц 0 -10 22 10-20 20 20-35 15 35-50 12 Среда Скорость звука, м/с Воздух 330 Мозг 1520 Гладкие мышцы 1550 Кости черепа 3660 3. Интенсивность : плотность потока энергии волны 4. Звуковое давление : избыточное над атмосферным давление, действующее при прохождении волны в среде 5. Уровень интенсивности : (1 дБ = 0,1 Б) Физические характеристики звука Порог слышимости 10 -12 Вт/м 2 Болевой порог 10 Вт/м 2 Частота, Гц Интенсивность, Вт/м 2 16 20000 10 -12 10 Область слышимости Болевой порог Порог слышимости Характеристики слухового ощущения 1. Высота тона (частота, интенсивность) 2. Тембр (акустический спектр) 3. Уровень громкости (уровень интенсивности, частота) Закон Вебера-Фехнера. Если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии. 1000 Гц Уровень интенсивности Уровень громкости (1 Фон) Инфразвук 1. Источники инфразвука 2. Особенности инфразвука Природные Техногенные землетрясения турбины грозы реактивные двигатели ураганы станки животные автомобили имеет во много раз большие амплитуды колебаний, чем акустические волны, при равных мощностях источников звука; хорошо распространяется в воздушной среде на большие расстояния с незначительной потерей энергии; легко проникает в помещения и огибает преграды, задерживающие слышимые звуки (дифракция). Ультразвук 1. Источники ультразвука Природные Техногенные Насекомые Летучие мыши Обратный пьезоэлектрическ ий эффект Потоки воды и воздуха Магнитострикция Свистки и сирены 2. Особенности ультразвука Малая длина волны, направленность; Поглощение; Отражение (воздух-кожа 99,99%). Действие ультразвука на вещество Механическое Тепловое Химическое деформация Усиливается на границах областей с разными акустическими сопротивлениями Изменения в окислительно- восстановительных реакциях кавитация акустические потоки (10 м/с) Ультразвуковой излучатель Кавитационные полости Температура Биофизическое действие ультразвука УЗ малой и средней интенсивности (<3 Вт/см 2 ) микромассаж тканей улучшение обмена веществ локальный нагрев увеличение проницаемости клеточных мембран УЗ высокой интенсивности (3-10 Вт/см 2 ) кавитация нарушения жизнедеятельности, разрушение клеток, гомогенизация перегрев Применение ультразвука в медицине 1. Физиотерапия 2. Фонофорез 3. Хирургия 4. Фармация 5. Эхоэнцефалография 6. Эхокардиорафия 7. Акушерство, гинекология и пренатальная диагностика 8. Ультразвуковое исследование внутренних органов Ультразвуковой метод исследования кровотока по крупным сосудам. При исследовании можно визуализировать в реальном времени ход потока крови по сосудам. Физические основы звуковых методов исследования в клинике Леопольд Ауэнбруггер 1. Перкуссия Рене Лаэннек 2. Аускультация Николай Сергеевич Коротков Стетоскоп Стетофонендоскоп Фонендоскоп Физические основы звуковых методов исследования в клинике Фонокардиография Выводы: 1. Человек воспринимает как звук механические волны с частотами от 20 Гц до 20000Гц. 2. Слуховое восприятие характеризуется громкостью звука, его высотой и тембром, а также порогом слышимости и порогом болевых ощущений. 3. Ультразвук низкой и высокой интенсивности оказывает положительное действие на биологические объекты и используется в терапии. 4. Ультразвук высокой интенсивности обладает разрушающим действием и используется в хирургии. 5. Звуковые методы исследования широко применяются в медицине (аускультация, перкуссия, фонокардиография, УЗ сканирование, дуплексное сканирование). Литература Основная: 1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. Дрофа, 2008. Дополнительная (ЭБС «Консультант студента»): 1. Антонов В.Ф., Коржуев А.В. Физика и биофизика. Краткий курс. ГЭОТАР-Медиа, 2011 2. Федорова В.Н., Степанова Л.А. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии. Лекции и семинары. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. |