Felszívódás és behatolási mélysége a kapcsolatok
Home | Rólunk | visszacsatolás
Ha a közeg, amelyben a terjedési ultrahang, viszkozitása és hővezető, akkor a terjedését az ultrahangos hullám a abs schenie, vagyis a távolság a forrás az energia csökken.
A túlnyomó részét az elnyelt energia hővé szövet, kisebb része okoz visszafordíthatatlan szerkezeti változásokat.
Ismeretes, hogy az ultrahangos által elnyelt energia 2/3 1/3 a molekuláris szinten, és szinten mikroszkopikus szöveti struktúrák.
Felszívódás is függ a gyakorisága ultrahangos rezgések - abszorpció magasabb frekvenciákon a nyomás gyorsan növekszik. Elméletileg, a felszívódás négyzetével arányos a frekvencia.
Meg kell jegyezni, hogy a felszívódást az ultrahang biológiai szövetek nem tartozik az általános törvények homogén média. A biológiai szövetek, nincs másodfokú és lineáris függését felszívódását a frekvencia. Ez annak köszönhető, hogy heterogenitása szövetekben. Heterogenitása a biológiai szövetek és okozza más fokú felszívódását ultrahang. Például, a legalacsonyabb felszívódás figyelhető meg a zsírréteg, és majdnem kétszer annyi van az izomszövetben. A szürke az agy kétszer elnyeli ultrahang, mint a fehér. Nem csak elnyeli az ultrahang agy-gerincvelői folyadék. A legnagyobb elnyelése a csontban.
A nagysága a felszívódás is jellemző a abszorpciós koefficiens, amely megmutatja, hogy hogyan az ultrahang intenzitásának a besugárzott közegben.
Az intenzitás a ultrahang, amikor áthalad a szövetet exponenciálisan csökken:
ahol I - intenzitású ultrahang hullámok behatolási mélység h,
I0 - intenzitású ultrahang hullámok a felületen az anyag,
k - abszorpciós együttható, ami függ a sűrűsége és a közeg viszkozitása, valamint a frekvencia az ultrahangos hullám.
Továbbá, lehetőség van arra, rendellenes felszívódását ultrahangos vibrációs energia egyes frekvenciasávokban - ez függ a jellemzői a molekuláris szerkezet a szövet.
penetráció együttható ultrahang hullámok a különböző környezet aránya intenzitások:
ahol I2 - intenzitása a megtört hullámok, I1. - az intenzitás a beeső hullám.
Raleigh azt mutatták, hogy:
Az abszorpciós koefficiens fordítottan arányos a behatolás mélységét az ultrahang hullámok, amelyek intenzitása csökken az „e” újra - a
Minél nagyobb a frekvencia ultrahang hullámok, annál kisebb a mélysége a penetráció. Így, amikor a frekvencia (800-900) kHz ultrahang behatol, hogy a mélysége 4-5 cm, és olyan gyakorisággal (1600-2600) kHz per 1cm.
Szerkezetek, amelyben van teljes ultrahanghullámok csillapítása a, azaz a amelyen keresztül az ultrahang nem tud áthatolni adni mögött akusztikus árnyék (például meszes struktúrák a szív).
Az orvosi kutatások, a felszívódását ultrahang hullámok mért fél-érték mélységet. Half-érték mélyreható segítségével határozható meg a törvény:
ahol H - a mélység a fél-érték. az a mélység, amelynél a intenzitása az ultrahanghullám a felére csökken,
H - a behatolási mélység.
Például, egy 1 MHz frekvencián a vízben, h = 350 cm (k = 0,001), a vérben 17 cm-es (K = 0,01).
A táblázat táblázat. A 4. ábrán a k elnyelési együttható és a fél-érték H mélysége különböző frekvenciákon különböző szövetek:
A gyengülő amerikai biológiai szövetek miatt szórási
A folyosón az ultrahang a szövetek és az azt követő reflexió és visszatér a vevő figyelembe kell vennie nemcsak a felszívódás egy adott szövet, hanem szétszórva mind a saját szövetéből, hogy megosszák határokon. Szóródása ultrahang - ez a jelenség, amikor szaporító ultrahang a közegben kilépőnyílásából miatt, minden irányból a heterogenitás a környezet.
A hatásmechanizmus ultrahang a biológiai szövetet és az anyag
2.1. mechanikai hatás
2.2. fűtés akció
2.3. kémiai hatása
2.4. A biológiai hatás a sejtek szintjén
A szaporítása ultrahangos nyilvánul meg az anyagot különböző típusú ultrahang kölcsönhatás számít.
Amikor az ultrahang terjedési valós környezetben hullámok kölcsönhatásba a környezettel. Környezet meghatározza a terjedési csillapítás és hullámok. Hullám befolyásolja a környezetet is.
Ultrahang használjuk diagnosztizálására intenzitással szint kisebb, mint 0,1 W / cm 2 szinte nincs káros hatással a biológiai objektumok. Azonban, a magasabb szintű nagyfrekvenciás ultrahang folyékony heterogén környezetekben ultrahang hatással van a biológiai környezetben a mechanikus, termikus és kémiai hatást.
A legtöbb elsődleges fizikai és kémiai reakciók az élő szervezetben az intézkedés alapján ultrahangos helyi. Azonban, ezek a hatások okozhat reakciót a szervezet egészére.
Tekintsük a mechanikai, termikus és kémiai hatásait ultrahangot biológiai objektumok.
A mechanikai hatás annak köszönhető, hogy a nagyon természete ultrahang, amely az oszcilláló mozgása a részecskék a gáznemű, folyékony és szilárd táptalajokon, és össze van kötve egy változó akusztikus nyomás során a sűrítési és expanziós a közeg és az erők miatt nagy gyorsulásokat fejlődő részecskék.
Amikor kitéve ultrahangot biológiai objektumok, közepes részecskék végre intenzív rezgőmozgás, ahol, például folyadékok (lágyszövet) egy intenzitású ultrahang 1 W / cm 2-es frekvencián 1 MHz az elmozdulás amplitúdója 0,2 mikron, az amplitúdó a vibrációs sebesség 12 cm / s .
Az alacsony intenzitású rezgéseket okoznak ezek a szerkezeti elemek mikromasszázs szövetben, ami javítja a metabolizmus.
Ebből eredő elmozdulás a sejtfalak közel küszöb műszakban, amely hozzájárul bioelektromos tevékenység mechanoreceptorai. Egy frekvenciája 10 MHz-torzítás értékhatárok sejt elemek fog bekövetkezni már intenzitás 0,1 W / cm 2. Így élő sejtek jelentős behatásoknak még viszonylag alacsony intenzitású nagyfrekvenciás ultrahang.
Akusztikus streaming audio stream
Szaporítása ultrahang hullámok a nagy intenzitású a gázok és folyadékok elmozdulását idézi elő, a közeg, amely az úgynevezett akusztikus streaming, 6. ábra.
6. ábra .Akusticheskoe szaporítására ultrahang
Vannak még áramokat akusztikus (hang szél) sebessége eléri a 10 m / s, ami rázzuk a besugárzott folyadék, megváltoztatják azok fizikai tulajdonságait.
Vizsgált három fajta akusztikus streaming.
Az első típus a kisüzemi áramlási előforduló a határfelületen a határréteg. Van egy örvény típusú karaktert.
A második típusú akusztikus áramlási kívül a határréteg bekövetkezik.
A harmadik típus - ez az áramlás irányát a radiátor irányába az ultrahang nyaláb, és a nyomás által létrehozott dinamikus objektumok az utat az áramlás.
Síkhullámú, homogén közegben alacsony ultrahang intenzitási szintet a közeg részecske korlátozott vibrációs mozgást mintegy az egyensúlyi helyzet. A heterogén környezetekben, amelyek biológiai környezetben a vibrációs mozgás a transzlációs mozgás adunk, amelynek hatására az akusztikus hullámok (microshowers). A magasabb ultrahangos intenzitás, a nagyobb ezeket a hatásokat. Már intenzitásai 0,1-1 W / cm 2 a sejtekben és az intercelluláris térbe erős microflows kezdenek merülnek fel.
Akusztikus áramlás és microflows, amely képes a mind kívül és belül a sejtek felgyorsítja a diffúziós folyamatok, valamint örvénylő mozgásba, amely okozhat szakadás a sejtmembránok, deformáció és mozgása az intracelluláris struktúrák és a citoplazmában.
Szaporítása ultrahanghullámok a közegben miatt mechanikai deformációk a közeg. Alakváltozás következik be egymást követő kondenzáció és ritkítás a közeg részecskék, amely létrehozza a váltakozó nyomás a közegben. Attól függően, hogy az intenzitás a ultrahang hullámok, ezek a deformációk okozhat enyhe változás a szerkezet vagy a pusztulástól.
A folyékony közeg ultrahanggal, az amplitúdó a váltakozó nyomás függően változik a folyadék sűrűsége, a terjedési sebessége az ultrahang hullámok, intenzitását és gyakoriságát rezgések a közeg részecskéi. Abban az időben a nyújtás, alacsony nyomáson, külön szekciókban a folyadék bekövetkezik diszkontinuitás folyadék - a folyadék lehet törés, így a folyadék képezheti microcavity (üregek), amelyek bizonyos mértékben töltött folyadék-gőz vagy gáz oldott meg. Későbbi tömörítés vezet összeomlása a kialakuló buborékok. Mielőtt becsapta a nagy nyomás jön létre bennük. Ezért, abban az időben a eltűnésének buborékok vannak erős hidraulikus sokkok, és egy lökéshullám nagy változó nyomású, amelynek van egy nagy romboló erő. Ezt a jelenséget nevezik kavitáció.
A formáció és az azt követő terjedésének lökéshullámok vezethet könnyezés és a károk a biológiai szövet szerkezetét.
A előfordulása kavitáció eléréséhez szükséges egy bizonyos értéket ultrahang intenzitásának (küszöbérték). A küszöbérték függ az ultrahang frekvenciája és a kohéziós erők a folyadékban. Stretching, amely ellenáll a folyadék függ szennyeződések bennük (a jelenléte
gázok és a gáz buborékok). Kavitáció alatti szövetekben a hatás figyelhető céltalan ultrahang intenzitások több mint 0,6 W / cm 2 frekvencián 1 MHz. A formáció a üregek csökken az átlagos folyadék sűrűsége, és a sebességet a rezgőmozgás közepes részecskék megnövekedett. Ami a kialakulását üregek igényel egy bizonyos idő, nagyon nagy frekvenciájú (a fenti 5 MHz) kavitáció nem figyelhető meg.
Kavitáció mikroüregek képződnek a közegben ultrahangos kezelés, van egy rövid időre. A csökkentett nyomást minden egyes pontja a közeg létezik, csak a fél ciklusban oszcilláció majd cserélni megemelt nyomáson, ami gyors összeomlása mikroüregek. Növelésével rezgőmozgás a közeg részecskék és összeomló üregek, nagy mennyiségű hőenergia szabadul fel kis mennyiségben. Az abszorpciós ultrahang energia növekedést okoz környezeti hőmérsékletet.
A kavitáció is kíséri képződését kémiailag aktív, amelyek reagálnak Biomacromolecules jelentősen változó azok tulajdonságait.
A kavitáció kísérheti lumineszcencia - elektromágneses sugárzás gerjesztett molekulák a fázis a lökéshullám kialakulását.
kavitációs hatás használják, különösen, az ultrahangos szikével.
Az akció a membrán
Mechanikai hatás ultrahang hullámok a biológiai rendszerek viszkozitásának módosítására a citoplazmában, megzavarhatja koncentrációesése különböző anyagok közelében sejtmembránok vagy akár veszélyeztetheti integritását sejtmembránok. Minden esetben, a hatás a mechanikai zavarok a sejt molekuláris változás történik a szállítás körülményei és az ionok a sejtmembránon keresztül.
Alatt következik be a folyosón az ultrahang hullámok a kondenzáció és ritkítás- részei a közeg változások létrehozásához extra nyomást viszonyítva a környezeti nyomás kívül környezete. Az ilyen további külső nyomást nevezzük sugárzási nyomás. Ez az oka annak, hogy amikor elhaladnak ultrahang hullámok révén a folyadék-levegő határfelület lehet tör folyadékot (7. ábra), és permetezéssel alkotnak egy nagyon finom köd.
7. ábra. Fountain folyékony alá az ultrahang sugár.
Ezt a mechanizmust használnak aeroszolt a kábítószer.
Termikus hatását ultrahang hatással függ annak intenzitása és időtartama.
Passage az ultrahang média kíséri melegítés miatt az átalakítás a mechanikai energiát hővé által felszívódását ultrahang. Ezen túlmenően, a hőtermelés miatt fizikai jelenség, az úgynevezett „hatása határfelületek.” Ennek lényege abban rejlik, hogy fokozza ultrahang fellépés felületen két médiában. Enhancement a termikus hatás társított tükrözi ingadozásait Határoló felületek: minél nagyobb a visszaverődés, annál kifejezettebb hatása. Ez azt mutatja, a következő kísérletekben. Az olajat melegítjük ultrahangos ol, a továbbiakban az olajba merített, fém gyöngyök, az olaj hőmérsékletét ezután növekedett. Amikor méretének csökkentése a golyók és a növekvő számuk, változatlan a teljes súlyt, a hőmérsékletet tovább növelése útján fokozott teljes a gyöngyök felületén. A tapasztalat azt mutatja, hogy növekedése felületi visszaverő ingadozások, termikus hatása fokozódik.
Ha otthonos ultrahang forrás a beteg bőrén nem figyelhető kényelmetlenséget. De ha a bőr és a fejét a radiátor van egy kis réteg levegő, van egy égő érzés. Fokozása a termikus hatása miatt tükrözi az intenzív ultrahang hullámok a felületen a bőr - a levegő miatt a nagy különbség a akusztikai ellenállás. Csak ha ez előfordulhat a jelenség interferencia beeső és visszavert ultrahang hullámok.
A termikus hatás abban nyilvánul meg szaporítását ultrahang a levegőben. Tehát intenzitással 160? W / m 2 (frekvencia 20 kHz) gyapjú, izzított 6 másodperc után; acél fémforgács melegítjük red hot 1 perc alatt
A terjedési ultrahang biológiai folyadékokban fordul elő hullám energiaelnyelés és eltolja azt hővé. Az intenzitás az ultrahang a távolsággal csökken exponenciálisan. Az abszorpció a folyékony közegben sokkal kisebb, mint a lágy szövetek és különösen a csontszövetben. Egy 1 MHz frekvencián, 1 cm-es ultrahang-energia intenzitása szint csökken a lágy szövetek, az izmok és a csontok rendre 1 dB-lel, 2,3dB és 13dB. Egyre gyakrabban abszorpciós mértékben megnő. Tehát egy 3 MHz frekvencián az izmokban és a csontok intenzitásának csökkenése szint rendre 5dB és 55dB.
Hőmérsékletének növelésével a közeget intenzitása határozza meg, az expozíció időtartama, gyakorisága ultrahang expozíciós módban (folyamatos pulzus), a tulajdonságok a közeg.
A szükséges hőt a fűtés a izomszövet a 5-7 ° C-on, amelyek intenzitása 1 W / cm 2, és a frekvenciája 1 MHz lehet elkülönített 0,5-5 percig attól függően, a hőátadási feltételek és tulajdonságait a szövet. Jellemző, hogy a hőfejlődés nem lép fel egyenletesen az egész vastagsága a szövet, és a legtöbb jelentősen a határait a média, különböző hullám impedanciák. Helyi fűtési szövet per egységnyi fokozat, alkalmazunk az ultrahangos fizikoterápiás.
Fűtés szövetek a részvények és befektetési jegyek fok, mint általában, vezet túlmelegedés a szövetek és a halál.
A sebészet ultrahangos hatással a biológiai szövet vezet a pusztulástól, ami úgy érhető el összpontosítva teljesítményű ultrahangos gerendák úgy, hogy megkapjuk a intenzitás több mint 1 kW / cm 2. Így néhány másodpercig térfogatban 1-2 mm 3 szövet hőmérséklete emelkedik 100 ° C-on, és ez vezet a pusztulástól.
Amikor az ultrahangos terjedési képezhet ionok és gyökök. Az egyik mechanizmus e folyamat a következő.
A formáció a kavitációs buborékok a határoló felületek okozhat elektromos töltések. Amikor az összeomlás kavitációs közepes molekulák mozognak nagy sebességgel és tapasztalat kölcsönös súrlódás. Az eredmény az, hogy a molekulák a közeg, akkor lehet izgatott, és ionizált lehető szünetet molekuláris kötéseket. Ez azt is kialakulásához vezet ionok és gyökök. Különösen, az ionizációs a vízmolekulák kialakulását eredményezi a hidroxil szabad gyökök és az atomos hidrogén:
Kémiailag, a bomlási termékei ionizált víz molekulák rendkívül aktív. Ez a magas aktivitás miatt számos általános biológiai hatások előforduló hatása alatt az ultrahang: oxidáló hatását ultrahang, a bontást a fehérjék, proteinszerű vegyületeket depolimerizáció, enzimek inaktiválása, a gyorsulás a kémiai reakciók, a pH változtatásával, a hasítási nagy molekulatömegű vegyületek.
Minden kapott reaktív anyagok kölcsönhatásba léphetnek a különböző molekulák, azaz van egy kémiai hatása a molekuláris szinten.