Ультразвук та інфразвук

Ультразвуком називають механічні коливання і хвилі з частотами більшими 20 кГц. Застосування ультразвуку в різних галузях, включаючи медицину, пов'язані з тією їх важливою властивістю, що будь-які зміни в середовищі, через яке проходить ультразвукова хвиля, приводять до зміни швидкості розповсюдження і поглинання цієї хвилі, відбиття хвилі від границі розділу, акустичної кавітації - появи мікропорожнин в матеріальному середовищі (наприклад, в рідині) під дією коливань тиску. Так, при інтенсивності ультразвукової хвилі і частоті на відстані половини довжини хвилі утворюється дуже великий перепад тиску, що дорівнює , тобто цей перепад в 630 разів перевищує нормальний атмосферний тиск. Кавітаційний та інші механізми дії ультразвуку можуть викликати механічні ефекти (розрив і загибель бактерій тощо), хімічні ефекти (збудження й іонізацію атомів та молекул з утворенням радикалів), які можуть бути як позитивними при відносно малих інтенсивностях, так і негативними при великих інтенсивностях ультразвукової хвилі.

Зміна швидкості і поглинання ультразвуку в різних органах і тканинах, а також відбиття ультразвукової хвилі на границях різних середовищ в організмі людини лежать в основі відомого методу ультразвукового дослідження (УЗД). Створені спеціальні комп'ютеризовані пристрої, які за певною програмою дозволяють візуалізувати зображення на екрані монітора. Сучасними прикладами УЗД в медицині є ультразвукова ехоенцефалографія - діагностування пухлин та запалень головного мозку, ультразвукова кардіографія - дослідження динаміки серцевої діяльності за допомогою ультразвуку, ультразвукова голографія – отримання тривимірних зображень біооб'єктів з використанням інтерференції ультразвукових променів тощо.

Дія ультразвукової хвилі з малою інтенсивністю на рівні використовується як позитивний терапевтичний вплив, в основі якого лежить прискорення фізіологічних процесів у клітинах.

При збільшенні інтенсивності ультразвуку на декілька порядків (до і вище) внутрішні рухи окремих цитоплазматичних частин клітин підсилюються, виникає ефект кавітації і, як наслідок, необоротні зміни структури і функцій клітин. Подібний механізм лежить в основі бактерицидної дії ультразвуку.

Ультразвуки великої інтенсивності використовуються також з метою руйнування різного роду новоутворень (пухлин тощо). Подібний механізм дії ультразвуку застосовується також в стоматології (зняття зубних каменів, висвердлювання зубних каналів тощо). Процес руйнування біологічних тканин при інтенсивностях вище використовується в ультразвуковій хірургії та при ультразвуковому остеосинтезі - зварюванні тканин та кісток за рахунок значного підвищення в них швидкості процесів дифузії.

У фармацевтичній промисловості кавітаційні процеси, що виникають під дією ультразвукової хвилі великої інтенсивності, використовуються для диспергування твердих і рідких матеріалів з метою отримання лікарняних порошків і емульсій тощо.

Механічні та теплові ефекти, що виникають при дії ультразвуку на різні біологічні тканини, лежать в основі методу ультразвукової фізіотерапії.

Інфразвукові коливання і хвилі - це пружні коливання з частотами до 16 Гц. Інфразвук дуже слабко поглинається із газах, рідинах та твердих тілах і тому може розповсюджуватися майже без втрат на великі відстані. Ця надзвичайно важлива властивість - інфразвуку використовується у техніці - у звукометричних приладах (мікрофони, гідрофони тощо) для реєстрації різноманітних процесів, що відбуваються з інфразвуковими частотами. До таких процесів належать землетруси, вибухи, виробничі шуми і вібрації, грозові розряди, турбулентні явища в атмосфері, хвилі цунамі тощо.

Інфразвук негативно впливає на функціональний стан ряду систем організму. Вважається, що первинний механізм дії інфразвуку на організм має резонансну природу. Частоти власних коливань тіла людини відповідають частоті інфразвуків, тому вони викликають головний біль, роздратування, втому, знижують працездатність. Інфразвук з частотою 7 Гц шкідливо діє на серце. А з частотою 9-13 Гц на -ритми головного мозку. Високоінтенсивні виробничі шуми і вібрації, що мають складний неперіодичний характер в різних частотних інтервалах, включаючи інфразвуковий, також є шкідливими для людини. Рівень інтенсивності цих звуків вимірюється за допомогою спеціальних приладів - шумомірів. Встановлено, що гранично дозволений рівень інтенсивності низько­частотних шумів та вібрацій дорівнює , тоді як їх нормальним рівнем вважається значення .

Поиск по сайту: