Ultrasonik toʻlqinlarni oʻrganish yuz yildan koʻproq vaqt oldin boshlanganiga qaramay, faqat soʻnggi yarim asrda ular inson faoliyatining turli sohalarida keng qoʻllanila boshlandi. Bu akustikaning kvant va chiziqli bo'lmagan bo'limlari, kvant elektronikasi va qattiq jismlar fizikasining faol rivojlanishi bilan bog'liq. Bugungi kunda ultratovush nafaqat akustik to'lqinlarning yuqori chastotali mintaqasini belgilash, balki sanoat, axborot va o'lchash texnologiyalari, shuningdek diagnostika, jarrohlik va terapevtik usullar bilan bog'liq bo'lgan zamonaviy fizika va biologiyaning butun ilmiy yo'nalishidir. zamonaviy tibbiyot.
Bu nima?
Barcha tovush toʻlqinlarini odamlarga eshitiladigan toʻlqinlarga boʻlish mumkin - bular 16 dan 18 ming Gts gacha boʻlgan chastotalar va inson idrok etish doirasidan tashqarida boʻlganlar - infraqizil va ultratovush. Infratovush deganda tovushga o'xshash to'lqinlar tushuniladi, lekin chastotalari inson qulog'i tomonidan qabul qilinganidan pastroqdir. Infrasonik hududning yuqori chegarasi 16 Gts, pastki chegarasi esa 0,001 Gts.
Ultratovush- bu ham tovush to'lqinlari, lekin faqat ularning chastotasi inson eshitish apparati idrok eta oladigan darajadan yuqori. Qoida tariqasida, ular 20 dan 106 kHz gacha bo'lgan chastotalarni anglatadi. Ularning yuqori chegarasi bu to'lqinlar tarqaladigan muhitga bog'liq. Shunday qilib, gaz muhitida chegara 106 kHz, qattiq va suyuqliklarda esa 1010 kHz ga etadi. Yomg'ir shovqini, shamol yoki sharsharalar, chaqmoq oqimlari va dengiz to'lqini bilan o'ralgan toshlarning shitirlashida ultratovush komponentlari mavjud. Ultrasonik to‘lqinlarni idrok etish va tahlil qilish qobiliyati tufayli kitlar va delfinlar, yarasalar va tungi hasharotlar koinotda yo‘n altirilgan.
Biroz tarix
Ultratovush (AQSh) boʻyicha birinchi tadqiqotlar 19-asr boshlarida frantsuz olimi F. Savart tomonidan amalga oshirilgan boʻlib, u inson eshitish apparati eshitilishining yuqori chastota chegarasini aniqlashga harakat qilgan. Kelajakda ultratovush to'lqinlarini o'rganish bilan nemis V. Vin, ingliz F. G alton, rus P. Lebedev va bir guruh talabalar kabi taniqli olimlar shug'ullangan.
1916-yilda frantsuz fizigi P. Langevin rossiyalik muhojir olim Konstantin Shilovskiy bilan hamkorlikda dengiz oʻlchovlari uchun ultratovushni qabul qilish va chiqarish va suv osti obʼyektlarini aniqlash uchun kvartsdan foydalanishga muvaffaq boʻldi, bu esa tadqiqotchilarga birinchi ultratovush uzatuvchi va qabul qiluvchidan iborat sonar.
1925-yilda amerikalik U. Pirs bugungi kunda Pirs interferometri deb ataladigan, tezlik va yutilishni katta aniqlik bilan oʻlchaydigan qurilma yaratdi.suyuq va gaz muhitida ultratovush. 1928 yilda sovet olimi S. Sokolov birinchi boʻlib ultratovush toʻlqinlari yordamida qattiq jismlardagi turli nuqsonlarni, shu jumladan metallni ham aniqladi.
Urushdan keyingi 50-60-yillarda L. D. Rozenberg boshchiligidagi sovet olimlari jamoasining nazariy ishlanmalariga asoslanib, ultratovush turli sanoat va texnologik sohalarda keng qo'llanila boshlandi. Shu bilan birga, britaniyalik va amerikalik olimlarning mehnatlari hamda R. V. Xoxlova, V. A. Krasilnikov va boshqa koʻplab sovet tadqiqotchilarining tadqiqotlari tufayli nochiziqli akustika kabi ilmiy fan jadal rivojlanmoqda.
Taxminan oʻsha davrda amerikaliklar ultratovushni tibbiyotda qoʻllashga birinchi urinishlar boʻlgan.
Sovet olimi Sokolov o'tgan asrning 40-yillari oxirida shaffof bo'lmagan narsalarni ko'rish uchun mo'ljallangan asbob - "ultratovushli" mikroskopning nazariy tavsifini ishlab chiqdi. Ushbu ishlar asosida 70-yillarning oʻrtalarida Stenford universiteti mutaxassislari skanerlovchi akustik mikroskopning prototipini yaratdilar.
Xususiyatlar
Umumiy tabiatga ega boʻlib, eshitiladigan diapazondagi toʻlqinlar, shuningdek, ultratovush toʻlqinlari fizik qonunlarga boʻysunadi. Ammo ultratovush uni fan, tibbiyot va texnologiyaning turli sohalarida keng qo'llash imkonini beruvchi bir qator xususiyatlarga ega:
1. Kichik to'lqin uzunligi. Eng past ultratovush diapazoni uchun u bir necha santimetrdan oshmaydi, bu signal tarqalishining nurli tabiatini keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, to'lqinfokuslangan va chiziqli nurlar orqali tarqaladi.
2. Impulslarda ultratovush chiqishi mumkin bo'lgan ahamiyatsiz tebranish davri.
3. Turli muhitlarda to'lqin uzunligi 10 mm dan oshmaydigan ultratovushli tebranishlar yorug'lik nurlariga o'xshash xususiyatlarga ega, bu tebranishlarni fokuslash, yo'n altirilgan nurlanishni shakllantirish, ya'ni energiyani nafaqat to'g'ri yo'nalishda yuborish, balki uni to'plash imkonini beradi. kerakli hajm.
4. Kichik amplituda bilan tebranish energiyasining yuqori qiymatlarini olish mumkin, bu esa katta uskunalardan foydalanmasdan yuqori energiyali ultratovushli maydonlar va nurlarni yaratishga imkon beradi.
5. Ultratovushning atrof-muhitga ta'siri ostida ko'plab o'ziga xos jismoniy, biologik, kimyoviy va tibbiy ta'sirlar mavjud, masalan:
- dispersiya;
- kavitatsiya;
- gazsizlantirish;
- mahalliy isitish;
- dezinfektsiya va boshqalar. boshqalar
Koʻrishlar
Barcha ultratovush chastotalari uch turga bo'linadi:
- ULF - past, diapazon 20 dan 100 kHz gacha;
- MF - o'rta diapazon - 0,1 dan 10 MGts gacha;
- UZVCh - yuqori chastotali - 10 dan 1000 MGts gacha.
Bugungi kunda ultratovushning amaliy qoʻllanilishi birinchi navbatda turli materiallar va mahsulotlarning ichki tuzilishini oʻlchash, nazorat qilish va oʻrganish uchun past intensivlikdagi toʻlqinlardan foydalanish hisoblanadi. Yuqori chastotali turli moddalarga faol ta'sir qilish uchun ishlatiladi, bu ularning xususiyatlarini o'zgartirishga imkon beradiva tuzilishi. Ko'pgina kasalliklarni ultratovush yordamida tashxislash va davolash (turli chastotalar yordamida) zamonaviy tibbiyotning alohida va faol rivojlanayotgan sohasidir.
Bu qayerda amal qiladi?
So'nggi o'n yilliklarda ultratovushga nafaqat ilmiy nazariyotchilar, balki uni inson faoliyatining turli turlariga tobora ko'proq kiritayotgan amaliyotchilar ham qiziqish bildirmoqda. Bugungi kunda ultratovush birliklari quyidagilar uchun ishlatiladi:
| Moddalar va materiallar haqida ma'lumot olish | Tadbirlar | KHz chastotasi | ||
| dan | to | |||
| Maddalarning tarkibi va xossalarini tadqiq qilish | qattiq jismlar | 10 | 106 | |
| suyuqliklar | 103 | 105 | ||
| gazlar | 10 | 103 | ||
| Boshqarish oʻlchamlari va darajalari | 10 | 103 | ||
| Sonar | 1 | 100 | ||
| Defektoskopiya | 100 | 105 | ||
| Tibbiy diagnostika | 103 | 105 | ||
|
Ta'sirlar moddalar haqida |
Lehimlash va qoplama | 10 | 100 | |
| Payvandlash | 10 | 100 | ||
| Plastik deformatsiya | 10 | 100 | ||
| Mexanik ishlov berish | 10 | 100 | ||
| Emulsifikatsiya | 10 | 104 | ||
| Kristallanish | 10 | 100 | ||
| Spray | 10-100 | 103-104 | ||
| Aerozol koagulyatsiyasi | 1 | 100 | ||
| Dispersiya | 10 | 100 | ||
| Tozalash | 10 | 100 | ||
| Kimyoviy jarayonlar | 10 | 100 | ||
| Yonishga ta'siri | 1 | 100 | ||
| Jarrohlik | 10 dan 100 | 103 dan 104 | ||
| Terapiya | 103 | 104 | ||
| Signalni qayta ishlash va boshqarish | Akustoelektronik transduserlar | 103 | 107 | |
| Filtrlar | 10 | 105 | ||
| Kechikishlar | 103 | 107 | ||
| Akusto-optik qurilmalar | 100 | 105 | ||
Hozirgi dunyoda ultratovush quyidagi sohalarda muhim texnologik vosita hisoblanadi:
- metallurgiya;
- kimyoviy;
- qishloq xo'jaligi;
- to'qimachilik;
- ovqat;
- farmakologik;
- mashina va asbobsozlik;
- neft-kimyo, qayta ishlash va boshqalar.
Bundan tashqari, tibbiyotda ultratovush tekshiruvidan tobora ko'proq foydalanilmoqda. Bu haqda keyingi bo'limda gaplashamiz.
Tibbiy foydalanish
Zamonaviy amaliy tibbiyotda turli chastotali ultratovushdan foydalanishning uchta asosiy yo'nalishi mavjud:
1. Diagnostika.
2. Terapevtik.
3. Jarrohlik.
Keling, ushbu uchta sohaning har birini batafsil koʻrib chiqaylik.
Diagnoz
Tibbiy diagnostikaning eng zamonaviy va informatsion usullaridan biri bu ultratovushdir. Uning shubhasiz afzalliklari: inson to'qimalariga minimal ta'sir va yuqori ma'lumot mazmuni.
Yuqorida aytib o'tilganidek, ultratovush tovush to'lqinlari,bir hil muhitda to'g'ri chiziqda va doimiy tezlikda tarqalish. Agar ularning yo'lida turli xil akustik zichlikka ega bo'lgan joylar mavjud bo'lsa, u holda tebranishlarning bir qismi aks etadi, boshqa qismi esa to'g'ri chiziqli harakatini davom ettirgan holda sinadi. Shunday qilib, chegara vositalarining zichligidagi farq qanchalik katta bo'lsa, ultratovushli tebranishlar shunchalik ko'p aks etadi. Ultratovush tekshiruvining zamonaviy usullarini lokal va shaffofga bo'lish mumkin.
Ultrasonik joylashuv
Bunday tadqiqot jarayonida turli akustik zichlikdagi muhit chegaralaridan aks ettirilgan impulslar qayd etiladi. Harakatlanuvchi sensor yordamida siz o'rganilayotgan ob'ektning o'lchami, joylashuvi va shaklini sozlashingiz mumkin.
Shaffof
Bu usul inson tanasining turli toʻqimalari ultratovushni turlicha qabul qilishiga asoslanadi. Har qanday ichki organni o'rganish jarayonida unga ma'lum bir intensivlikdagi to'lqin yo'n altiriladi, shundan so'ng uzatilgan signal teskari tomondan maxsus sensor bilan qayd etiladi. Skanerlangan ob'ektning surati "kirish" va "chiqish" da signal intensivligining o'zgarishi asosida qayta ishlab chiqariladi. Qabul qilingan ma'lumotlar kompyuter tomonidan echogramma (egri) yoki sonogramma - ikki o'lchovli tasvir shaklida qayta ishlanadi va o'zgartiriladi.
Doppler usuli
Bu eng faol rivojlanayotgan diagnostika usuli boʻlib, u ham impulsli, ham uzluksiz ultratovushdan foydalanadi. Dopplerografiya akusherlik, kardiologiya va onkologiyada keng qo'llaniladi, chunki u imkon beradikapillyarlar va mayda qon tomirlaridagi eng kichik o'zgarishlarni ham kuzatib boring.
Diagnostikani qoʻllash sohalari
Bugungi kunda ultratovush tekshiruvi va oʻlchash usullari tibbiyot sohalarida keng qoʻllaniladi, masalan:
- akusherlik;
- oftalmologiya;
- kardiologiya;
- yangi tug'ilgan chaqaloqlar va chaqaloqlar nevrologiyasi;
- ichki organlarni tekshirish:
- buyrak ultratovush;
- jigar;
- o't pufagi va kanallari;
- ayollarning reproduktiv tizimi;
tashqi va yuzaki organlarning diagnostikasi (qalqonsimon bez va sut bezlari)
Terapiyada foydalanish
Ultratovushning asosiy terapevtik ta'siri uning inson to'qimalariga kirib borishi, ularni isitish va isitish va alohida hududlarni mikromassaj qilish qobiliyatiga bog'liq. Ultratovush og'riq markazida to'g'ridan-to'g'ri va bilvosita ta'sir qilish uchun ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, muayyan sharoitlarda bu to'lqinlar bakteritsid, yallig'lanishga qarshi, analjezik va antispazmodik ta'sirga ega. Terapevtik maqsadlarda ishlatiladigan ultratovushlar shartli ravishda yuqori va past intensivlikdagi tebranishlarga bo'linadi.
Bu past intensivlikdagi to'lqinlar bo'lib, ular fiziologik reaktsiyalarni yoki engil, zarar etkazmaydigan isitishni rag'batlantirish uchun eng ko'p qo'llaniladi. Ultratovush bilan davolash quyidagi kasalliklarda ijobiy natijalarni ko'rsatdi:
- artrit;
- artrit;
- mialgiya;
- spondilit;
- nevralgiya;
- varikoz va trofik yaralar;
- Ankilozan spondilit;
- obliteratsiya qiluvchi endarterit.
Meniere kasalligi, amfizem, o'n ikki barmoqli ichak va oshqozon yarasi, astma, otosklerozni davolashda ultratovushdan foydalanish bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.
Ultratovushli jarrohlik
Ultratovush toʻlqinlaridan foydalangan holda zamonaviy jarrohlik ikki sohaga boʻlingan:
- 106 dan 107 Gts gacha boʻlgan maxsus boshqariladigan yuqori intensivlikdagi ultratovush toʻlqinlari bilan toʻqimalarni tanlab yoʻq qilish;
- 20 dan 75 kHz gacha ultratovush tebranishlari bilan jarrohlik asbobidan foydalanish.
Selektiv ultratovush jarrohligiga misol qilib, buyraklardagi ultratovush yordamida toshlarni maydalash mumkin. Bunday invaziv bo'lmagan operatsiya jarayonida ultratovush to'lqini toshga teri orqali, ya'ni inson tanasidan tashqarida ta'sir qiladi.
Afsuski, bu jarrohlik usuli bir qator cheklovlarga ega. Quyidagi hollarda ultratovushli maydalagichdan foydalanmang:
- homilador ayollar istalgan vaqtda;
- agar toshlarning diametri ikki santimetrdan ortiq bo'lsa;
- har qanday yuqumli kasalliklar uchun;
- normal qon ivishini buzadigan kasalliklar mavjud bo'lganda;
- suyakning ogʻir shikastlanganda.
Buyrakdagi toshlarni ultratovush yordamida olib tashlash operatsiyasiz amalga oshirilishiga qaramaykesmalar, bu juda og'riqli va umumiy yoki lokal behushlik ostida amalga oshiriladi.
Jarrohlik ultratovush asboblari nafaqat suyak va yumshoq to'qimalarni kamroq og'riqli parchalash, balki qon yo'qotilishini kamaytirish uchun ham qo'llaniladi.
E'tiborimizni stomatologiyaga qarataylik. Ultratovush tish toshlarini kamroq og'riqli tarzda olib tashlaydi va shifokorning boshqa barcha manipulyatsiyalariga chidash ancha oson. Bundan tashqari, travma va ortopedik amaliyotda ultratovush singan suyaklarning yaxlitligini tiklash uchun ishlatiladi. Bunday operatsiyalar davomida suyak bo'laklari orasidagi bo'shliq suyak chiplari va maxsus suyuq plastmassadan tashkil topgan maxsus birikma bilan to'ldiriladi va keyin u ultratovushga ta'sir qiladi, buning natijasida barcha komponentlar mustahkam bog'langan. Ultratovush tekshiruvi paytida jarrohlik aralashuvni boshdan kechirganlar turli xil sharhlarni qoldiradilar - ham ijobiy, ham salbiy. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, hali ham qoniqarli bemorlar bor!
