Инфразвук. Вибрации

Ультразвук и его применение в медицинских целях

Ультразвуком (УЗ) называют механические колебания и волны с частотами более 20 кГц.

Верхним пределом ультразвуковых частот условно можно считать 10⁹ – 10¹⁰ Гц. Этот предел определяется межмолекулярными расстояниями и поэтому зависит от агрегатного состояния вещества, в котором распространяется ультразвуковая волна.

УЗ обладает существенно меньшей длинной волны по сравнению со звуком. Дифракция волн существенно зависит от соотношения длинны волны и размеров тел на котором она дифрагирует. Непрозрачное (для звука) тело размером 1 м не будет препятствием для звуковой волны с длинной 1,4 м, но станет препятствием для УЗ-волны с длинной 1,4 мм: возникает «УЗ-тень».

Отражение УЗ на границе двух сред зависит от соотношения их волновых сопротивлений. Так, УЗ хорошо отражается на границах мышца – надкостница – кость, на поверхности половых органов и т.д. Поэтому можно определить расположение и размер неоднородных включений, полостей, внутренних органов и т.п. (УЗ-локация). При УЗ-локации используется как непрерывное так и импульсное излучения. В первом случае исследуется стоячая волна, возникающая при интерференции падающей и отраженной волн от границы раздела. Во втором случае наблюдают отраженный импульс и измеряют время распространения ультразвука до исследуемого объекта и обратно. Зная скорость распространения, определяют глубину залегания объекта.

Сжатия и разряжения, создаваемые УЗ, приводят к образованию разрывов сплошности жидкости – кавитаций.

Кавитации существуют недолго и быстро захлопываются, при этом в небольших объемах выделяется значительная энергия, происходит разогревание вещества, а также ионизация и диссоциация молекул.

Медико-биологические приложения ультразвука можно разделить на два направления: методы диагностики и методы воздействия.

Инфразвуком (ИЗ) называют механические (упругие) волны с частотами меньше тех, которые воспринимает ухо человека (<20 Гц).

Источниками ИЗ могут быть как естественные объекты (море, землетрясение и др.) так и искусственные (взрывы, автомашины, станки и др.). ИЗ часто сопровождается слышимым шумом, поэтому возникают трудности при его измерении и исследовании собственно инфразвуковых колебаний.

Для ИЗ характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на значительное расстояние. Это позволяет по распространению ИЗ в земной коре обнаруживать взрыв на большом расстоянии от источника, прогнозировать цунами и т.д.

ИЗ оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: вызывает усталость, головную боль, сонливость, раздражение и др. Предполагается, что первичный механизм действия УЗ на организм имеет резонансную природу.

Вибрации – механические колебания различных конструкций и машин.

Они оказывают воздействие на живой организм, который соприкасается с вибрирующими объектами. Это воздействие может быть как вредным и приводящим в определенных условиях к вибрационной болезни, так и полезным, лечебным (вибротерапия и вибромассаж).

Основные физические характеристики совпадают с характеристиками механических колебаний тел, это

· частота колебаний или гармонический спектр ангармонического колебания;

· амплитуда смещения, скорости и ускорения;

· энергия и средняя мощность колебаний.

Кроме того, для понимания действия вибраций на биологический объект важно представлять себе распространение и затухание колебаний в теле.

Вибрации являются источником слышимых звуков, ультразвуков и инфразвуков.

Вопросы для самоконтроля

1) Каковы задачи биологической физики и методы исследования?

2) Механическая работа животного. Как называется раздел изучающий методы измерения работоспособности мышц?

3) Влияние перегрузок и невесомости на живые организмы. Строение вестибулярного аппарата.

4) Природа звука и его физические характеристики. Физика слуха.

5) Понятие ультразвука и его применение в медицинских целях.

6) Инфразвук. Вибрации. Их влияние на живой организм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Теоретическая механика: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования/ С.В. Болотин [и др.] М.: Издательский центр «Академия», 2010г. – 432с.

2. Евдунов, В.В.. – Механика: учебное пособие для студентов ВУЗов/ В.В.Едунов, А.В.Едунов – М. Издательский центр «Академия», 2010г. – 352с.

3. Журавлев, А.И. – Основы физики и биофизики./ А.И. Журавлев и др. М.: Мир. 2005. –
384 с.

4. Матвеев, А.Н. Механика и теория относительности. Учебное пособие/ А.Н. Матвеев –
С.-Петербург: Издательство «Лань», 2009г.

5. Пронин, В.П. – Краткий курс физики/ В.П. Пронин. – Саратов. СГАУ. 2007 г., 200с.

6. Рогачев, Н.М. – Курс физики. Учебное пособие/ Н.М. Рогачев. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010г.- 448с.

Дополнительная

1. Белановский, А.С. Основы биофизики в ветеринарию/А.С. Белановский. – М.: Агропром–ИЗДАТ, 1989-271с.

2. Грабовский, Р.И. – Курс физики. 6-е изд./ Р.И. Грабовский – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2002.- 608 с.

3. Медицинская и биологическая физика: Учеб. Для вузов/ А.Н. Ремизов [и др.] – 4-е изд., перераб. и дополн.. – М.: Дрофа, 2003. – 560 с.

Дата добавления: 2014-12-07