Ультразвук. Методы получения и регистрации

Лабораторная работа №5

«Исследование действия ультразвука на вещество»

Цель работы: Выявить закономерность звуко-химического действия ультразвуковых волн на водные растворы гемоглобина. Научиться работать с ультразвуковым терапевтическим аппаратом. Научиться по графику звуко-химического действия ультразвука на вещество, определять скорость процесса.

Вопросы теории (исходный уровень):

Ультразвук. Методы получения и регистрации. Действие ультраз­вука на вещество. Биофизические основы действия ультразвука на клетки и ткани организма. Принципы ультразвуковой визуализации органов и тканей. Ультразвуковая диагностика. Принципы ультразвуковой томографии. Хирургическое и терапевтическое применение ультразвука. Инфразвук. Биофизические основы действия инфразвука на биологические объекты. (Лекция №4)

Содержание занятия:

1. Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.

2. Оформить отчет.

3. Защитить работу с оценкой.

4. Решить задачи.

Задачи

1. Волновое сопротивление мышечной ткани человека равно 1,63 × 10⁶ кг (м² × сек). Определить скорость распространения ультразвука в мышечной ткани, если ее плотность 1060 кг/м³.

2. Для ультразвука частотой 800 кгц коэффициент поглощения мышечной ткани равен 0,19 см^-1. Определить толщину ткани, соответствующую уменьшению интенсивности ультразвука вдвое.

3. Участок тела больного подвергается воздействию ультразвука частотой 2,4 мгц при интенсивности 1,5 вт/см². Определить интенсивность ультразвука на глубине 1,2 см, если коэффициент поглощения ткани 0,58 см^-1.

4. Определить амплитудное значение давления (в атм) в ткани организма на глубине 2 см при облучении ее ультразвуком интенсивностью 2 вт/см². Коэффициент поголощения тканей считать равным 0,19 см^-1, а плотность 1,06 г/ см³.

5. Площадь излучающей поверхности процедурной головки ультразвукового аппарата равна 10 см². Во сколько раз возрастет интенсивность ультразвука, сконцентрированного с помощью акустической линзы в фокальном пятне диаметром 6 мм, если через линзу проходит 30% концентрируемой энергии?

6. Головка облучателя медицинского ультразвукового генератора имеет диаметр 4,5 см. Определить полную мощность, излучаемую головкой при терапевтической интенсивности 2 вт/см².

Лабораторная работа №5

Исследование действия ультразвука на вещество

Цель работы: Выявить закономерность звуко-химического действия ультразвуковых волн на водные растворы гемоглобина. Научиться работать с ультразвуковым терапевтическим аппаратом. Научиться по графику звукохимического действия ультразвука на вещество, определять скорость процесса..

Оборудование: Терапевтический ультразвуковой аппарат, КФК-3, графопостроитель, кюветы для жидкостей, штатив, раствор гемоглобина, дистиллированная вода.

Ход работы:

1. Установить в кюветное отделение две кюветы с растворителем или контрольным раствором. Кювету с растворителем или контрольным раствором установить в дальнее гнездо кюветодержателя, а кювету с исследуемым раствором – в ближнее гнездо кюветодержателя. Установить кювету с растворителем в световой пучок (рукоятка в лево до упора). Если измерение производится относительно воздуха, то в этом случае дальнее гнездо кюветодержателя должно быть свободным.

2. Установить ручкой 2 длину волны, на которой производится измерение. Длина волны высветится на верхнем световом табло.

Рис.1. Схема установки для изучения действия ультразвуковых волн на жидкость:Измерение коэффициента пропускания или оптической плотности раствора гемоглобина под действием ультразвука и построение графика этого процесса.

3. При закрытой крышке кюветного отделения нажать клавишу «Г». На нижнем световом табло слева от мигающей запятой высветиться символ «Г». Нажать клавишу «П» или «Е». Слева от мигающей запятой высветятся соответственно значения «100±0.2» или «0.000±0.002», означающие, что начальный отсчет пропускания (100%) или оптической плотности (0,000) установился на фотометре правильно. Если отсчеты «100±0.2» или «0.000±0.002» установились с большим отклонением, нажать на клавиши «Г», «П» или «Е» повторно через несколько секунд.

4. Рукоятку 4 установить вправо до упора, при этом в световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором. Отсчет на световом табло справа от мигающей запятой соответствует коэффициенту пропускания или оптической плотности исследуемого раствора.

5. В отверстие крышки кюветного отделения вставить ультразвуковой излучатель, опустивши его в кювету с раствором гемоглобина до ограничительной шайбы.

6. Соединить при помощи проводов контрольные точки КФК- 3, располагающиеся возле выключателя сети прибора, с входом У графопостроителя.

7. На графопостроителе в блоке усилителя по оси У установить переключателем масштаб измерения входного потенциала ( зная , что при действии ультразвука интенсивность поглощения света убывает)

8. В перодержатель вставить ручку или другое рисующее устройство. На панель регистратора положить лист бумаги . После включения сети графопостроителя нажать кнопки перо и бумага.

9. Включить усилитель У .

10. На панели усилителя развертки по оси Х установить переключателем самую минимальную скорость движения реохорда.

11. Включить ультразвуковой терапевтический аппарат, повернув стрелку таймера направо до конца шкалы и установив время действия ультразвука на исследуемые растворы 20 минут, одновременно включить усилитель развертки по оси Х графопостроителя.

12. Зарегистрировать на бумаге кривую образования J из раствора KJ

13. Разбить область регистрации результата звукохимического действия ультразвука на равные интервалы. В точках границ интервалов к графику провести касательные. Определить тангенсы углов касательных и занести в таблицу. Так как тангенс соответствует мгновенной скорости, то по значениям тангенса в построить график скорости действия ультразвука.

«Исследование действия ультразвука на вещество»

Вопросы теории.

1.1.Ультразвук. Методы получения и регистрации.

1.2.Физические основы действия ультразвуковых волн на вещество. Низкочастотный и высокочастотный ультразвук.

1.3.Физические основы применения ультразвуковых волн в медицине Ультразвуковая диагностика. Хирургическое и терапевтическое применение ультразвука.

1.4.Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости кровотока.

1.5.Инфразвук, особенности его распространения. Физические основы действия инфразвука на биологические системы.

1.6.Вибрации, их физические характеристики. Ударные волны.

Ультразвук. Методы получения и регистрации.

Ультразвукомназывают упругие волны, частота колебания источника которых превышает 20 кГц и не слышимы человеческим ухом

Верхним пределом УЗ частот считают 10⁶ — 10⁷ кГц. Этот предел определяется межмолекулярными расстояниями и поэтому зависит, от агрегатного состояния вещества, в котором распространяется УЗ волна.

Источники и приемники акустических колебаний и ультразвука.

Ультразвук получается с помощью аппаратов, устройств создающих механические колебания ультразвуковых частот. В медицине используется ультразвук получаемый на основе явлений магнитострикции (при низких частотах) или обратного пьезоэлектрического эффекта (при высоких). Магнитострикция заключается в изменении длины (удлинение и укорочение) ферромагнитного стержня, помещенного в высокочастотное магнитное поле, с частотой изменения направления поля.

Рис. 1. Магнитострикционный излучатель УЗ.

1 – волновод, 2 – концентратор звуковой волны, 3 – сердечник, 4 – обмотка магнитострикционного преобразователя, 5 – провода к генератору электрических колебаний.

Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении размера (удлинение и укорочение) кристаллической пластинки (кварц, сегнетова соль, титанат бария) под действием высокочастотного электрического поля (до 3 мГц).

Рис.2.Пьезоэлектрический излучатель УЗ

Существуют аэро- и гидроди-намические излучатели низкочастот-ного ультразвука.

Приемники УЗ — электроакустические преобразователи. К ним относятся в первую очередь пьезоэлектрические преобразователи, магнитострикционные, полупроводниковые , пьезополупроводниковые, электростатические и электродинамические приемники.

Термические приемники - для измерения интенсивности УЗ.