Обговорення питань безпеки використання ультразвуку. Вплив узі на тканини

Ультразвукові хвилі з високою енергією впливають на тканини шляхом декількох механізмів. Під впливом енергії, що підводиться медичними діагностичними приладами або детекторами газових бульбашок, видимих пошкоджень в інтактних тканинах ссавців не встановлено.

щоб розглянути проблему пошкодження тканин, ми повинні визначити одиниці експозиції ультразвуку. За історично склалися, для вимірювання швидкості перетворення енергії використовують вати. Ватт - це одиниця потужності, і теплової або нагріває ефект ультразвуку пропорційний щільності потужності, вираженої зазвичай у ВАТ на квадратний сантиметр (Вт / см2). Цей показник називають «інтенсивністю» ультразвуку.

інтенсивність більшості діагностичного та детекторного ультразвукового устаткування знаходиться в межах 10- 100 мВт / см2. Для порівняння середня потужність теплопродукції тіла людини в результаті метаболічних процесів становить близько 10 мВт / см2. При інтенсивності 1-3 мВт / см2 перетворення енергії ультразвуку в тепло в результаті поглинання в тканинах стає вже помітним.

отже, що виникає при роботі апаратури тепловий потік вище обумовленого метаболізмом, в результаті чого спостерігається виразний нагріває ефект. Такий ефект реалізують за допомогою медичної ультразвукової апаратури в фізіотерапії.

При високих рівнях інтенсивності від 1 Вт / см2 до декількох тисяч Вт / см2 можна отримати пошкодження тканин. Акустичні термічні ураження можуть бути викликані при інтенсивності близько 100 Вт / см2. Крім того, зони низького тиску звукової хвилі здатні викликати розриви в рідинах. Це явище носить назву «кавітації» і полягає в утворенні в середовищі невеликих порожнин.

кавітація - Високоенергетичний процес, що веде до появи вільних радикалів з розвитком різних хімічних і біологічних ефектів. Кавітація відсутня в речовинах з високою в`язкістю і при частотах ультразвуку, набагато перевищують 5 МГц. Дане явище заслуговує деякого уваги, оскільки максимальна потужність імпульсних звукових апаратів, таких як звичайні еходіагностіческіе клінічні прилади і доплеровские вимірювачі швидкості потоку, може досягати 10-100 Вт / см2.

У випадках де треба підводити високі рівні енергії, що загрожують викликати кавітацію, слід використовувати частоти з посилками, що мають вкрай коротку тривалість (1 * 10 6-5-10-6 с), що, мабуть, запобігає появі кавітації навіть в середовищах з більш низькою в`язкістю, таких як кров.

Протягом багатьох років не слабшає інтерес до вивчення впливу ультразвуку на тканини. В даний час проводяться дослідження з використання ультразвукового нагрівання тканин для посилення ефекту радіоізотопної терапії при пухлинах. Ці та ряд інших досліджень, спеціально спрямовані на вивчення ймовірності пошкодження тканин діагностичною апаратурою, в даний час не в змозі підтвердити, що всі можливі пошкодження відбуваються в результаті використання даного обладнання при існуючих рівнях переданої енергії.

несприятливих ефектів при використанні доплерівського детектора газових бульбашок під час обстеження тварин і людини не спостерігали. Теоретичний аналіз показує, що застосування клінічних рівнів ультразвукової енергії в мегагерцовому діапазоні частот не може викликати кавітацію. Заслуговує на особливу увагу відсутність процесу кавітації в шкірі безпосередньо під зоною накладення датчика-перетворювача.

Можна, можливо очікувати, що ослаблення енергії ультразвуку в міру поглиблення в тканини забезпечує додаткову безпеку. Так, за скромними підрахунками, потужність, що підводиться до поверхні серця при випромінюванні прекардіального перетворювачем 10 мВт / см2, не перевищує 30 мкВт / см2. Тиск, що створюється ультразвуком потужністю 30 мкВт / см2 і частотою 5 МГц, приблизно еквівалентно 2,54 • 10-3 кгс / / см2. Навіть, якщо врахувати можливий ефект «накачування» газових бульбашок в результаті швидких звукових коливань, то величина додатково прикладеного тиску, що дорівнює 2,54 • 10-3 кгс / см2, нижче обумовлює перенасичення на перших щаблях декомпресії, безпечно застосовується протягом ряду років в водолазної практиці.

Незважаючи на те що рівні ультразвуку при інтенсивності нижче 100 мВт / см2, безпечні для тканин, ще остаточно не встановлені, біологічних порушень не спостерігали. На тварин було показано, що ультразвук інтенсивністю 0,001-0,05 Вт / см2 і тривалістю від 15 хв до 23 год 20 хв при частоті 5-15 МГц не викликає помітних уражень тканин.

Експериментами на тваринах під час декомпресії встановлено, що підведення високих рівнів енергії до перетворювачів, розташованим на порожнистої вени, кавітаційних газових бульбашок в крові не викликає.

Остаточне визнання можливості «накачування»Газових бульбашок під дією ультразвукових коливань зажадає демонстрації даного явища при різних рівнях енергії, що підводиться і зниження інтенсивності клінічного ультразвуку до величин нижче встановлених експериментально. Розумне розгляд практичних і теоретичних аспектів застосування ультразвуку веде до висновку, що цінність інформації, одержуваної при використанні доплерівського детектора газових бульбашок, перевищує будь-яку можливість несприятливих впливів, які можуть проявитися.