канинами істотно залежить від частоти ультразвукових коливань - зростає із збільшенням частоти. Тому низькочастотний ультразвук поглинається тканинами слабкіше, ніж високо-і среднечастотний, а проникає на значно більшу глибину. У середньому, ультразвук частотою 22-44 кГц може проникати на глибину до 16-24 см, у той час як ультразвук частотою 800 кГц - на 7-9 см.
Поширення ультразвукових коливань в середовищі супроводжується виникненням ряду механічних, фізичних (а також і теплових) і хімічних ефектів. До первинних фізичним ефектів відносять змінне рух частинок в напрямку поширення ультразвуку, на частинки діє змінне акустичний тиск. p> Для ультразвуку великий інтенсивності (~ 10 Вт/см2) амплітуди зміщення частинок і амплітуди їх швидкостей відносно невеликі, але надзвичайно велика амплітуда прискорень. Амплітуда прискорень може в десятки тисяч і в сотні тисяч разів перевершувати прискорення сили тяжкості. Амплітуда тисків може мати величину кількох атмосфер. p> Поширення ультразвуку високої потужності низької і середньої частоти супроводжується явищем, названим кавитацией. Із збільшенням частоти ультразвукових коливань ймовірність виникнення кавітації різко зменшується, у зв'язку з цим високочастотний ультразвук виявляється менш небезпечний для біологічних об'єктів (Використовується в основному для ультразвукової діагностики). p> При поширенні УЗ хвиль великої інтенсивності в рідини в місцях розрідження відбувається розрив суцільності середовища - виникає кавітационний бульбашку. Утворений у фазі розрідження газова бульбашка досить швидко зачиняються під впливом подальшого стиснення. Це явище називають акустичної кавітацією . Вона досить ефективно трансформує відносно низьку середню щільність енергії звукового поля у високу щільність енергії, концентрується в малих обсягах всередині і поблизу від захлопуєте бульбашки. Цим обумовлена ​​роль кавітації у виникненні цілого ряду УЗ ефектів (збудження люмінесценції, ініціювання хімічних реакцій, деградація полімерів і біомакромолекул, бактерицидну дію, руйнування тваринних і рослинних клітин і їх органел і т.д.), які спостерігаються в інтенсивних УЗ полях.
За сучасними уявленням механізм біологічної дії ультразвуку протікає по 3 шляхах:
1. поглинання УЗ на молекулярному рівні і перетворення його енергії в тепло, викликає незворотні зміни;
2. розсіяння - процес, залежить від співвідношення розміру об'єкта і довжини хвилі УЗ;
3. кавітація, яка веде до механічних розривів у структурах, розщепленню молекул води ( Н2О В® Н + ОН ) з утворенням реакційно-здатних продуктів, які взаємодіють з речовинами, що входять до складу клітинних оболонок або мембран.
Важливо, що результатом кавітаційних процесів є порушення структури і повне руйнування структури біологічних об'єктів: порушення структури біомакромолекул веде до порушення або втрати функції більш великих біооб'єктів - клітин, органів або організмів. Так, УЗ руйнує багато мікроорганізми, проявляючи бактерицидну дію. Оскільки спостережуваний біологічний ефект є результат взаємодії фізичних та біологічних факторів, спостерігається залежність ефективності УЗ від структурних особливостей біологічного об'єкта. Так, при дії УЗ на клітини переважають механічні зміни, а при дії на тканини - основним ушкоджують фактором є теплова енергія. У розчинах макромолекул шкідливу дію визначається резонансними факторами і механічним стресом, які з'являтимуться в результаті відносного переміщення молекул і середовища, а також завдяки електрохімічним змін у самому середовищі.
2. Фізичні основи застосування ультразвукових хвиль в медицині Ультразвукова діагностика. Хірургічне та терапевтичне застосування ультразвуку
Медико-біологічне застосування УЗ можна розділити на два напрями: методи впливу (низькочастотний і среднечастотний ультразвук) і методи діагностики (високочастотний ультразвук) і дослідження.
Низькочастотний і среднечастотний ультразвук використовують в медицині для різних цілей.
У фармакології:
За допомогою ультразвуку можна подрібнювати і диспергувати середовища, що застосовується, наприклад, при виготовленні колоїдних розчинів, високодисперсних лікарських емульсій (наприклад, емульсії камфорного масла, аерозолів). Залежно від умов впливу і властивостей середовища ультразвук може сприяти і зворотних процесів, наприклад, осадження суспензій, коагуляції аерозолів, очищенню газів від забруднюючих їх домішок та ін
Ультразвук прискорює деякі хімічні реакції, особливо процеси окислення за рахунок реакційно-здатних радикалів Н, ОН і др, що може бути використано при отриманні хімічних сполук.
Кавітаційний ультразвук використовується для руйнування оболонок рослинних або тваринних клітин та витяги з них різних біологічно активних речовин - ферментів, токсинів, вітамінів та ін <...
