Сьогодні використання ультразвуку (УЗК) в медицині отримало міцне наукове обґрунтування та дозволяє найкращим чином вирішувати багато питань діагностики і терапії.
В МВТУ імені Н. Е. Баумана і на кафедрі травматології ЦОЛИУврачей Р. А. Ніколаєвим, в. І. Лошиловым, В. А. Поляковим і Р. Р. Чемяновым вперше в 1964 р. була почата розробка методу ультразвукової різання кісткових і м'яких тканин, а потім і зварювання кісткових тканин. Після експериментальних досліджень (понад 500 дослідів) В. А. Поляків у 1967 р. успішно застосував в клініці ультразвукову різання м'яких і кісткових тканин, а також зробив декілька успішних операцій остеосинтезу.
До теперішнього часу ультразвуковий метод знайшов широке застосування в ортопедії і травматології при різних кістково-пластичних операціях. Радянські фахівці використовують ультразвук в торакальної хірургії при розсіченні рубцево-склеротичної тканини, декортикации і пневмолизе, а також при розпилюванні кісткової тканини. Хірургічний ультразвук використовується також при лікуванні інфікованих ран.
Представляють особливий інтерес експериментальні дослідження з ультразвукової обробки кукси бронха після резекції легені, а також впровадження в арсенал хірургів гнучких і довгих хвилеводів для интраторакальных маніпуляцій на трахеї і бронхах (Р. А. Миколаїв, В. П. Борисов та ін). Раніше такі роботи не проводилися ні в СРСР, ні за кордоном. Значний інтерес і для науки, і для практики представляють дослідження по ультразвуковому з'єднанню легеневої тканини.
Заслуговують уваги і перспективні дослідження по вивченню місцевого впливу низькочастотних ультразвукових хвиль на мікробактерії туберкульозу безпосередньо в каверні (ультразвукове «зрошення» і санація легеневих каверн).
Ультразвук і хвороби легенів... Років десять тому ці фізичні і медичні поняття ніяк не стикалися. Зараз ультразвук стає незамінним діагностом і цілителем більшості легеневих захворювань.
Ультразвук. Коротка характеристика. Ультразвук - пружні механічні коливання середовища, частота яких перевищує верхню межу чутності вуха людини (близько 18 кГц). Вони знаходяться в діапазоні частот від 18 кГц до 15 МГц. Ці коливання поширюються у вигляді хвиль, які являють собою періодично чергуються області розтягування і стиснення. Швидкість поширення пружної хвилі визначається властивостями середовища і не залежить ні від кількості, ні від інтенсивності ультразвуку. Особливості ультразвукових коливань - їх спрямованість і можливість фокусування енергії на невеликій площі робочого інструменту.
Основну характеристику поширюється пружної хвилі становить відстань, яку вона проходить за один період. Ця величина - довжина хвилі, що залежить від швидкості поширення звуку в матеріалі, а також від частоти.
Звукова хвиля, поширюючись у середовищі, несе певну енергію, яка періодично переходить із потенційного в кінетичну і навпаки.
Для оцінки енергії звукового поля визначена величина, звана інтенсивністю звуку. Інтенсивність - кількість енергії, що переноситься звуковою хвилею за одну секунду через площадку 1 см2, перпендикулярно до напрямку поширення.
При поширенні плоских ультразвукових хвиль у середовищі частина енергії витрачається на подолання незворотних втрат: (наприклад, в'язкості матеріалу). Такий процес носить назву «поглинання ультразвуку», коли енергія переходить в тепло, нагріваючи середу.
Якщо розповсюджується хвиля потрапляє на кордон розділу між двома середовищами, то частина ультразвукової енергії, що проходить в другу середу, а інша - відбивається назад. Розподіл енергії між минулому і відображена енергією залежить від співвідношення акустичних опорів двох середовищ.
Специфічні властивості ультразвукових коливань для впливу на біологічні тканини полягають у наступному:
- відзначається висока інтенсивність енергії з максимальними амплітудами коливань;
- звукове радіаційний тиск з'являється в полі поздовжніх звукових хвиль з кінцевими амплітудами зміщення. Тиск завжди спрямоване від середовища з більшою щільністю до середовища з найменшою;
- виникає кавітація: процес розриву рідини під дією растягивающихся напруг з утворенням газових порожнин;
- спостерігається нагрівання тканин під дією ультразвуку.
Основний параметр ультразвукових коливань, що визначає біологічну дію, - інтенсивність ультразвуку. Величина інтенсивності визначає ступінь руйнування біологічних структур.
Час впливу ультразвуку теж грає важливу роль.
Зі збільшенням часу впливу понад 10 хвилин при середній інтенсивності ультразвук може викликати незворотні зміни в клітинах і руйнування живих тканин. Імпульсивний режим дії джерела коливань дозволяє подовжити час впливу (до 20 хв) без суттєвих морфологічних змін у біологічних тканинах.
Величина поглинання ультразвукової енергії залежить від гістологічної будови тканин. Поглинання в жирових тканинах, наприклад, менше, ніж у звичайних. Значне поглинання наголошується в ателектазированных легенів, а хрящі і м'язи володіють більш високими значеннями коефіцієнта загасання, ніж паренхіматозні тканини. Коефіцієнт поглинання ультразвукової енергії залежить і від напряму введення ультразвуку по відношенню до напрямку колагенових волокон. Кістка має максимальний коефіцієнт поглинання, а отже, при ультразвуковому розпилюванні в ній виділяється найбільша кількість тепла.
При високій частоті ультразвукових хвиль більше утворюється тепла на поверхні розділу м'яка тканина - кістка. При цьому приблизно 40% ультразвукової енергії відбивається в тканинах.
Кавітація в м'яких тканинах вкрай утруднена через великий в'язкості тканинних рідин і більшій концентрації клітин в них. Кавітація в кровоносних судинах виникає легше, ніж в інших тканинах.
Для пояснення механізму дії ультразвукових хвиль останнім часом з'явилися нові гіпотези, теоретичні основи яких пов'язані з акустичними течіями. Для лікарів і біологів представляє інтерес виникнення акустичних течій в шарі рідини, що межує з коливним ультразвуковим інструментом. Цитологічні та функціональні зміни клітин, викликані ультразвуковими хвилями, обумовлені виникненням мікроскопічних течій на кордоні клітина - рідина і всередині клітин. Характер і форма мікроскопічних течій залежать не тільки від інтенсивності ультразвуку, але і від в'язкості цитоплазми і ряду інших фізичних параметрів такої складної системи, як жива клітина.
При використанні ультразвукових коливань для впливу на м'які тканини і здійснення процесу їх розсічення необхідно враховувати як біологічні властивості самої тканини, так і фізичні параметри ультразвуку.
