Ultrasəs dalğalarının tədqiqinə yüz ildən çox əvvəl başlanmasına baxmayaraq, yalnız son yarım əsrdə onlardan insan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunmağa başlandı. Bu, akustikanın həm kvant, həm də qeyri-xətti bölmələrinin, kvant elektronikasının və bərk cisim fizikasının fəal inkişafı ilə bağlıdır. Bu gün ultrasəs yalnız akustik dalğaların yüksək tezlikli bölgəsinin təyinatı deyil, həm də sənaye, informasiya və ölçmə texnologiyaları, habelə diaqnostik, cərrahi və müalicəvi üsullarla əlaqəli müasir fizika və biologiyada bütöv bir elmi istiqamətdir. müasir tibb.
Bu nədir?
Bütün səs dalğaları insanlar tərəfindən eşidilə bilənlərə bölünə bilər - bunlar 16 ilə 18 min Hz arasında olan tezliklər və insanın qavrayış diapazonundan kənarda olanlar - infraqırmızı və ultrasəsdir. İnfrasəs səsə bənzər, lakin insan qulağının qəbul etdiyindən daha aşağı tezliklərə malik dalğalar kimi başa düşülür. İnfrasəs bölgəsinin yuxarı həddi 16 Hz, aşağı həddi isə 0,001 Hz-dir.
Ultrasəs- bunlar da səs dalğalarıdır, lakin yalnız onların tezliyi insanın eşitmə cihazının qəbul edə biləcəyindən yüksəkdir. Bir qayda olaraq, onlar 20-dən 106 kHz-ə qədər tezlikləri nəzərdə tuturlar. Onların yuxarı həddi bu dalğaların yayıldığı mühitdən asılıdır. Beləliklə, qaz mühitində hədd 106 kHz, bərk və mayelərdə isə 1010 kHz-ə çatır. Yağış, külək və ya şəlalələrin səs-küyündə, ildırım axıdılmasında və dəniz dalğasının yuvarladığı çınqılların xışıltısında ultrasəs komponentləri var. Balinalar və delfinlər, yarasalar və gecə həşəratları kosmosda orientasiyanı ultrasəs dalğalarını qavramaq və təhlil etmək qabiliyyəti sayəsində olur.
Bir az tarix
Ultrasəs (ABŞ) ilə bağlı ilk tədqiqatlar 19-cu əsrin əvvəllərində fransız alimi F. Savart tərəfindən aparılıb və o, insan eşitmə cihazının eşitmə qabiliyyətinin yuxarı tezlik həddini öyrənməyə çalışıb. Gələcəkdə ultrasəs dalğalarının tədqiqi ilə alman V. Vin, ingilis F. Q alton, rus P. Lebedev və bir qrup tələbə kimi tanınmış alimlər məşğul olurdular.
1916-cı ildə fransız fiziki P. Lanqevin rus mühacir alimi Konstantin Şilovski ilə əməkdaşlıq edərək dəniz ölçmələri üçün ultrasəs qəbul etmək və yaymaq və su altı obyektləri aşkar etmək üçün kvarsdan istifadə edə bildi ki, bu da tədqiqatçılara ilk fizikanı yaratmağa imkan verdi. ultrasəs ötürücü və qəbuledicisindən ibarət sonar.
1925-ci ildə Amerikalı U. Pirs bu gün Pirs interferometri adlanan və sürətləri və udulmanı böyük dəqiqliklə ölçən bir cihaz yaratdı.maye və qaz mühitində ultrasəs. 1928-ci ildə sovet alimi S. Sokolov bərk cisimlərdə, o cümlədən metallarda müxtəlif qüsurları aşkar etmək üçün ultrasəs dalğalarından ilk dəfə istifadə etdi.
Müharibədən sonrakı 50-60-cı illərdə L. D. Rozenberqin rəhbərlik etdiyi sovet alimləri qrupunun nəzəri işlərinə əsaslanaraq, ultrasəs müxtəlif sənaye və texnoloji sahələrdə geniş istifadə olunmağa başladı. Eyni zamanda, britaniyalı və amerikalı alimlərin, eləcə də R. V. Xoxlova, V. A. Krasilnikov və bir çox başqalarının tədqiqatları sayəsində qeyri-xətti akustika kimi elmi intizam sürətlə inkişaf edir.
Təxminən eyni vaxtda tibbdə ultrasəsdən istifadə etmək üçün ilk Amerika cəhdləri edildi.
Sovet alimi Sokolov keçən əsrin qırxıncı illərinin sonunda qeyri-şəffaf obyektləri vizuallaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş alətin - "ultrasəs" mikroskopunun nəzəri təsvirini işləyib hazırladı. Bu işlərə əsasən, 70-ci illərin ortalarında Stenford Universitetinin mütəxəssisləri skan edən akustik mikroskopun prototipini yaratdılar.
Xüsusiyyətlər
Ortaq təbiətə malik olan səs diapazonunun dalğaları, eləcə də ultrasəs dalğaları fiziki qanunlara tabedir. Lakin ultrasəsin müxtəlif elm, tibb və texnologiya sahələrində geniş istifadəsinə imkan verən bir sıra xüsusiyyətlər var:
1. Kiçik dalğa uzunluğu. Ən aşağı ultrasəs diapazonu üçün, siqnalın yayılmasının şüa təbiətinə səbəb olan bir neçə santimetrdən çox deyil. Eyni zamanda dalğaxətti şüalarla fokuslanır və yayılır.
2. Ultrasəsin impulslarda yayıla biləcəyi əhəmiyyətsiz salınma müddəti.
3. Müxtəlif mühitlərdə dalğa uzunluğu 10 mm-dən çox olmayan ultrasəs vibrasiyaları işıq şüalarına bənzər xüsusiyyətlərə malikdir, bu da titrəmələri fokuslamağa, yönəldilmiş şüalanma əmələ gətirməyə, yəni enerjini nəinki düzgün istiqamətə göndərməyə, həm də onu cəmləşdirməyə imkan verir. tələb olunan həcm.
4. Kiçik bir amplituda ilə vibrasiya enerjisinin yüksək dəyərlərini əldə etmək mümkündür ki, bu da böyük avadanlıqdan istifadə etmədən yüksək enerjili ultrasəs sahələri və şüaları yaratmağa imkan verir.
5. Ultrasəsin ətraf mühitə təsiri altında bir çox xüsusi fiziki, bioloji, kimyəvi və tibbi təsirlər var, məsələn:
- dispersiya;
- kavitasiya;
- qazsızlaşdırma;
- yerli istilik;
- dezinfeksiya və s. digərləri
Baxışlar
Bütün ultrasəs tezlikləri üç növə bölünür:
- ULF - aşağı, 20-100 kHz diapazonu ilə;
- MF - orta diapazon - 0,1 ilə 10 MHz arasında;
- UZVCh - yüksək tezlikli - 10 ilə 1000 MHz arasında.
Bu gün ultrasəsin praktiki istifadəsi ilk növbədə müxtəlif materialların və məhsulların daxili strukturunun ölçülməsi, idarə edilməsi və öyrənilməsi üçün aşağı intensivlikli dalğaların istifadəsidir. Yüksək tezlikli müxtəlif maddələrə aktiv təsir göstərmək üçün istifadə olunur ki, bu da onların xüsusiyyətlərini dəyişdirməyə imkan verirvə quruluş. Bir çox xəstəliklərin ultrasəs ilə diaqnostikası və müalicəsi (müxtəlif tezliklərdən istifadə etməklə) müasir tibbin ayrıca və fəal inkişaf edən sahəsidir.
Bu, hara aiddir?
Son onilliklərdə ultrasəslə təkcə elmi nəzəriyyəçilər deyil, həm də onu insan fəaliyyətinin müxtəlif növlərinə getdikcə daha çox daxil edən praktiklər maraqlanır. Bu gün ultrasəs vahidləri aşağıdakılar üçün istifadə olunur:
| Maddələr və materiallar haqqında məlumat əldə etmək | Tədbirlər | KHz tezliyi | ||
| dan | to | |||
| Maddələrin tərkibi və xassələri üzrə tədqiqatlar | bərk cisimlər | 10 | 106 | |
| mayelər | 103 | 105 | ||
| qazlar | 10 | 103 | ||
| Nəzarət ölçüləri və səviyyələri | 10 | 103 | ||
| Sonar | 1 | 100 | ||
| Defektoskopiya | 100 | 105 | ||
| Tibbi diaqnostika | 103 | 105 | ||
|
Təsirlər maddələr haqqında |
Lehimləmə və örtük | 10 | 100 | |
| Qaynaq | 10 | 100 | ||
| Plastik deformasiya | 10 | 100 | ||
| Emal | 10 | 100 | ||
| Emulsiya | 10 | 104 | ||
| Kristallaşma | 10 | 100 | ||
| Sprey | 10-100 | 103-104 | ||
| Aerozol laxtalanması | 1 | 100 | ||
| Dispersiya | 10 | 100 | ||
| Təmizləmə | 10 | 100 | ||
| Kimyəvi proseslər | 10 | 100 | ||
| Yanmağa təsiri | 1 | 100 | ||
| Cərrahiyyə | 10 - 100 | 103 - 104 | ||
| Terapiya | 103 | 104 | ||
| Siqnalın işlənməsi və idarə edilməsi | Akustoelektronik çeviricilər | 103 | 107 | |
| Filtrlər | 10 | 105 | ||
| Gecikmə xətləri | 103 | 107 | ||
| Akusto-optik cihazlar | 100 | 105 | ||
Bugünkü dünyada ultrasəs aşağıdakı kimi sənayelərdə mühüm texnoloji vasitədir:
- metallurgiya;
- kimyəvi;
- kənd təsərrüfatı;
- tekstil;
- qida;
- farmakoloji;
- maşın və alətqayırma;
- neft-kimya, emal və s.
Bundan əlavə, ultrasəs tibbdə getdikcə daha çox istifadə olunur. Növbəti bölmədə bu barədə danışacağıq.
Tibbi istifadə
Müasir praktiki təbabətdə müxtəlif tezliklərdə ultrasəsin istifadəsinin üç əsas sahəsi var:
1. Diaqnostik.
2. Müalicəvi.
3. Cərrahi.
Gəlin bu üç sahənin hər birinə daha yaxından nəzər salaq.
Diaqnoz
Tibbi diaqnostikanın ən müasir və informativ üsullarından biri ultrasəs müayinəsidir. Onun şübhəsiz üstünlükləri bunlardır: insan toxumalarına minimal təsir və yüksək məlumat məzmunu.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, ultrasəs səs dalğalarıdır,homogen mühitdə düz xətt və sabit sürətlə yayılır. Əgər onların yolunda müxtəlif akustik sıxlığa malik sahələr varsa, onda salınımların bir hissəsi əks olunur, digər hissəsi isə düzxətli hərəkətini davam etdirərək sınır. Beləliklə, sərhəd mühitinin sıxlığında fərq nə qədər çox olarsa, ultrasəs titrəyişləri bir o qədər çox əks olunur. Ultrasəs müayinəsinin müasir üsulları lokal və şəffaf bölünə bilər.
Ultrasəs məkanı
Belə bir tədqiqat prosesində müxtəlif akustik sıxlığa malik mühitin hüdudlarından əks olunan impulslar qeydə alınır. Daşınan sensorun köməyi ilə siz tədqiq olunan obyektin ölçüsünü, yerini və formasını təyin edə bilərsiniz.
Şəffaf
Bu üsul insan orqanizminin müxtəlif toxumalarının ultrasəsi fərqli şəkildə qəbul etməsinə əsaslanır. Hər hansı bir daxili orqanın tədqiqi zamanı ona müəyyən bir intensivliyə malik bir dalğa yönəldilir, bundan sonra ötürülən siqnal arxa tərəfdən xüsusi bir sensorla qeyd olunur. Skan edilmiş obyektin şəkli "giriş" və "çıxışda" siqnal intensivliyinin dəyişməsi əsasında bərpa olunur. Qəbul edilən məlumat exoqram (əyri) və ya sonoqram - iki ölçülü təsvir şəklində kompüter tərəfindən işlənir və çevrilir.
Doppler metodu
Bu, həm impulslu, həm də davamlı ultrasəsdən istifadə edən ən fəal inkişaf edən diaqnostik üsuldur. Doppleroqrafiya imkan verdiyi üçün mamalıq, kardiologiya və onkologiyada geniş istifadə olunurkapilyarlarda və kiçik qan damarlarında ən kiçik dəyişiklikləri belə izləyin.
Diaqnostikanın tətbiq sahələri
Bu gün ultrasəs görüntüləmə və ölçmə üsulları tibbi sahələrdə ən çox istifadə olunur, məsələn:
- mamalıq;
- oftalmologiya;
- kardiologiya;
- yeni doğulmuş və körpələrin nevrologiyası;
- daxili orqanların müayinəsi:
- böyrək ultrasəsi;
- qaraciyər;
- öd kisəsi və kanallar;
- qadın reproduktiv sistemi;
xarici və səthi orqanların diaqnostikası (tiroid və süd vəziləri)
Terapiyada istifadə
Ultrasəsin əsas terapevtik effekti onun insan toxumalarına nüfuz etmək, onları qızdırmaq və isitmək, ayrı-ayrı nahiyələrin mikromasajını həyata keçirmək qabiliyyəti ilə bağlıdır. Ultrasəs ağrı fokusuna həm birbaşa, həm də dolayı təsirlər üçün istifadə edilə bilər. Bundan əlavə, müəyyən şərtlərdə bu dalğalar bakterisid, iltihab əleyhinə, analjezik və antispazmodik təsir göstərir. Terapevtik məqsədlər üçün istifadə edilən ultrasəs şərti olaraq yüksək və aşağı intensivlikli vibrasiyaya bölünür.
Fizioloji reaksiyaları və ya yüngül, zərərsiz isitməni stimullaşdırmaq üçün ən çox istifadə edilən aşağı intensivlikli dalğalardır. Ultrasəs müalicəsi aşağıdakı xəstəliklərdə müsbət nəticələr göstərmişdir:
- artrit;
- artrit;
- mialji;
- spondilit;
- nevralgiya;
- varikoz və trofik xoralar;
- Ankilozan spondilit;
- obliterasiya edən endarterit.
Meniere xəstəliyi, amfizem, duodenal və mədə xorası, astma, otosklerozu müalicə etmək üçün ultrasəsdən istifadə edən tədqiqatlar davam edir.
Ultrasəs Cərrahiyyə
Ultrasəs dalğalarından istifadə edilən müasir cərrahiyyə iki sahəyə bölünür:
- 106 ilə 107 Hz-ə qədər olan, xüsusi idarə olunan yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları ilə toxuma sahələrini seçici şəkildə məhv edir;
- 20 ilə 75 kHz arasında üst-üstə qoyulmuş ultrasəs vibrasiyası olan cərrahi alətdən istifadə.
Selektiv ultrasəs əməliyyatına misal olaraq böyrəklərdə ultrasəs vasitəsilə daşların əzilməsini göstərmək olar. Belə qeyri-invaziv əməliyyat prosesində ultrasəs dalğası daşa dəri vasitəsilə, yəni insan orqanizmindən kənarda təsir edir.
Təəssüf ki, bu cərrahi metodun bir sıra məhdudiyyətləri var. Aşağıdakı hallarda ultrasəsli sarsıdıcıdan istifadə etməyin:
- istənilən vaxt hamilə qadınlar;
- daşların diametri iki santimetrdən çox olduqda;
- hər hansı yoluxucu xəstəliklər üçün;
- normal qanın laxtalanmasını pozan xəstəliklər olduqda;
- ağır sümük zədələnmələri zamanı.
Böyrək daşlarının ultrasəs müayinəsi ilə çıxarılması əməliyyatsız aparılmasına baxmayaraqkəsiklər, olduqca ağrılıdır və ümumi və ya lokal anesteziya altında həyata keçirilir.
Cərrahi ultrasəs alətləri təkcə sümük və yumşaq toxumaların daha az ağrılı kəsilməsi üçün deyil, həm də qan itkisini az altmaq üçün istifadə olunur.
Gəlin diqqətimizi stomatologiyaya yönəldək. Ultrasəs diş daşlarını daha az ağrılı şəkildə çıxarır və bütün digər həkim manipulyasiyalarına dözmək daha asandır. Bundan əlavə, travma və ortopedik praktikada ultrasəs qırıq sümüklərin bütövlüyünü bərpa etmək üçün istifadə olunur. Belə əməliyyatlar zamanı sümük parçaları arasındakı boşluq sümük çiplərindən və xüsusi maye plastikdən ibarət xüsusi birləşmə ilə doldurulur və sonra ultrasəsə məruz qalır, bunun sayəsində bütün komponentlər möhkəm bağlanır. Ultrasəsin istifadə edildiyi cərrahi müdaxilələrə məruz qalanlar müxtəlif rəylər buraxırlar - həm müsbət, həm də mənfi. Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, hələ də daha çox məmnun xəstələr var!
