Какими свойствами обладает ультразвук
Ультразву́к — звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 герц.
Хотя о существовании ультразвука известно давно, его практическое использование началось достаточно недавно. В наше время ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. Так, по скорости распространения звука в среде судят о её физических характеристиках. Измерения скорости на ультразвуковых частотах позволяет с весьма малыми погрешностями определять, например, адиабатические характеристики быстропротекающих процессов, значения удельной теплоёмкости газов, упругие постоянные твёрдых тел.
Источники ультразвука[править | править код]
Частота ультразвуковых колебаний, применяемых в промышленности и биологии, лежит в диапазоне от нескольких десятков кГц до единиц МГц. Высокочастотные колебания обычно создают с помощью пьезокерамических преобразователей, например, из титанита бария. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвуковых колебаний, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путём (камертоны, свистки, сирены).
В природе УЗ встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные пользуются ультразвуковыми волнами для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения (киты, дельфины, летучие мыши, грызуны, долгопяты).
Излучатели ультразвука можно подразделить на две большие группы. К первой относятся излучатели-генераторы; колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока — струи газа или жидкости. Вторая группа излучателей — электроакустические преобразователи; они преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.
Свисток Гальтона[править | править код]
Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон.
Ультразвук здесь создаётся подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет «губа» в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак и кошек.
Жидкостный ультразвуковой свисток[править | править код]
Большинство ультразвуковых свистков можно приспособить для работы в жидкой среде. По сравнению с электрическими источниками ультразвука жидкостные ультразвуковые свистки маломощны, но иногда, например, для ультразвуковой гомогенизации, они обладают существенным преимуществом. Так как ультразвуковые волны возникают непосредственно в жидкой среде, то не происходит потери энергии ультразвуковых волн при переходе из одной среды в другую. Пожалуй, наиболее удачной является конструкция жидкостного ультразвукового свистка, изготовленного английскими учёными Коттелем и Гудменом в начале 50-х годов XX века. В нём поток жидкости под высоким давлением выходит из эллиптического сопла и направляется на стальную пластинку.
Различные модификации этой конструкции получили довольно широкое распространение для получения однородных сред. Благодаря простоте и устойчивости своей конструкции (разрушается только колеблющаяся пластинка) такие системы долговечны и недороги.
Сирена[править | править код]
Сирена — механический источник упругих колебаний и, в том числе, ультразвука. Их частотный диапазон может достигать 100 кГц, но известны сирены, работающие на частоте до 600 кГц. Мощность сирен доходит до десятков кВт.
Воздушные динамические сирены применяются для сигнализации и технологических целей (коагуляция мелкодисперсных аэрозолей (осаждение туманов), разрушение пены, ускорение процессов массо- и теплообмена и т. д.).
Все ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (статором), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске — роторе. При вращении ротора положение отверстий в нём периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается из неё в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.
Частота звука в сиренах зависят от количества отверстий и их геометрической формы, и скорости вращения ротора.
Ультразвук в природе[править | править код]
Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом (кожановые — Vespertilionidae) или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием (подковоносые — Rhinolophidae) сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 — 5 см от головы животного давление ультразвука достигает 60 мбар, то есть соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком. Эхо своих сигналов летучие мыши способны воспринимать при давлении всего 0,001 мбар, то есть в 10000 раз меньше, чем у испускаемых сигналов. При этом летучие мыши могут обходить при полете препятствия даже в том случае, когда на эхолокационные сигналы накладываются ультразвуковые помехи с давлением 20 мбар. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще неизвестен. При локализации летучими мышами предметов, например, вертикально натянутых нитей с диаметром всего 0,005 — 0,008 мм на расстоянии 20см (половина размаха крыльев), решающую роль играют сдвиг во времени и разница в интенсивности между испускаемым и отраженным сигналами. Подковоносы могут ориентироваться и с помощью только одного уха (моноаурально), что существенно облегчается крупными непрерывно движущимися ушными раковинами. Они способны компенсировать даже частотный сдвиг между испускаемыми и отражёнными сигналами, обусловленный эффектом Доплера (при приближении к предмету эхо является более высокочастотным, чем посылаемый сигнал). Понижая во время полёта эхолокационную частоту таким образом, чтобы частота отражённого ультразвука оставалась в области максимальной чувствительности их «слуховых» центров, они могут определить скорость собственного перемещения.
У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.
Эхолокацию используют для навигации и птицы — жирные козодои, или гуахаро. Населяют они горные пещеры Латинской Америки — от Панамы на северо-западе до Перу на юге и Суринама на востоке. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, воспринимаемые и человеческим ухом (их частота примерно 7 000 Герц). Каждый щелчок длится одну-две миллисекунды. Звук щелчка отражается от стен подземелья, разных выступов и препятствий и воспринимается чутким слухом птицы.
Ультразвуковой эхолокацией в воде пользуются китообразные.
Применение ультразвука[править | править код]
Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ)[править | править код]
Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией, ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.
Терапевтическое применение ультразвука в медицине[править | править код]
Помимо широкого использования в диагностических целях (см. Ультразвуковое исследование), ультразвук применяется в медицине (в том числе регенеративной) в качестве инструмента лечения.
Ультразвук обладает следующими эффектами:
- противовоспалительным, рассасывающим действиями;
- анальгезирующим, спазмолитическим действием;
- кавитационным усилением проницаемости кожи.[источник не указан 2019 дней]
Фонофорез — комбинированный метод лечения, при котором на ткани вместо обычного геля для ультразвуковой эмиссии (применяемого, например, при УЗИ) наносится лечебное вещество (как медикаменты, так и вещества природного происхождения). Предполагается, что ультразвук помогает лечебному веществу глубже проникать в ткани.
Применение в производстве[править | править код]
На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. С помощью ультразвука это возможно, магнитострикционный вибратор может просверлить отверстие любой формы. Ультразвуковое долото вполне заменяет фрезерный станок. При этом такое долото намного проще фрезерного станка и обрабатывать им металлические детали дешевле и быстрее, чем фрезерным станком.
Ультразвуком можно даже делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. Обычно резьба сначала делается в мягком металле, а потом уже деталь подвергают закалке. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах. То же и со штампами. Обычно штамп закаляют уже после его тщательной отделки. На ультразвуковом станке сложнейшую обработку производит абразив (наждак, корундовый порошок) в поле ультразвуковой волны. Беспрерывно колеблясь в поле ультразвука, частицы твёрдого порошка врезаются в обрабатываемый сплав и вырезают отверстие такой же формы, как и у долота.
Приготовление смесей с помощью ультразвука[править | править код]
Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Получаемые эмульсии играют большую роль в современной промышленности, это: лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.
В 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Данный процесс происходит из-за явления кавитации, начинающегося при превышении определённых порогов интенсивности излучения (вода — 1 Вт/см2, масло — 4 Вт/см2). При изменении давления, температуры и времени воздействия кавитация может начинаться и при более низкой мощности[1].
Применение ультразвука в биологии[править | править код]
Способность ультразвука разрывать оболочки клеток нашла применение в биологических исследованиях, например, при необходимости отделить клетку от ферментов. Ультразвук используется также для разрушения таких внутриклеточных структур, как митохондрии и хлоропласты с целью изучения взаимосвязи между их структурой и функциями. Другое применение ультразвука в биологии связано с его способностью вызывать мутации. Исследования, проведённые в Оксфорде, показали, что ультразвук даже малой интенсивности может повредить молекулу ДНК.[источник не указан 3377 дней] Искусственное целенаправленное создание мутаций играет большую роль в селекции растений. Главное преимущество ультразвука перед другими мутагенами (рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи) заключается в том, что с ним чрезвычайно легко работать.
Применение ультразвука для очистки[править | править код]
Применение ультразвука для механической очистки основано на возникновении под его воздействием в жидкости различных нелинейных эффектов. К ним относится кавитация, акустические течения, звуковое давление. Основную роль играет кавитация. Её пузырьки, возникая и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия. Используемый для этих целей ультразвук имеет низкую частоту и повышенную мощность.
В лабораторных и производственных условиях для мытья мелких деталей и посуды применяются ультразвуковые ванны, заполненные растворителем (вода, спирт и т. п.). Иногда с их помощью от частиц земли моют даже корнеплоды (картофель, морковь, свекла и др.).
В быту, для стирки текстильных изделий, используют специальные, излучающие ультразвук устройства, помещаемые в отдельную ёмкость.
Применение ультразвука в эхолокации[править | править код]
В рыбной промышленности применяют ультразвуковую эхолокацию для обнаружения косяков рыб. Ультразвуковые волны отражаются от косяков рыб и приходят в приёмник ультразвука раньше, чем ультразвуковая волна, отразившаяся от дна.
В автомобилях применяются ультразвуковые парктроники.
Применение ультразвука в расходометрии[править | править код]
Для контроля расхода и учёта воды и теплоносителя с 1960-х годов в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры.
Применение ультразвука в дефектоскопии[править | править код]
Ультразвук хорошо распространяется в некоторых материалах, что позволяет использовать его для ультразвуковой дефектоскопии изделий из этих материалов. В последнее время получает развитие направление ультразвуковой микроскопии, позволяющее исследовать подповерхностный слой материала с хорошей разрешающей способностью.
Ультразвуковая сварка[править | править код]
Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Такой вид сварки применяется для соединения деталей, нагрев которых затруднён, при соединении разнородных металлов, металлов с прочными оксидными плёнками (алюминий, нержавеющие стали, магнитопроводы из пермаллоя и т. п.), при производстве интегральных микросхем.
Применение ультразвука в гальванотехнике[править | править код]
Ультразвук применяют для интенсификации гальванических процессов и улучшения качества покрытий, получаемых электрохимическим способом.
См. также[править | править код]
- Инфразвук
- Гиперзвук
- Ультразвуковое исследование
- Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине
- Ультразвуковая кавитация
Примечания[править | править код]
- ↑ Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности. — 1966. — 519 с. — ISBN 978-5-458-49876-0.
Ссылки[править | править код]
- Свойства, применение, история ультразвука.
Главная
Наши награды
Документы
Торговая марка
Прайс-лист
Контакты
☰
Ультразвук и его свойства
Ультразвук – это колебания упругой среды с частотой выше
звуковых. К звуковым относят частоты, воспринимаемые человеческим ухом и
попадающие в диапазон от 15 Гц до 20 КГц (частота 1 Герц соответствует
одному колебанию в секунду). Колебания с частотой менее чем 15 Гц
относятся к инфразвуковым, а с частотой более чем 20 000 Гц относятся к
ультразвуковым.
Ультразвуковые колебания передаются в виде продольных волн,
которые вызывают попеременное сжатие и разрежение среды или вещества.
Амплитуда отклонений частиц среды от исходного состояния зависит от
мощности передаваемой энергии: чем больше мощность – тем значительнее
отклонения. В длину волны укладываются две области: одна область сжатия и
одна область разрежения, при этом длина волны обратно пропорциональна
частоте колебаний.
Низкочастотные ультразвуковые волны распространяются
сферически. С увеличением частоты колебаний уменьшается длина волны, и
пучок ультразвуковых волн становится прямолинейнее. Закономерности
распространения высокочастотных ультразвуковых волн аналогичны
закономерностям распространения световых волн и обладают такими же
свойствами: поглощение, преломление, отражение от границы двух сред.
Именно перечисленные свойства высокочастотных звуковых волн
лежат в основе ультразвуковых методов, применяемых для исследования
объектов в медицине, дефектоскопии, эхолокации и во многих других
областях.
Медицинское применение ультразвука проявляется в
ультразвуковых исследованиях и ультразвуковой терапии.
Методы ультразвуковых исследований основаны на том, что все
внутренние органы обладают различной эхоплотностью. Некоторые практически
без искажений пропускают ультразвуковые волны, другие их преломляют или
поглощают. Например, коэффициент поглощения ультразвука костной тканью в
12 – 15 раз выше по сравнению с мышечной.
Датчик, который врач определенным образом располагает на коже
пациента над областью расположения исследуемого органа, испускает
ультразвуковые волны, которые проходят через тело пациента, а затем,
отразившись от тканей, возвращаются и воспринимаются тем же датчиком.
Встречающиеся на пути следования волн препятствия в виде различных
внутренних органов изменяют ход этих волн. Все эти изменения улавливаются
датчиком, анализируются и отображаются на мониторе аппарата.
Терапевтическое использование ультразвука основано на
возможности получения концентрированных пучков ультразвуковых волн высокой
частоты (800 – 3000 кГц). Пучок таких волн можно локализовать на
определенном участке, добившись точечного воздействия на определенный
внутренний орган.
16.11.2009
Ультразвуковые исследования в медицине
Все ткани организма обладают различным акустическим сопротивлением, то есть,
в различной степени препятствуют распространению ультразвука. При этом величина
сопротивления ультразвуку зависит от плотности исследуемой ткани и скорости ультразвука.
Чем выше эти параметры, тем больше акустическое сопротивление.
Распространение ультразвуковых волн происходит в соответствии с законами геометрической
оптики. В однородной среде ультразвук распространяется прямолинейно и равномерно. Особенные изменения
пучок ультразвуковых волн претерпевает, достигнув границы двух сред с различным акустическим
сопротивлением.
При этом некоторая его часть проникает и начинает распространяться в новой среде, а другая о
тражается от границы сред. Разность величин акустического сопротивления граничащих друг с другом тканей
определяет коэффициент отражения пучка. Чем больше различие акустической плотности граничных сред, тем
больше отражение, и это, естественно, отражается на параметрах возвращаемого сигнала.
Таким образом, ультразвуковой метод позволяет определять расстояния до границы разноплотных
сред, основываясь на анализе отраженной от границы раздела волны. Отражение от границ позволяет
определить очертания различных структур. Объекты, не имеющие границ между тканями, ультразвуковые
волны проходят беспрепятственно.
Чем выше частота ультразвуковой волны, тем меньше глубина проникновения в ткань и лучше
разрешение
близко расположенных объектов. Низкие частоты позволяют увеличить глубину проникновения волн, однако при
этом снижается разрешающая способность. Глубина проникновения в ткани ультразвука частотой 800 – 1000
кГц
оценивается в 5 – 6 см, а частотой 2400 кГц в три раза меньше. В небольших дозах ультразвук может
проникнуть
на глубину до 20 см.
Лучше всего ультразвук проникает в жировую ткань, задерживается мышечной и нервной, от костей
отражается до 60% падающей на них энергии ультразвука.
В медицинской ультразвуковой диагностике используют частоты диапазона от 2 до 10 МГц.
Конкретное значение определяется объектом исследования: для исследования органов брюшной полости и
забрюшинного пространства, а также полости малого таза используется частота 2,5 – 3,5 МГц, а для
исследования щитовидной железы – 7,5 МГц.
Таким образом, с помощью УЗИ можно исследовать строение внутренних органов: печени, почек,
поджелудочной железы, желчного пузыря, мочевого пузыря, предстательной железы, сердца, матки, придатков,
яичек, щитовидной железы, молочной железы. УЗИ позволяет оценивать размеры, строение внутренних объектов
(сосудов, протоков и т.п.), найти опухоли, кисты, узлы, кальцинаты.
На основе результатов УЗИ можно оценить функционирование сердца и сосудов, исследовать
нарушение
кровотока за счет сужения или сдавливания сосудов, определять наличие тромбов. УЗИ позволяет выявлять
травматические повреждения органов, внутренние кровотечения, воспалительные инфильтраты и некоторые
другие
нарушения.
УЗИ дает возможность установить факт беременности и осуществлять контроль за состоянием плода
на
протяжении беременности.
Поскольку исследования основаны на определении границ с областей различным акустическим
сопротивлением, в обычном режиме нельзя проанализировать состояние кишечника, желудка, легких. Могут
быть
проблемы с визуализацией матки и придатков, зон повреждения сердца при небольшом инфаркте миокарда,
незначительных патологических изменений в органах.
22.01.2010
Электрокардиографические исследования
Электрокардиография — метод исследования сердечной мышцы путём регистрации биоэлектрических
потенциалов
работающего сердца. Сокращению сердца предшествует возбуждение миокарда, сопровождающееся перемещением
ионов через оболочку клетки миокарда, в результате которого изменяется разность потенциалов между
наружной
и внутренней поверхностями оболочки. Измерения при помощи микроэлектродов показывают, что изменение
потенциалов
составляет около 100 мв. В нормальных условиях отделы сердца человека охватываются возбуждением
последовательно,
поэтому на поверхности сердца регистрируется меняющаяся разность потенциалов между уже возбуждёнными и
ещё не
возбуждёнными участками. Благодаря электропроводности тканей организма, эти электрические процессы можно
уловить
и при размещении электродов на поверхности тела, где изменение разности потенциалов достигает 1-3 мв.
Электрофизиологические исследования сердца в эксперименте проводились ещё в 19 веке, однако
внедрение
метода в медицину началось после исследований Эйнтховена в 1903-1924 г., который применил
малоинерционный струнный
гальванометр, разработал обозначение элементов регистрируемой кривой, стандартную систему регистрации и
основные критерии оценки.
Высокая информативность и относительная техническая простота метода, его безопасность и
отсутствие каких-либо
неудобств для больного обеспечили широкое распространение ЭКГ в медицине и физиологии. Основные узлы
современного
электрокардиографа – усилитель, гальванометр и регистрирующее устройство. При записи меняющейся картины
распределения
электрических потенциалов на движущуюся бумагу получается кривая – электро-кардиограмма (ЭКГ), с острыми
и закруглёнными
зубцами, повторяющимися во время каждой систолы. Зубцы принято обозначать латинскими буквами Р, Q, R, S,
Т и U.
Первый из них связан с деятельностью предсердий, остальные зубцы – с деятельностью желудочков
сердца. Форма зубцов
в разных отведениях различна. Снятие ЭКГ у разных лиц достигается стандартными условиями регистрации:
способом наложения
электродов на кожу конечностей и грудной клетки (обычно используется 12 отведений), определёнными
чувствительностью
аппарата (1 мм = 0,1мв) и скоростью движения бумаги (25 или 50 мм/ сек.). Исследуемый находится в
положении лёжа, в
условиях покоя. При анализе ЭКГ оценивают наличие, величину, форму и ширину зубцов и интервалов между
ними и на этом
основании судят об особенностях электрических процессов в сердце в целом и в некоторой степени – об
электрической
активности более ограниченных участков сердечной мышцы.
В медицине ЭКГ имеет наибольшее значение для распознавания нарушений сердечного ритма, а также
для выявления инфаркта
миокарда и некоторых других заболеваний. Однако изменения ЭКГ отражают лишь характер нарушения
электрических процессов
и не являются строго специфичными для определённой болезни. Изменения ЭКГ могут возникать не только в
результате
заболевания, но и под влиянием обычной дневной активности, приёма пищи, лекарственного лечения и других
причин.
Поэтому диагноз ставится врачом не по ЭКГ, а по совокупности клинико-лабораторных признаков заболевания.
Диагностические
возможности возрастают при сопоставлении ряда последовательно снятых ЭКГ с интервалом в несколько дней
или недель.
Электрокардиограф используется также в кардиомониторах — аппаратах круглосуточного автоматического
наблюдения за состоянием
тяжелобольных — и для телеметрического контроля за состоянием работающего человека – в клинической,
спортивной, космической
медицине, что обеспечивается специальными способами наложения электродов и радиосвязью между
гальванометром и регистрирующим
устройством.
Биоэлектрическая активность сердца может быть зарегистрирована и другим способом. Разность
потенциалов характеризуется
определёнными для данного момента величиной и направлением, то есть является вектором и может быть
условно представлена
стрелкой, занимающей определенное положение в пространстве. Характеристики этого вектора изменяются в
течение сердечного
цикла так, что его начальная точка остаётся неподвижной, а конечная описывает сложную замкнутую кривую.
В проекции на
плоскость эта кривая имеет вид серии петель и называется векторкардиограммой (ВКГ). Приближённо она
может быть построена
графически на основании ЭКГ в разных отведениях. Также её можно получить и непосредственно при помощи
специального аппарата
– векторкардиографа, регистрирующим устройством которого является катодно-лучевая трубка, а для
отведения используются
две пары электродов, размещенных на пациенте в соответствующей плоскости.
Меняя положение электродов, можно получить ВКГ в различных плоскостях и составить более полное
пространственное
представление о характере электрических процессов. В некоторых случаях векторкардиография дополняет
электрофизиологические
исследования, как диагностический метод. Изучение электрофизиологических основ и клинического применения
электрофизиологических
исследований и векторкардиографии, совершенствование аппаратов и методов регистрации — предмет особого
научного раздела
медицины — электрокардиологии.
В ветеринарии электрокардиография применяется у крупных и мелких животных для диагностики
изменений в сердце, возникающих
в результате некоторых незаразных или инфекционных болезней. С помощью электрокардиографии у животных
определяют нарушения
сердечного ритма, увеличение отделов сердца и другие изменения в сердце. Электрокардиография позволяет
контролировать действие
на сердечную мышцу животного применяемых или испытываемых лекарственных средств.
02.04.2010
Ультразвуковые датчики
Сонографические аппараты, применяемые в настоящее время работать с различными типами датчиков,
что позволяет использовать
их и для ультразвуковой диагностики и при интенсивной терапии и неотложной помощи.
Обращение с датчиками требует осторожности: нельзя допускать падения датчиков, перекручивания
или растяжения кабеля.
Датчик следует располагать в висящем положении, кабель не должен быть сжат или перекручен в месте
соединения с датчиком.
Наиболее распространены датчики трех типов: линейные, секторальные и конвексные.
Линейные датчики испускают звуковые волны параллельно друг другу и создают прямоугольное
изображение.
Ширина изображения и количество линий сканирования постоянны по всей глубине. Линейные датчики
отличаются хорошей
разрешающей способностью в ближнем поле. Их используют с частотой 5.0—7.5 МГц и выше для исследования
мягких
тканей и щитовидной железы.
Недостатком линейных датчиков является большая площадь рабочей поверхности, что ведет к
появлению искажений
при прикладывании к искривленной поверхности тела. Кроме того акустическая тень, например от ребер,
может портить изображение.
Линейные датчики не пригодны для исследования органов грудной клетки или верхней части живота.
Секторальные датчики дают веерообразное изображение, узкое вблизи датчика и расширяющееся по
мере
увеличения глубины. Такое расходящееся распространение звука получается за счет механического движения
пьезоэлементов.
Секторальные датчики дешевле, но отличаются слабой износостойкостью. Электронный вариант с
фазовым управлением
более дорогой, но используются преимущественно в кардиологии. Рабочая частота секторальных датчиков
2.5—3.0 МГц. Избежать помех,
вызываемых отражением звука ребрами, можно избежать, прикладывая датчик в межреберные промежутки и
выбирая оптимальное
расхождение луча в диапазоне 60—90° для увеличения глубины проникновения.
Недостатками датчиков секторального типа являются низкая разрешающая способность в ближнем
поле,
уменьшение количества линий сканирования с увеличением глубины, а также сложности в использовании.
Конвексные (искривленные) датчики используются преимущественно в абдоминальных исследованиях.
Средние рабочие
частоты датчиков 3.5—3.75 МГц. Конструкция искривленных датчиков получена путем компромисса между
линейными и
секторальными датчиками.
Конвексный датчик дает широкую ближнюю и дальнюю зоны изображения, он легче в использовании,
чем секторальный датчик.
При этом плотность линий сканирования с увеличением расстояния от датчика уменьшается. При сканировании
органов верхней части живота необходимо аккуратно управлять датчиком, чтобы избежать появления
акустической тени от нижних ребер.
02.02.2011