Как ультразвук используют для подводных исследований и в медицине?

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). 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.