Показания и противопоказания к применению ультразвуковой терапии. Влияние ультразвука на организм человека
Необычное ощущение, которое воспринимается нашим ухом как звук, является действием различного рода колебаний, так называемой плотной среды, в частности воздуха, на слуховой аппарат.
Но не все колебания которые, протекают в среде, вызывают ощущение звука. Наиболее низкие границы, с частотой колебаний которых слуховой аппарат способен распознать звук, является 20 герц.
Самый высокий порог составляет около 16 или 20 тысяч герц. Определение этих границ зависит от индивидуальных изменений.
Ультразвук при воздействии на человеческий организм , способен трансформироваться в тепловую энергию, что вызывает ощущение теплоты при его воздействии. Он вызывает так называемый микро массаж тканей (её сжатие и растяжение), которое благоприятно влияет на кровообращение, что в последствии, улучшает тканевые функции.
При его воздействии улучшаются обменные процессы организма , а также ультразвук оказывает некоторое нервно-рефлекторные воздействие .
Изменения после воздействия ультразвука, отмечаются не только в том месте, где конкретно был применен ультразвук, но и в других отделах организма. При его длительном воздействии , ультразвук способен привести к некоторому разрушению тканей.
Эксперты считают , что его разрушающее действие, связано с так называемым эффектом кавитации. Этот эффект приводит к образованию полостей в жидкости, что приводит к гибели клеток.
Такие полости были определены на экспериментах, поставленных на животных. Результаты показывают, что квитанционные пузырьки образовывались в межклеточном пространстве.
Ультразвук способен убить многие виды микроорганизмов . Способен инактивировать некоторые виды вирусов. Негативно влияет на структуру белков, нарушая ее и в конечном итоге разрушая её полностью. При воздействии ультразвука на молоко, разрушающее его свойство, полностью уничтожает содержание в нем витамина C.
В медицине используется ультразвук в озвучении крови, что приводит к повышению её свойств свертывания. Можно сказать, что ультразвук душит клетки организма. Из-за него клетка не может нормально дышать и производить свои обменные процессы.
Опыты над животными показывают , что интенсивное воздействие ультразвука приводит к сильным болям, облысению, некоторые ожоги, помутняется роговица глаза и хрусталика, серьезные нарушения биохимического характера, гемолиз, а воздействии высоких частот, наступает смерть в следствии мелких кровоизлияний в различных органах организма
Экспериментальные данные показывают, что ультразвук может серьезно повлиять на восприимчивость слухового аппарата . Эксперты полагают, что большой процент населения Соединенных Штатов, имеющие нарушение слуха, связано с воздействием звуковых установок имеющее большое распространение на территории страны.
Лица, которые долго были подвержены воздействию ультразвука, ощущают некоторую сонливость и утомленность.
Противопоказано озвучивать растущий организм, половые органы, сердце. Это может вызвать крайне негативные последствия, связанные с нарушением сердечнососудистой деятельностью. Применение ультразвука также противопоказано при некоторых заболеваниях, а также при беременности.
В связи с возрастанием использования ультразвука, некоторые люди по неволе подвержены его воздействию. Для предотвращения негативных изменений в организме, следует проходить обследования и при наличии воздействия ультразвука, совершать профилактику для нейтрализации дальнейших изменений
УЗТ, или ультразвуковая терапия, – это методика лечения при помощи ультразвука. УЗТ используют в физиотерапии для лечения и профилактики различных заболеваний. Методику применяют в разных областях медицины, таких как ортопедия, хирургия, гинекология, офтальмология, дерматология, отоларингология, стоматология, педиатрия. Ультразвуковая терапия позволяет снизить частоту обострений, а также сократить время восстановления после операции, острых патологий.
Исторические сведения
Ультразвуковые волны были открыты в 1899 году, их обнаружил К. Konig. Использовать на практике ультразвук пробовал русский инженер К. В. Шиловский и французский изобретатель Ланжевен в 1914-1918 годах. Исследования этих ученых привели к созданию излучателя ультразвука. Он работал на основе пьезоэлектрического эффекта в соответствии с разработкой братьев Кюри. После этого был сделан прибор на основе магнитострикции. Со временем лучи, исходящие из аппарата, стали более направленными на конкретный объект. Это позволило применять ультразвуковые волны в промышленности и медицине.
В медицине начали применять ультразвук после 1927 года. Толчком к использованию УЗТ стала работа ученых о биологическом воздействии ультразвука на организм. Есть мнение, что первым ультразвук начал применять Р. Польман. Он создал вибратор, излучающий ультразвуковые волны. Польман лечил УЗ-волнами ишиас, невралгию, миалгию. Результаты лечения были положительные.
К 1945 году УЗТ стали использовать в Германии, Западной Европе, США, Японии. В нашей стране методику начали применять только 1953 году. Ученый В. А. Плотников впервые попробовал лечить контрактуру Дюпюитрена ультразвуком. В 1955 году УЗ-волны стали использовать в терапии неврологических, суставных патологий, кожных болезней.
Начиная с 1961 года, начали производить отечественные ультразвуковые приборы. Производство их было серийным, что послужило толчком для развития ультразвуковой терапии. В 1986 году ученым из Белоруссии (Л. И. Богданович, В. С. Улащик, А. А. Чиркин) была присуждена премия в области науки и техники. Методики ультразвуковой терапии в физиотерапии сегодня применяются очень широко для лечения различных заболеваний.
Характеристики ультразвуковых волн
Для физиотерапевтических процедур применяются УЗ-волны с частотой 800-3000 кГЦ. Для хирургических манипуляций частота колебаний составляет 20-100 кГЦ. Дозировка ультразвукового воздействия на организм зависит от интенсивности, продолжительности воздействия, а также типа генерации УЗ-волн (непрерывные, импульсные).
Интенсивность УЗ-волн:
- Низкая (не более 0,4 Вт/см2).
- Средняя (0,5-0,8 Вт/см2).
- Высокая (0,9-1 Вт/см2).
При непрерывном воздействии ультразвука УЗ-волны без остановки направляются на ткани. Импульсное воздействие на органы представляет собой прерывающийся поток волн продолжительностью 2,4 или 10 мс.
Степень поглощения ультразвуковых волн зависит от акустики и частоты колебаний. Если ткани мягкие, то поглощение будет происходить на глубине 4-5 см при частоте 800-900 кГц, на глубине 1,5-2 см при частоте 3000 кГц.
Поглощение тканей по отношению к крови:
- жировая − в 4 раза эффективнее;
- мышечная − в 10 раз лучше;
- костная – в 75 раз интенсивнее.
На месте перехода различных видов тканей интенсивность поглощения УЗ-волн значительно выше. В воздухе они сразу поглощаются, поэтому для проведения ультразвуковых физиопроцедур применяют различные среды.
Механизм воздействия УЗ-излучения
Выделяют несколько механизмов воздействия ультразвука на организм. К ним относятся: механический, тепловой, физико-химический, нервно-рефлекторный. Они являются первичными механизмами ультразвуковой терапии.
Механическое воздействие заключается в высокочастотных колебаниях, которые передаются тканям.
При этом происходит очень мелкая, незаметная человеку вибрация. Вибрационное воздействие приводит к увеличению кровообращения, повышению метаболизма в клетках.
Под действием вибрации в клетке снижается вязкость цитоплазматической жидкости. В тканях начинает разрыхляться соединительная ткань. В клетках ускоряется диффузия микроэлементов, стимулируется работа лизосом. Из лизосом начинают выходить ферменты, которые повышают функцию белковых соединений. Эти процессы способствуют ускорению обмена веществ. При подаче волн высокой частоты увеличивается проницаемость гистогематических барьеров.
Тепловой эффект подразумевает переход энергии УЗ-волн после поглощения тканями в тепло. Температура в них увеличивается на 1°С. При этом ускоряется ферментативная активность внутри тканей, стимулируются биохимические реакции. Тепло образуется только на границах разных по плотности тканей. Тепловую энергию больше поглощают органы с дефицитом кровотока, насыщенные коллагеновыми волокнами, а также нервная, костная ткань.
Физико-химическое воздействие вызвано механическим резонансом. Он увеличивает скорость движения молекулярных структур, повышается процесс распада молекул на ионы, появляются новые электрические поля. Ускоряется окисление липидов, улучшается работа митохондриальных структур клеток, стимулируются физические и химические процессы в тканях организма. Активируются биологически активные вещества, такие как гистамин, серотонин. Под действием УЗ-волн улучшается дыхание и окисление в органах. Все эти процессы ускоряют восстановление тканей.
Выделяют следующие фазы реакции организма:
| Фаза | Характеристики |
| Фаза непосредственного воздействия | Стимулируются все виды воздействия: механическое, физико-химическое, тепловое. |
| Фаза преобладания стресс-индуцирующей системы | Продолжается на протяжении 4 часов после действия на ткани УЗ-волн. |
| Активация ПОЛ | Стимулируется синтез различных гормонов, биологически активных веществ. Повышается потоотделение, увеличивается образование мочи, уменьшается рН кожи, увеличивается сокращение стенок пищеварительного тракта. Активируется фагоцитоз, повышается иммунитет. |
| Фаза преобладания стресс-лимитирующей системы | Действует на протяжении 4-12 часов. Уменьшается секреция кортизола, адренокортикотропного гормона, ускоряются метаболические и восстановительные процессы в органах. |
| Фаза усиления компенсаторно-приспособительных процессов | Длительность составляет 12-24 часа. Увеличивается работа митохондриальных структур, стимулируется дыхательная функция клеток и тканей, пентозно-фосфатный обмен, повышается процесс деления клеточных структур, улучшается лимфоотток от органов, ускоряется приток крови. |
| Поздний следовой период | Продолжительность до 3 месяцев. Ускоряются все обменные процессы. |
Терапевтический эффект УЗ-волн
УЗ-волны являются специфическим раздражителем при действии их на органы и ткани. Если воздействие ультразвука направлено на кожу, то формируется воспалительная реакция, покраснение кожи, увеличивается обмен веществ. Во время ультразвуковой терапии (УЗТ) повышается количество тучных клеток, стимулируется функция камбиальных (стволовых) клеточных структур, повышается концентрация мукополисахаридов. На фоне терапии в коже увеличивается функция железистого аппарата (сальные потовые железы), реакция кожи на раздражители становится более яркой.
Ткани нервной системы очень чувствительны к воздействию УЗ-волн. Ультразвук тормозит работу рецепторов синаптических щелей, что способствует снижению скорости передачи нервных импульсов. Улучшается общее состояние у пациентов с нарушениями вегетативной нервной системы.
Если УЗ-волны действуют на области желез, это ведет к стимуляции синтеза гормонов. Повышается иммунная активность.
При воздействии на сердечно-сосудистую систему ультразвук способен усиливать кровоток, немного понижать артериальное давление, повышать частоту сердечного ритма. Реологические свойства крови становятся лучше, повышается функция эритроцитов и лейкоцитов.
Показания и ограничения к назначению УЗТ
Процедура УЗТ имеет свои показания и ограничения.
| Показания | Ограничения |
| ЛОР-болезни (наличие аденоидов, ангины, фарингиты в стадии восстановления и другие болезни).
Болезнь Шегрена. Терапия рубцовых изменений в послеоперационном периоде. Экзема, нейродерматит. Патологии нервной системы. Болезни суставного аппарата. Энурез у ребенка. Остеохондроз поясничной области. Поясничные радикулопатии, грыжи поясничного отдела. Артриты, артрозы (ревматоидные, а также с деформацией сустава). Невралгия тройничного нерва. Патологии глаз (катаракта, поражения роговицы, заболевания сетчатки). Рубцовые контрактуры. Рубцы после ожоговой травмы. Последствия травм. Язвы при венозной недостаточности. Переломы костей (трубчатых). Патология простаты. Снижение функции яичников, бесплодие. Серозный мастит. Болезни матки, труб, яичников, спаечные образования малого таза. |
Гнойное отделяемое или абсцесс.
Интоксикация. Тромбофлебит. Гипотония. Желтушный синдром. Тромбоз вен. Печеночная и почечная колика. Гипертиреоз, тиреотоксикоз. Вегетативная дисфункция. Гемофилия. Сахарный диабет (поздняя стадия). Хронический нефрит. Атеросклеротическое поражение сосудов. Туберкулезное поражение легочной ткани. Тяжелая гипертония. Злокачественный опухолевый процесс. Инфекционные болезни любой этиологии. Период вынашивания плода. Нарушение свертывающей способности крови. Невропатия лицевого нерва, невралгии. |
Во время применения ультразвукового метода лечения не следует направлять излучатель на область сердца, мозг, точки роста костей у детей.
Техника проведения и аппараты УЗТ
При проведении ультразвукового физиолечения необходимо устранить гнойные очаги инфекции. Это можно сделать при помощи лекарственных препаратов и дезинфицирующих растворов. Также следует пролечить инфекционные заболевания вирусной или бактериальной природы.
Алгоритм физиопроцедуры следующий. Перед началом терапии кожу в месте контакта с аппаратной головкой излучателя необходимо смазать специальным веществом (вазелином, ланолином). Включают прибор, настраивают интенсивность волн, выставляют время. После этого излучатель устанавливают в необходимой области на поверхности кожи и начинают водить со скоростью 1 см в секунду.
На начальном этапе лечения можно обрабатывать не больше 1-2 полей за 1 сеанс. После двух дней лечения можно облучать до 3-4 полей. Продолжительность процедуры в первые двое суток не должна превышать 5 минут. Длительность последующих сеансов составляет до 15 минут. Детям процедуру рекомендуется проводить не более 10 минут.
При обработке ультразвуком конечностей (стопы, кисти, суставы, предплечье, голень) процедуру проводят в воде. Больной опускает руку или ногу в ванну, туда же погружают излучатель. Температурный режим для воды составляет 32-36°С. Длительность физиопроцедуры до 15 минут.
Во время терапии необходимо обеспечить безопасность медицинского персонала. Медсестра, которая держит в воде излучатель, должна надеть шерстяную рукавицу, а сверху на нее резиновую перчатку. Это защищает руку медработника от воздействия на руку ультразвукового воздействия. Варежка из шерсти имеет в порах воздух, который полностью поглощает УЗ-волны.
Виды аппаратов, используемые в учреждениях:
- Для физиотерапии - УЗТ-1.01Ф.
- В стоматологии - УЗТ-1.02С.
- Для урологии - УЗТ-1.03У.
- При болезнях глаз - УЗТ-1.04О.
- Для женщин - УЗТ-3.01-Г.
- В дерматологии - УЗТ-3.02-Д.
- Для ребенка (облучение кожи) - УЗТ-3. 06.
- Общего назначения - УЗТ-3. 05.
Сегодня производятся также следующие аппараты: «Гамма», «Барвинок», «Стержень», «Проктон-1», «Генитон», «ЛОР-3», «Sonostat», «Sonopuls», «ЕСО», «ECOSCAN». Для проведения ультразвуковой терапии дома можно приобрести ультразвуковой аппарат в магазинах медтехники. Для домашнего применения прекрасно подходит прибор «Ретон».
Перед тем как использовать ультразвуковой прибор нужно обязательно обратиться к доктору. Врач проведет полное обследование. Это очень важно, так как ультразвуковая терапия разрешена не всем пациентам.
Ультразвук у детей
Ультразвуковая терапия детям назначается только с 7-летнего возраста. В более раннем возрасте применять методику не следует. Терапию используют по тем же показаниям, что и для взрослых.
Подросткам-девочкам УЗТ применяют для лечения нарушения менструального цикла. Пациентам младшего возраста ультразвук показан при аденоидите и других ЛОР-патологиях. Ультразвуковое лечение детям также необходимо при энурезе. УЗ-волны улучшают состояние ткани мочевого пузыря, что помогает сформировать нормальный рефлекс на мочеиспускание, снизить реактивность мочевого пузыря.
Заключение
Ультразвуковая терапия – это относительно безопасный метод лечения. Его используют при различных заболеваниях. Применять методику лечения ультразвуком разрешено больницам, а также санаторно-курортным учреждениям. Для проведения УЗ-терапии обязательно нужно обратиться к доктору. Он определит длительность сеансов, интенсивность воздействия ультразвуковых волн, продолжительность курса.
Ухо человека может улавливать такие звуки, частота которых варьирует в пределах от 16 до 20000 колебаний в течение секунды.
Инфразвук - это низкочастотная звуковая волна (то есть с частотой ниже 16 колебаний), ультразвук - высокочастотная звуковая волна с частотой свыше 20 тысяч колебаний. Они не воспринимаются человеческим слуховым аппаратом, и для их обнаружения требуется использование специальных приборов.
Именно огромное число исследований, в которых анализировались признаки звуковой волны и воздействие ультразвука способствовало возникновению предпосылок, позволивших использовать ультразвук в больших масштабах в различных промышленных отраслях, в выпуске отдельных лекарственных средств, в медицине, физике, современной военной технике, биологии, народном хозяйстве и повседневной жизни. Рассмотрим подробнее влияние на организм человека ультразвука.
Что такое ультразвук?
Влияние ультразвука и инфразвука на организм человека уникально. Ультразвук является звуковой волной с высокой частотой, которая может распространяться в твердых материалах, в жидкости и в газообразной среде, что обусловлено влиянием упругих сил. Происхождение ультразвука может быть как естественным, так и искусственным. Так, в природе существуют органы чувств, которые позволяют воспроизводить и получать колебания, сформированные ультразвуковой волной, например у дельфинов, летучих мышей, бабочек, китов, саранчи, кузнечиков, сверчков, отдельных видов рыб и птиц.
Благодаря этому они способны прекрасно ориентироваться в пространстве, включая ночное время, а также общаться с сородичами. Дельфины и киты могут посылать необходимые сигналы на десятки тысяч километров. Кроме того, ультразвук способны улавливать собаки и кошки. На интенсивность и скорость распространения ультразвука непосредственно воздействуют признаки того вещества, в котором он передается: если он удаляется от источника, находящегося в воздухе, то звук довольно быстро ослабевает. В жидкостях, а также при прохождении сквозь твердое вещество сила ультразвука уменьшается медленно. Каково действие на организм человека ультразвука?
Отличие от обычного звука
От обычного звука он отличается тем, что распространяется во всех направлениях от источника. Ультразвук по сути своей является волной в форме узкого луча. Такие особенности позволяют применять его для исследования морского и океанского дна, обнаружения затонувших кораблей и подводных лодок, а также различных препятствий, находящихся под водой, и точного расстояния.
Но при распространении в воде ультразвуковые волны могут причинить вред тем организмам, которые в ней обитают. Под влиянием ультразвука у рыб нарушается чувство равновесия, они всплывают к поверхности воды вверх животом, и поэтому не могут принять свое нормальное положение. Если воздействие ультразвука интенсивное и продолжительное, превышает допустимые пределы, то в конечном итоге это станет причиной очень серьезных повреждений и даже смерти рыб. Если же его влияние временное, а интенсивность не слишком высокая, после прекращения его образ жизни и поведение рыб возвращаются в привычные рамки.
Влияние на организм человека ультразвука
Ультразвук воздействует на организм человека аналогичным образом. Во время проведения эксперимента в сложенную в форме чаши ладонь наливали воду, после чего испытуемый погружал ее в ультразвуковое пространство. При этом у него отмечались болезненные неприятные ощущения. Какое влияние ультразвука на организм человека, знают не все.
Стоит отметить, что сущность биологического влияния ультразвука до настоящего времени все еще не изучена до конца. Но с большей вероятностью оно основывается на локальных давлениях, возникающих в тканях, а также местном тепловом эффекте, который связан напрямую с поглощением энергии, происходящим при подавлении вибраций. Так как газообразная и жидкая среды способны отлично поглощать ультразвук, в то время как твердые вещества его проводят, скелетная система тела человека также представляет собой хороший проводник. Ультразвуковое воздействие в организме человека в первую очередь провоцирует появление термического эффекта, являющегося следствием энергетической трансформации волны ультразвука в тепло. Что еще нужно знать про ультразвук и его влияние на организм человека?
Стимулирует кровообращение
Помимо этого, он становится причиной микроскопических растяжений и сжатий ткани (это называется микромассажем), а также стимулирует кровообращение. В связи с этим происходит улучшение функционирования разных тканей организма человека и кровотока. Кроме того, ультразвук может оказывать стимулирующее влияние на протекание процессов обмена и рефлекторно-нервное действие. Он способствует изменениям не только в органах, на которые воздействует, но также на другие органы и ткани.
Вред интенсивного влияния
При этом интенсивное и продолжительное влияние разрушает клетки и приводит к их гибели. Связано это с тем, что в жидкостях организма под воздействием ультразвука формируются полости (такое явление называется кавитацией), из-за чего происходит отмирание тканей. Волна ультразвука способна также разрушить многие микроорганизмы, а это способствует инактивации таких вирусов, как энцефалит либо полиомиелит. Влияние ультразвука на белок вызывает нарушение структуры составляющих его частиц и дальнейший их распад. Кроме того, он разрушает в крови эритроциты и лейкоциты, ее свертываемость и вязкость значительно повышаются, также происходит ускорение РОЭ. Волна ультразвука угнетающе воздействует на клеточное дыхание, снижает количество кислорода, потребляемого ею, становится причиной инактивации ряда гормонов и ферментов.
Так что влияние на организм человека ультразвука все же не очень хорошее.
Последствия для человеческого организма
Высокоинтенсивный ультразвук может вызвать такие последствия у человека:
Появление усиленного болевого синдрома;
Облысение;
Гемолиз;
Помутнение хрусталика и роговицы глаза;
Увеличение содержания молочной и мочевой кислоты, холестерина в крови;
Небольшие кровоизлияния в ряде органов и тканей организма;
Значительные дефекты со стороны слуха;
Патологическое формирование и разрушение костной ткани;
Разрушение нервных клеток и клеток Это основные заболевания, вызванные воздействием ультразвука.
В результате продолжительного влияния ультразвука появляются чрезмерная сонливость, головокружения, высокая утомляемость, симптомы вегетососудистой дистонии (расстройства сна, дефекты памяти, апатия, нерешительность, уменьшение аппетита, пугливость, склонность к состоянию депрессии и т. п.).
Где чаще всего применяется воздействие ультразвука на организм?
Использование ультразвука в области медицины
Терапевтическое влияние ультразвука обусловлено способностью его к проникновению в ткани, их прогреванию и микромассажу. Необходимо отметить, что ультразвук, вероятно, обладает рядом специфических особенностей воздействия, поскольку глубокое прогревание тканей достигается и посредством других методик, но положительный эффект в некоторых случаях наступает только после использования ультразвука.
С учетом рефлекторного механизма можно использовать ультразвук не только для того, чтобы он прямо воздействовал на эпицентр боли, но также для влияния косвенного.
Благодаря свойствам, указанным выше, ультразвук при ряде условий способен оказывать бактерицидное, спазмолитическое, противовоспалительное и болеутоляющее действие. Использование ультразвука может сочетаться с другими терапевтическими приемами. Из-за повышенной биологической активности необходимо соблюдать осторожность при лечении ультразвуком. Положительные результаты при его терапевтическом применении получены в ряде заболеваний. Очень эффективен он при лечении невралгий, миальгий, невритов ампутированных конечностей, периартритов, артритов и артрозов. Вреден ли ультразвук для человека, интересно многим.
Общее воздействие
Общее воздействие ультразвука на человеческий организм подтверждается, в частности, тем, что при поражении ряда суставов зачастую достаточно ограничиться терапией какого-либо из них, поскольку при этом отмечается параллельное улучшение остальных суставов. Положительные результаты были получены при лечении с помощью ультразвука спондилитов, болезни Бехтерева, варикозных, вяло гранулирующих и трофических язв, облитерирующих эндартериитов.
Существуют отдельные указания о положительном использовании ультразвука при бронхиальной астме, язве двенадцатиперстной кишки и желудка, бронхоэктазиях, легочной эмфиземе, болезни Меньера и отосклерозе. Есть также наблюдения, которые свидетельствуют о том, что предварительное кожное озвучение усиливает эффективность облучения рентгеном.
Противопоказания к использованию ультразвука
Запрещается озвучивать половые органы, растущие кости, опухоли, сердечные области (это может стать причиной стенокардии). При гипертонической болезни, легочном туберкулезе, беременности, гипертиреозе, изменениях паренхиматозных органов использование ультразвука тоже противопоказано. Если применять его во все более широких масштабах, то необходимо организовать тщательное наблюдение за пациентами, которые контактируют с ультразвуком, чтобы выявить ранние симптомы заболевания и вовремя провести требуемые профилактические и лечебные мероприятия. Также есть данные о положительном влиянии ультразвука на некоторые формы неврита и рака. Но еще не определена с точностью ширина безопасной области между положительным и повреждающим воздействием.
Мы рассмотрели влияние на организм человека ультразвука.
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
В настоящее время ультразвук широко применяется в различных областях техники и промыш-ленности, в особенности для анализа и контроля: дефектоскопия, структурный анализ вещества, определение физико-химических свойств материалов и др.
Технологические процессы: очистка и обезжиривание де-талей, механическая обработка твердых и хрупких материалов, сварка, пайка, лужение, электролитические процессы, ускорение химических реакций и др. используют ультразвуковые колебания низкой частоты (НЧ) - от 18 до 30 кГц и высокой мощности - до 6-7 Вт/см 2 . Наиболее распространенными источниками ультразвука являются пьезо-электрические и магнитные преобразователи. Кроме того, в производственных условиях НЧ ультразвук нередко образуется при аэродинамических процессах: работа реактивных двигателей, газовых турбин, мощных пневмодвигателей и др.
Значительное распространение ультразвук получил в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы, а также для выполнения хирургических операций и диагностики заболеваний. Американскими учеными был разработан эффективный метод удаления опухолей головного мозга(2002 г), не поддающихся обычному хирургическому лечению. В его основе принцип, использующийся при удалении катаракты - дробление патологического образования фокусированным ультразвуком. Впервые разработан аппарат, способный создать в заданной точке ультразвуковые колебания необходимой интенсивности и при этом не повредить окружающие ткани. Источники ультразвука располагаются на черепе пациента и испускают относительно слабые колебания. Компьютер рассчитывает направление и интенсивность ультразвуковых импульсов таким образом, чтобы они только в опухоли сливались друг с другом и разрушали ткани.
Кроме того, врачи научились с помощью ультразвука выращивать утерянные зубы заново (2006 г). Как обнаружили исследователи из канадского университета Альберты, пульсирующий ультразвук низкой интенсивности стимулирует повторный рост выбитых и выпавших зубов. Медики разработали особую технологию - миниатюрную “систему на чипе”, обеспечивающую заживление зубной ткани. Благодаря беспроводному выполнению преобразователя ультразвука, микроскопическое устройство, укомплектованное биологически совместимыми материалами, помещается во рту пациента, не доставляя ему дискомфорта.
Интенсивно используется в течение трех десятилетий диагностический ультразвук во время беременности и при заболеваниях отдельных органов. Ультразвук, натыкаясь на препятствие в виде органов человека или плода, определяет их наличие и размеры.
Британские исследователи из Лестерского университета применили ультразвуковые технологии в автоматизированной установке, которая снимает мерки с клиента для пошива одежды по индивидуальному заказу. В установке источник ультразвука и шестьдесят сенсоров регистрируют сигналы, отраженные поверхностью тела.
Для этих целей в технике используются звуковые колебания высокой частоты (ВЧ) - от 500 кГц до 5 МГц и малой мощности - от 0,1 до 2,0 Вт/см 2 . Интенсивность применяемого терапевтического ультразвука чаще всего не превышает 0,2-0,4 Вт/см 2 ; частота колебаний ультразвука, при-меняемая для диагностики, колеблется от 800 кГц до 20 МГц, интенсивность варьирует от 0,01 до 20 Вт/см 2 и более.
Это только некоторые области применения ультразвука. Человек во всех случаях подвергается его воздействию. Как влияет ультразвук на организм человека? Вредно ли это?
Ультразвук - это механические колебания упругой среды, распространяющиеся в ней в виде переменных сжатий и разрежений; с частотой выше 16-20 кГц, не воспринимаемые человеческим ухом.
С увеличением частоты ультразвуковых колебаний увеличивается их по-глощение средой и уменьшается глубина проникновения в ткани человека. По-глощение ультразвука сопровождается нагреванием среды. Прохождение ультразвука в жидкости сопровождается эффектом кави-тации. Режим генерации ультразвука может быть непрерывным и импульсным.
Кроме общего воздействия на организм работающих через воздух, НЧ ультразвук оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами, в которых возбуждены ультразвуковые вибрации. В зоне наибольшего воздействия ультразвука в зависимости от вида оборудования находятся кисти рук. Локальное действие может быть по-стоянным (удержание инструмента при обрабатываемой детали при лужении, пайке) или временным (погрузка деталей в ванны, сварка и т. п).
Воздействие от мощных установок (6-7 Вт/см 2) опасно, т. к. может приводить к поражению периферического нерв-ного и сосудистого аппарата в местах контакта (вегетативные полиневриты, нарезы пальцев, кистей и предплечья). Контактное воздействие ультразвука чаще всего имеет место в момент загрузки и выгрузки деталей из ультразву-ковых ванн. Трехминутное погружение пальцев в воду ванны с мощностью преобразо-вателя 1,5 кВт вызывает ощущение покалывания, иногда зуда, а спустя 5 мин. после прекращения действия ультразвука отмечается ощущение холода, чувство онемения пальцев. Вибрационная чувствительность резко снижается, болевая чувствительность у разных лиц при этом может быть либо повышен-ной, либо пониженной. Кратковременный систематический контакт с озвучен-ной средой длительностью 20-30 с и более на подобных установках уже мо-жет приводить к развитию явлений вегетативного полиневрита.
Последствия воздействия ультразвука на организм: функциональные изменения со стороны центральной и перифери-ческой нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибу-лярного анализатора, эндокринные и гуморальные отклонения от нормы; головные боли с преимуществен-ной локализацией в фронто-назальной орбитальной и височной областях, чрез-мерно повышеннаяю утомляемость; чувство давления в ушах, неуверенность походки, головокружение; нарушение сна (сонливость днем); раздражительность, гиперакузия, гиперосмия, боязнь яркого света, повышение порогов возбуди-мости болевого; в условиях воздей-ствия интенсивного ультразвука, сопровождаемого шумом, - не-достаточность сосудистого тонуса (понижение артериального давления, гипо-тония), растормаживание кожно-сосудистых рефлексов в сочетании с яркой вазомоторной реакцией; общецеребральные нарушения; вегетативный полиневрит рук (реже и ног) разной степени (пастозность, акроцианоз пальцев, термоасимметрия, расстрой-ство чувствительности по типу перчаток или носков); по-вышение температуры тела и кожи, снижение уровня сахара в крови, эозинофилия. Степень выраженности патологиче-ских изменений зависит от интенсивности и длительности действия ультра-звука; контакт с озвучиваемой средой и наличие шума в спектре также ухуд-шают состояние здоровья.
По сравнению с ВЧ шумом ультразвук заметно слабее влия-ет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от нормы со стороны вестибулярной функции, болевой чувствительности и терморегуля-ции. Интенсивный ВЧ ультразвук при контакте с поверхностью тела вызывает в основном те же нарушения, что и НЧ.
Особое внимание следует уделить диагностическому ультразвуку. В обзоре Крускал “Диагностическая визуализация во время беременности” (2000 г) отмечается, что ультразвуковые волны имеют потенциал повреждающего воздействия на биологические ткани за счет нагревания и кавитации. Однако документированного подтверждения биологических эффектов ультразвука пока нет. Канадское общество акушеров и гинекологов в 1999 году в своем заявлении отметило, что не существует научных доказательств повреждающего воздействия диагностического ультразвука на развивающийся плод. Ранее предполагалось, что воздействие ультразвука может быть ассоциировано с низкой массой плода при рождении, дислексией, повышенной частотой лейкемии, солидными опухолями, задержкой обучаемости чтению и письму. Риск ультразвукового исследования состоит в основном в возможной гипердиагностике или вероятности пропущенной патологии.
Допустимые уровни звукового давления ультразвуковых установок сле-дует принимать согласно “Санитарным нормам и правилам при работе на про-мышленных ультразвуковых установках” за № 1733-77, ГОСТ 12. 1. 001-89, СанПиН 2. 2. 2/2. 1. 8. 582, которые даны для 1/3 октавных полос в диапазонечастот 1,25-100 кГц и составляют 80 - 110 дБ. При контактном действии уровень ультразвука не должен превышать 110 дБ. ГОСТом предусмотрены изменения ПДУ ультразвука при суммарном сокращении времени его воздействия (на 6 дБ при вре-мени воздействия 1. . . 4 часа в смену и 24 дБ при времени воздей-ствия 1. . . 5 мин).
В основе предупреждения вредного действия ультразвука лежат меры технологического характера: создание автоматического ультразвукового обо-рудования (для мойки тары, очистки деталей), установок с дистанци-онным управлением; переход на использование маломощного оборудования. В этом случае интенсивность ультразвука и шума уменьшается на 20-40 дБ (например, при ультразвуковой очистке деталей, пайке, сверле-нии и др).
При проектировании ультразвуковых установок целесообразно выбирать рабочие частоты, по воз-можности больше удаленные от слышимого диапазона частот (не ниже 22 кГц), чтобы избежать действия выраженного ВЧ шума.
Ультразвуковые установки с превышающими нормативы уровнямишума и ультра-звука следует оборудовать звукоизолирующими устройствами (кожухами, экранами) из листовой стали или дюраля, покрытого звукопоглощающими материалами (рубероидом, технической резиной, пластмассой, антивибритом, гетинаксом, противошумной мастикой). Звукоизолирующие укрытия ультразвуковых установок должны быть изолированы от пола резиновыми прокладками и не иметь щелей и отверстий.
Установки, генерирующие ко-лебания с общим уровнем 135 дБ, размещают в кабинах со звукоизо-ляцией. Для исключения воздействие ультразвука при контакте с жидкими и твердыми средами, необходимо выключение ультразвуковых преобразователей; применение специального рабочего инструмента с виброизолирующей рукояткой и защита рук резиновыми перчатками с хлопчатобумажной подкладкой. При повышенном уровне виброскорости в диапазоне частот от 8 до 2000 Гц на поверхно-стях ультразвуковых инструментов (паяльники, сварочные пистолеты и др) и приспособлений для фиксации деталей необходимо прибегать к демпфирующим покрытиям.
Уста-новки размещаются в изолированных помещениях; отделяются перегородками на всю высоту помещения; ограждаются в виде кабин, бок-сов, выгородок с целью снижения шума и ультразвука на рабочих местах до допустимых величин. ; работающим следует использовать средства индивидуальной защиты.
При применении ВЧ ультразвука мероприятия должны направлены на защиту рук работающих. При работе в жидкой среде в усло-виях лаборатории или при проведении подводного массажа в физиотерапевти-ческих кабинетах контакт с жидкостью должен быть полностью исключен. При дефектоскопии работающие должны избегать прикосновения рук с пьезоэлементом дефектоскопического оборудования.
Предприятие-изготовитель должно указывать в эксплуатационной доку-ментации производственного оборудования ультразвуковую характеристику - уровни звукового давления в третьоктавных полосах принятого диапазона ча-стот, измеряемые в контрольных точках вокруг оборудования; режим работы, при котором должно про-водиться определение характеристик ультразвука. Работающие с ультразвуковым оборудованием проходят инструктаж о характере действия ультразвука; мерах защиты; условиях безопасного обслуживания ультразвуковых установок.
Противопоказания к приему на работу: хронические заболевания центральной и периферической нервной систе-мы, невриты, полиневриты; неврозы общие и сосудистые; перенесенные травмы черепа (сотрясение мозга); обменные и эндокринные нарушения; лабиринтопатия и хронические заболевания органа слуха; стойкое снижение слуха любой этиологии; гипотоническая и гипертоническая болезнь. Периодические медосмотры следует проводить 1 раз в год с участием не-вропатолога, терапевта, отоларинголога; важно исследование вестибулярного аппарата.
Таким образом, ультразвук, с одной стороны, широко используется во многих областях экономики, с другой стороны, пока ещё недостаточно изучено его влияние на организм человека при терапевтическом применении. Пациенты клиник, проходящие диагностику заболеваний с помощью ультразвука, мало информированы о возможном вреде здоровью. Следует вести хотя бы просветительскую работу в этом направлении.
Ультразвуки – механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуками физическую природу, но превышающие верхний порог слышимой частоты (свыше 20 кГц). Низкочастотные ультразвуки (частота – десятки килогерц) обладают способностью распространяться в воздухе, высокочастотные (частота – сотни килогерц) – быстро затухают. В упругих средах – воде, металле и др. – ультразвук хорошо распространяется, причем на скорость распространения существенное влияние оказывает температура этих сред.
Ультразвук часто встречается в природе, сопровождая шелест листьев, шум морского прибоя и др. В животном мире с его помощью выполняется ряд жизненно важных функций: эхолокация летучих мышей сигналы насекомых и др.
В механизме действия ультразвука на неживые и живые объекты имеют место механический, термический и физико-химический эффекты. Механический эффект обусловлен природой ультразвука (сжатие – растяжение), термический – переходом механической энергии в тепловую, что особенно усиливается на границе раздела двух сред: твердое тело – жидкость, жидкость – газы и др. Физико-химические эффекты связаны с тем, что при распространении ультразвука в жидкостях возникает так называемая кавитация – появление зон сжатия и разрыва вследствие движения упругих волн, которое вызывает образование пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенным в ней газом. При прохождении волн они исчезают: при этом повышается температура и развивается давление (до миллионов атмосфер). Это сопровождается возникновением электрических зарядов, люминесцентным свечением, ионизацией. В воде образуются гидроксильные радикалы, атомарный водород (Н 2 О – НО + Н). При контактном озвучивании ультразвук вызывает инактивацию ферментов, распад белков, ускорение химических реакций, а при больших энергиях – ожоги и гибель живых организмов.
Ультразвук нашел широкое применение в медицине для диагностики и лечения многих заболеваний. В технике и промышленности высокочастотный ультразвук используют для дефектоскопии отливок, сварных швов, пластмасс и физико-химических исследований веществ – определения плотности, упругости, структуры и др. Низкочастотный ультразвук применяют для промывки, обезжиривания, эмульгации, измельчения твердых веществ в жидкостях, для резания, сварки металла, дробления, сверления хрупких материалов и т.п. Промышленные установки работают преимущественно на частотах 16-44 кГц (реже до 80).
В производственных условиях кратковременное и периодическое контактное воздействие ультразвука имеет место при удержании инструмента, обрабатываемой детали, загрузке изделий в ванны, выгрузке их и других операциях. При систематическом продолжительном контакте с источниками ультразвука у медицинских работников наблюдались профессиональные заболевания – парезы кистей и предплечий.
Изменения в состоянии здоровья работающих при воздушном пути передачи ультразвука являются следствием одновременного действия ультразвука и шума, интенсивность которого в области частот 8 – 16 кГц может достигать 100 дБ и более. При ультразвуковой очистке деталей воздушная среда нередко загрязнена токсическими веществами – парами бензина, ацетона, толуола и др. Нарушения здоровья проявляются преимущественно в форме астено-вегетативных реакций с жалобами на головную боль, расстройство сна, раздражительность, утомляемость и объективными признаками снижения слуха, вестибулярных нарушений и др.
8.3. Вибрация и её влияние на организм человека
Вибрация как производственная вредность представляет собой механические колебательные движения, непосредственной передаваемые телу человека или отдельным его участкам. Вследствие механизации многих видов работ и использования пневматических и электрических инструментов значение её резко возросло, и в настоящее время вибрационная болезнь среди профессиональных заболеваний занимает одно из первых мест.
В отношении опасности вибрационной болезни наибольшее значение имеет вибрация с частотой 16-250 Гц.
Принято различать местную (локальную) и общую вибрацию: первая передается на руки или другие ограниченные участки тела, вторая – всему организму (пребывание на колеблющейся платформе, сиденьи).
Действие вибрации на рабочих нередко сочетается с влиянием других производственных вредностей: шума, охлаждающего микроклимата, неудобного положения тела.
Влияние вибрации на организм. Вибрация в зависимости от её параметров (частота, амплитуда) может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на отдельные ткани и организм в целом. С физиотерапевтической целью вибрацию используют для улучшения трофики, кровообращения в тканях при лечении некоторых заболеваний. Однако производственная вибрация, передаваясь здоровым тканям и органам и имея значительную амплитуду и продолжительность действия, оказывается вредно влияющим фактором.
Вибрация вызывает прежде всего нейротрофические и гемодинамические нарушения. В сосудах мелкого калибра (капилляры, артериолы) возникают спастико-атонические состояния, возрастает их проницаемость, нарушается нервная регуляция. Изменяется вибрационная, температурная и болевая чувствительность кожи. При работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть симптом «мёртвого пальца»: потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. Рабочие жалуются на зябкость рук, ноющие боли в них после работы и по ночам. Кожные покровы между приступами имеют мраморный вид, цианотичны. В некоторых случаях обнаруживаются отечность, изменение кожи на кистях (трещины, огрубение), гипергидроз ладоней. Характерны костно-суставные и мышечные изменения. Дистрофические процессы вызывают изменение структуры костей (остеопороз, разрастания и др.), атрофию мышц. Возможна деформация кистевого, локтевого, плечевого суставов с нарушением опорно-двигательной функции.
Заболевание носит общий характер, о чем свидетельствуют быстрая утомляемость, головные боли, головокружение, повышенная возбудимость. Возможны жалобы на боли в области сердца и желудка, повышенную жажду: похудание, бессонницу. Астено-вегетативный синдром сопровождается сердечно-сосудистыми нарушениями: гипотонией, брадикардией, изменениями ЭКГ. При врачебном осмотре могут быть выявлены изменения кожной чувствительности, тремор рук, языка и век.
При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: жалобы на головокружение, шум в ушах, сонливость, боли в икроножных мышцах. Объективно выявляются изменения ЭЭГ, условных и безусловных рефлексов, ухудшение памяти, нарушение координации движений. Наблюдается возрастание энерготрат и похудание. Чаще, чем при действии локальной вибрации, выявляются вестибулярные расстройства. В сочетании с шумом вибрация ведет к изменению слуха. При этом характерно ухудшение восприятия звуков не только высоких, но и низких частот. Иногда выявляются зрительные расстройства: изменение цветоощущения, границ поля зрения, снижение остроты зрения. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдается неустойчивость артериального давления, преобладание гипертонических явлений, а иногда резкое падение артериального давления к концу работы. Возможны случаи спазма коронарных сосудов, развития миокардиодистрофии. Поражения костно-суставного аппарата преимущественно локализуются в ногах и позвоночнике. Действие общей вибрации может способствовать расстройствам функционального состояния внутренних органов, появлению болей в желудке, отсутствию аппетита, тошноте, частому мочеиспусканию. Патологические изменения в органах малого таза могут сопровождаться у мужчин импотенцией, у женщин – нарушением менструального цикла, опущением органов малого таза, повышенной гинекологической заболеваемостью.
Начальные формы вибрационной болезни легче поддаются обратному развитию после временного прекращения контакта с источниками вибрации, внедрения рационального режима труда, использования массажа, водных процедур и др. В более поздних стадиях болезни необходимо длительное лечение и полное устранение действия вибрации во время работы.
Теоретически, казалось бы, безразлично, каким инструментом вызывается вибрация: при прочих равных условиях основную роль играют её параметры. В принципе так дело и обстоит, но это верно лишь «при прочих равных условиях». В действительности же характер профессии определяет некоторые особенности в протекании болезни, например, более остро развивается какой-либо локальный процесс. Так, как отмечают исследователи Японии, у шоферов грузовых машин широко распространены желудочные заболевания. Известно также, что у водителей трелёвочных тракторов на лесозаготовках симптомы вибрационной болезни сопровождаются радикулитом. У пилотов, особенно работающих на вертолетах, часто наблюдается потеря остроты зрения. Как показано в специальных исследованиях, однократная, причём кратковременная – порядка 20-30 мин. вибрация, увеличивает время решения элементарных задач, т.е. ухудшает внимание и умственную деятельность, при этом до 30 % решений оказывается ошибочным.
В исследованиях была выявлена очень важная биологическая закономерность. Оказывается, что ослабление внимания наблюдается только при определённых частотах порядка 10-12 Гц, другие же частоты, выше и ниже, но с тем же ускорением, подобных изменений не вызывают. Эта закономерность даёт ключ к выяснению особенностей заболеваний вибрационной болезнью, связанных с той или иной производственной деятельностью. Каждая машина или агрегат генерирует наряду с массой побочных частот (гармоник) одну основную для данной машины. Эта частота и определяет специфику заболеваний.
Если вибрация частотой выше 15 Гц (особенно частотой 60-90 Гц) воздействует на человека вдоль его туловища в направлении вертикальной оси, то острота зрения снижается, способность следить за колебательными движениями объекта утрачивается уже на частотах 1-2 Гц и почти исчезает при 4 Гц. Из этого простого примера видно, какую опасность представляет транспортная вибрация: шоферы, летчики, водители других транспортных средств перестают различать движущиеся объекты.
Частота вибрации, вызванная неровностями дороги и несовершенством наземного транспорта, лежит в диапазоне до 15 Гц, т.е. представляет собой реальную опасность и может послужить причиной аварий.
Вибрация нарушает речь человека. При частотах от 4 до 10 Гц речь искажается, а иногда прерывается. Для сохранения отчетливой и правильной речи нужна специальная тренировка, так как разборчивую речь трудно поддерживать при уровне вибрации 0,3 дБ. Легко понять, как это отражается на связи летчиков и космонавтов с наземными пунктами управления.
У летчиков, шоферов, машинистов возникают те же признаки вибрационной болезни, что и у рабочих. Особенно тяжелыми бывают заболевания у пилотов вертолётов. В полёте возникают низкочастотные колебания, которые плохо гасятся телом человека и разрушающе действуют на весь организм, прежде всего на нервную систему. Нарушения нервной и сердечно-сосудистой деятельности у лётчиков встречаются почти в 4 раза чаще, чем у представителей других профессий, и вибрация здесь играет немалую роль.
