До кінця сторіччя, прогрес в ультразвуковому устаткуванні зробили його оплотом по оцінці пацієнтів із судинною патологією. ультразвук служить як інструмент контролю при оцінці цереброваскулярної хвороби і черевних аневризм аорти, а також для оцінки пацієнтів на глибокий венозний тромбоз і периферійну судинну хворобу. Ці дослідження в значній мірі спираються на теорію, запропоновану більш ста років тому Християном Андреасом Доплером.
У хірургії застосування ультразвуку розділене на дві основні області. У першій з них використовується здатність сильно фокусованого пучка ультразвуку викликати локальні руйнування в тканинах, а в другій - механічні коливання ультразвукової частоти накладаються на хірургічні інструменти типу лез, пилок, механічних наконечників. Хірургічна техніка повинна забезпечувати керованість руйнування тканин, впливати тільки на чітко обмежену область, бути швидкодіючої, викликати мінімальні втрати крові. Могутній фокусований ультразвук має більшість з цих якостей. Можливість використання фокусованого ультразвуку для створення зон поразки в глибині органа без руйнування вищележачих тканин вивчено в основному в операціях на мозку. Пізніше операції проводилися на печінці, спинному мозку, бруньках і оці. При порівнянні даних по граничним інтенсивностям, при яких відбувається руйнування тканин, виявилося, що при інтенсивностях звуку менше 2 103 Ут/див2 і часу експозиції менше 4 10-2 із працює кавітаційним механізм, а у випадку, коли час експозиції перевищує 1з, а інтенсивність звуку менше, ніж 200 Ут/див2 працює механізм теплового руйнування.
Вплив фокусованим ультразвуком застосовувалося в експериментальній нейрохірургії для вивчення функцій мозку і для перерізання мозолистого тіла при вивченні поведінкових реакцій. Використання цієї методики для лікування людей частково лімітовано необхідністю видаляти частина черепа для створення акустично прозорого "вікна", через которое можна було б пропускати ультразвуковий пучок. Замість традиційної хірургії ультразвук може застосовуватися і при лікуванні хвороби Меньєра. Сутність хвороби складається в порушеннях у внутрішнім вусі, що приводить до приступів запаморочення. Тонкий ультразвуковий пучок великої інтенсивності направляється на латеральний напівкружний канал вуха для руйнування нейроепітелія кісти і макули в лабіринті. Для цього методу лікування дуже важлива точна дозиметрія, оскільки поблизу напівкружного каналу проходить лицьовий нерв і руйнування цього нерва веде до лицьового паралічу. При методиці, описаної Арсланом, у сосцевидному відростку скроневої кісти пророблюється желобок у який вводиться ультразвуковий випромінювач. Це дозволяє опромінити лабіринт. Нервові закінчення в ньому руйнуються, пацієнти на тривалий час рятуються від запаморочень. При Хворобі Паркінсона неконтрольовані посмикування голови і кінцівок, що є симптомами цієї хвороби, можна ліквідувати, порушивши діяльність деяких глибинних ділянок мозку фокусированним ультразвуком.
Ультразвукові хірургічні інструменти складаються звичайно з напівхвильового магнітострікційного чи п’’зокерамічного перетворювача, зв'язаного з хвилеводом, що має робочий наконечник, форма якого відповідає виконуваним операціям. Амплітуда коливання наконечника може складати від 15 до 350 мкм, а робоча частот вибирається з діапазону до 30 кгц. Оскільки тертя між двома поверхнями зменшується, якщо одна з поверхонь коливається, те застосування ультразвукових інструментів для розрізу вимагає менших зусиль у порівнянні з традиційними скальпелями. Висока температура, що досягається на кінці ультразвукового скальпеля, може припікати судина до 2 мм у діаметрі. Це зменшує кровотечу в операційній зоні, і таким чином, полегшує проведення операції.
Перевага ультразвукової техніки в порівнянні з кріохірургічною полягає в тому, що кінчик скальпеля не прилипає до тканини, і поверхні розрізу не випробують додаткових травм. Перевага ультразвукового скальпеля в порівнянні з лазерною хірургією полягає в тім, що хірург почуває опір тканини при її розрізі і тому руйнування тканини краще контролюється.
Ультразвукові інструменти знайшли безліч застосувань у клініці, серед яких можна виділити дві великі області. До першого відноситься аспірація (видалення) тканин. Тут найбільш розповсюдженим випадком використання ультразвуку є видалення катаракти з хрусталика ока - факоемульсифікація. Кінчик інструмента робиться у формі порожньої трубочки, що вставляється в невеликий отвір в оці. Кінчик вібрує, руйнуючи хрусталик, і невеликі його фрагменти всмоктуються через трубочку. Аналогічна методика може бути використана і для зменшення обсягу твердої пухлини, наприклад, ректальної. До другої області застосування ультразвукових інструментів відноситься розрізування тканин. Достоїнством тут є малі втрати крові. Метод успішно застосовується на таких багатих судинами органах, як печінка і селезінка. Він використовується також при трахеотомії, тонзиллектомії, при операціях на легень, бронхах, грудній клітці й оці. Для різання кісти може застосовуватися ультразвукова пилка. При порівняльному дослідженні було знайдено, що поверхня розрізу, зробленого ультразвуковою пилкою, була шероховатішою, чим зроблена звичайною пилкою, однак вона не містила видимих мікротріщин. Ультразвукова пилка працює плавніше, і з її допомогою легше здійснювати точну остеотомію.
Одне з найбільш розповсюджених застосувань ультразвуку у фізіотерапії - це прискорення регенерації тканин і загоєння раней. Відновлення тканин можна описати за допомогою трьох фаз, що перекриваються. Протягом запальної фази фагоцитарна активність макрофагів і поліморфонуклеарних лейкоцитів веде до видалення клітинних фрагментів і патогенних часток. Переробка цього матеріалу відбувається головним чином за допомогою лізосомальних ферментів макрофагів. Відомо, що ультразвук терапевтичних інтенсивностей може викликати зміни в лізосомальних мембранах, тим самим прискорюючи проходження цієї фази. Друга фаза в заліковуванні раней - чи проліферація фаза розростання. Клітки мігрують в область поразки і починають поділятися. Фібробласти починають синтезувати коллаген. Інтенсивність загоєння починає збільшуватися, і спеціальні клітки, міофібробласті, змушують рань стягатися. Показано, що ультразвук значно прискорює синтез колагену фібробластами як in vitro, так і in vivo. Якщо диплоїдні фібробласти людини опромінити ультразвуком частотою 3 Мгц і інтенсивністю 0,5 Ут/див2 in vitro, то кількість синтезованого білка збільшиться. Дослідження таких кліток в електронному мікроскопі показало, що в порівнянні з контрольними клітками в них міститься більше вільних рибосом, шорсткуватої ендоплазматической мережі. Третя фаза - відновлення. Еластичність нормальної сполучної тканини обумовлена упорядкованою структурою коллагеновой сітки, що дозволяє тканини напружуватися і розслаблюватися без особливих деформацій. У рубцевій тканині волокна часто розташовуються нерегулярно і заплутано, що не дозволяє їй розтягуватися без розривів. Рубцева тканина, що формувалася при впливі ультразвуку, міцніші і еластичніші в порівнянні з "нормальною" рубцевою тканиною.
При опроміненні хронічних варикозних виразок на ногах ультразвуком частотою 3 Мгц і інтенсивністю 1 Ут/див2 в імпульсному режимі 2 мс : 8 мс були отримані наступні результати: після 12 сеансів лікування середня площа виразок складала приблизно 66,4% від їхньої первісної площі, у той час як площа контрольних виразок зменшився усього до 91,6%. Ультразвук може також сприяти приживленню пересаджених шматків шкіри на краї трофічних виразок.
Ультразвук може прискорити розсіювання набряків, викликаних ушкодженнями м'яких тканин, що швидше за все обумовлене збільшенням кровотоку чи місцевими змінами в тканинах під дією акустичних мікропотоків.
При експериментальному дослідженні переломів малої гомілкової кісти в пацюків було виявлено, що ультразвукове опромінення під час запальної і ранній проліферативної фаз прискорює і поліпшує видужання. Кісткова мозоль у таких тварин містила більше кісткової тканини і менше хрящів. Однак у пізньої проліферативній фазі приводило до негативних ефектів - підсилювався ріст хрящів і затримувалося утворення кісткової тканини.
Ультразвук достатньої інтенсивності може нагріти будь-яку локалізовану область тканини до використовуваних у гіпертермії температур (більше 42°С). З технічної точки зору перевага ультразвуку перед електромагнітним нагріванням полягає в тому, що виділення енергії в середовищі може бути краще локалізовано, при необхідності можна використовувати фокусування. Завдання полягає в тім, щоб рівномірно нагріти весь обсяг пухлини до деякої постійної температури за умови, щоб температура нормальної тканини підтримувалася на фізіологічно прийнятному рівні. Є вказівки на те, що крім чисто температурної дії ультразвук може володіти і деяким цитотоксичним ефектом. Чи, опромінюючи ультразвуком in vitro клітки, показав, що відсоток кліток, що втратили репродуктивну здатність при нагріванні ультразвуком більший, у порівнянні з клітками, нагрітими іншим способом. Маються дані, що використання рентгенівського опромінення в комбінації з використанням ультразвуку при лікуванні раку дає більший ефект, у порівнянні з тими випадками, коли ці методи використовувалися по окремості.
Ультрафонофорез (фонофорез) лікарських речовин, метод лікувального використання ультразвуку. Він являє собою сочетанное дію ультразвуку і лікарських речовин, що проникають через шкіру і слизуваті оболонки в області і під час впливу ультразвукових коливань. Для проведення фонофореза замість звичайних контактних середовищ (вазелін, ланолін, гліцерин) використовують лікарські суміші, що представляють собою водяні розчини, мазі, емульсії, що містять різні медикаментозні засоби. Найбільше поширення в практиці одержали фонофорез гідрокортизону, анальгіну, еуфілліна й ін. Ультразвук підсилює черезшкірний транспорт лікарських препаратів, що депонуються в шкірі, відкіля повільно надходять у кров, а потім до органів і тканин. Показаннями для ультразвукової терапії є захворювання опорно-рухового апарата (артрити, артрозі, ревматоідний артрит); травми і захворювання периферичної нервової системи; захворювання органів травлення (виразкова хвороба шлунка і дванадцятипалої кишки); захворювання очей (конъюнктивит, кератити); захворювання Лор-органів (тонзиліти, фарингіти); урологічні захворювання (простатити); гінекологічні захворювання (сальпингоофорити); стоматологічні захворювання (кандидоз, стоматит, гінгівіт, пародонтит, парадонтоз); деякі хвороби шкіри.
Використана література:
1. Фізика в медицині. – К., 1999.
2. Цікава фізика. – М., 1990.
3. Історія ультразвуку. – М., 1989.