Свойства ультразвуковых волн

1. Ультразвук активно поглощается воздушной средой. На расстоянии 12 см интенсивность ультразвуковой волны в воздухе уменьшается в 10 раз (в воде расстояние больше почти в 3000 раз).

2. Скорость распространения ультразвука зависит как от среды, в которой он распространяется, так и от состояния этой среды (температуры, давления, влажности и др.). Например, в воздухе u=330 м/с, в воде и мягких тканях u=1500 м/с, в костных тканях u около 3370 м/с.

3. Ультразвук активно отражается от границы раздела сред с разным акустическим сопротивлением. Так на границе вода - воздух отражается более 90% ультразвуковой энергии.

4. Ультразвуковая волна обладает достаточно большой энергией, которая зависит от частоты, поэтому при распространении ультразвука в различных средах могут наблюдаться механические разрушения и значительный тепловой эффект.

5. Распространение ультразвука в жидкостях и газах сопровождается такими явлениями как осаждение суспензий, коагуляция аэрозолей, катализ химических реакций, кавитация.

Кавитация - это образование и схлопывание микропузырьков в местах максимального давления ультразвуковых стоячих волн. В жидкостях явление кавитации сопровождается так же слабым свечением, хемилюминесценцией, усилением растворимости газов и др.

Перечисленные выше свойства ультразвуковых волн и легли в основу использования ультразвука в медицине.

Так сильное поглощение ультразвука в воздухе делает его практически безвредным для обслуживающего персонала. Однако для воздействия на больного необходимо исключить воздушную прослойку между излучателем и телом. Это достигается использованием звукопроводящих паст.

Различие в скорости распространения и активное отражение от границы раздела двух сред используется в методах ультразвуковой диагностики внутренних органов, таких как эхолокация, УЗИ, а так же в молекулярной акустике для исследования молекулярной структуры тканей.

Значительная энергия, которую несут ультразвуковые волны, используется в хирургии для разрушения злокачественных образований, сверления зубов, резки и сварки костей, для уничтожения вирусов, бактерий, грибков.

При малых интенсивностях ультразвук повышает проницаемость клеточных мембран, усиливает процессы тканевого обмена, вызывает благоприятные структурные перестройки в тканях, что используется в ультразвуковой терапии.

Осаждение суспензий, коагуляция аэрозолей, катализ под действием ультразвука используются в фармакопеи.

Механизм размена ультразвуковой энергии до сих пор не выяснен, однако такие процессы как сонолюминесценция, хемолюминесценция могут служить диагностическим средством для исследования биологических тканей на субмолекулярном и субатомном уровнях.