Sa ating bansa, lumitaw ang ultratunog na may pagkawasak ng kontrol sa sistema ng pagprotekta sa populasyon mula sa teknolohiyang sumisira sa kalusugan noong 1993. Ang mga pangunahing tagumpay ng ultrasound: kadalian ng pagpapanatili at komersyal na kita - sinira ang lahat ng "lumang rehimen" na mga hadlang sa pagpapakilala ng "kapaki-pakinabang" na teknolohiyang ito.
Ang lumang rehimeng "paatras" na mga institusyong kontrol ay maingat na pinag-aralan ang teknolohiyang nakakaapekto sa katawan ng tao, na naghahanap upang makakuha ng "pangmatagalang" mga resulta, iyon ay: mga kahihinatnan sa hinaharap sa katawan. Sa karaniwan, ang tagal ng naturang pag-aaral ay mula sa isang taon (mga daga) hanggang limang taon. Ayon sa mga batas ng USSR, lahat ng nakatagpo ng paggamit ng ultrasound sa kanilang trabaho ay may mga pribilehiyo sa suweldo, atbp. (para sa pinsala).
Ngunit pagkatapos ay dumating ang mga oras ng komersyo sa merkado, nang ang mga doktor ay nagsimulang sumigaw nang malakas na ang ultratunog ay isang bagay na hindi nakakapinsala at lubhang kailangan, lalo na para sa pag-aaral ng pagbubuntis. Na sa USSR ay walang agham, at kaya nilalaro nila ang tanga, ngunit sa Kanluran ay may pag-unlad.
Ngayon lamang nagsimulang makarating sa Kanluran ang mga karaniwang katotohanan.
Natuklasan ng isang bagong siyentipikong pag-aaral na ang mga pagsusuri sa ultrasound na isinagawa sa mga buntis na kababaihan ay maaaring makagambala sa pagbuo ng mga selula ng utak ng pangsanggol. Sinira ng pag-aaral ang stellar reputation ng survey. Napatunayan iyon ng mga siyentipiko mula sa Yale University ultra mga sound wave magbigay negatibong epekto sa hindi ipinanganak na bata- ibig sabihin, sa kanyang mga selula ng nerbiyos, ulat ng pahayagang Aleman na Die Zeit.
Isang pangkat na pinamumunuan ng respetadong neuroscientist na si Pasko Rakic ang naglantad ng mga buntis na daga sa huling tatlong araw ng kanilang pagbubuntis pagsusuri sa ultrasound na may iba't ibang haba - gamit ang isang aparato na karaniwang ginagamit para sa pagsusuri sa ultrasound ng mga tao. Pagkatapos ay tiningnan ng mga siyentipiko sa utak ng mga bagong panganak na daga ang mga may label na neuron na karaniwang lumilipat sa mga partikular na bahagi ng utak sa loob ng tatlong araw bago ang kapanganakan.
Sa pangkalahatan, ang utak ng mga bagong panganak na daga ay walang anumang nakikitang abnormalidad; ang laki nito ay karaniwan. Ngunit sa lahat ng mga hayop na sumailalim sa pagsusuri sa ultrasound sa loob ng 30 minuto o higit pa bago ang kapanganakan, ang tinatawag na E16 neuron ay hindi lumipat sa kaukulang lokasyon sa cerebral cortex pagkatapos ng kapanganakan. Tila sila ay "nawala" sa mas malalim na mga layer ng grey matter. Ang bilang ng mga "ligaw" na mga cell ay lumaki kasama ng pag-load ng ultrasound, at ang ilang mga neuron ay natagpuan nang maglaon kahit na sa pinagbabatayan na puting bagay. Ang mga cell na ito ay kulang din sa tiyak mga katangian ng kemikal wastong nakaposisyon ang mga neuron, at ang gayong mga selula ng nerbiyos ay hindi na magampanan ang tungkuling nilayon para sa kanila ng likas.
Sa katunayan, mayroong isang kumpletong mutation ng mga cell na may DNA deformation.
Ultrasonography gumagamit ng sound waves mataas na dalas, na, na dumadaan sa isang likidong daluyan, ay makikita mula sa isang siksik na bagay, sa sa kasong ito- anak. Ang mga sinasalamin na alon ay na-convert ng sensor, at ang imahe ay ang balangkas at lamang loob bata - lumitaw sa screen ng monitor.
Ang ultratunog ay hindi nangangailangan ng espesyal na paghahanda para sa isang buntis. On lang maagang yugto kapag may kaunting amniotic fluid, ang babae ay hinihiling na pumunta para sa pagsusuri na may napuno pantog upang ang imahe ay sapat na malinaw. Ang babae ay nakahiga sa sopa, inilantad ang kanyang tiyan, ito ay pinadulas ng sound-conducting gel at ang sensor ng aparato ay inilipat sa ibabaw nito. Ang buong pamamaraan ay tumatagal ng halos sampung minuto. Sa kahilingan ng ina, maaari siyang tumingin sa screen, ngunit walang paliwanag mahusay na espesyalista Napakahirap maunawaan kung ano ang ipinapakita sa screen.
Walang nagsasalita tungkol sa katotohanan na ang mga bata sa sinapupunan ay gumanti nang marahas sa pagsusuring ito, na tumutugon dito nang may matinding paggalaw. Kahit na maraming matatalinong tao ang gumagamit ng feature na ito bilang isang pagsubok sa panahon ng pagbubuntis, kapag ang isang ina ay biglang natakot na ang kanyang sanggol ay hindi gumagalaw nang mahabang panahon. Pinasisigla ng ultratunog ang paggalaw ng pangsanggol at nagiging sanhi ng pagbilis ng tibok ng puso nito.
Nararamdaman ng bata ang negatibong epekto at reflexively na tumutugon sa radiation, sinusubukang protektahan ang kanyang sarili. Ang pag-uusisa ay hindi sapat na dahilan upang ilantad ang iyong sanggol sa potensyal na panganib para sa mga kahina-hinalang layunin, tulad ng pag-alam sa kasarian ng sanggol.
Sa Estados Unidos, hindi inaprubahan ng National Institutes of Health ang mandatory ultrasound para sa lahat ng mga buntis na kababaihan.
Pananaliksik ni Garyaev P.P.
Epekto sa genotype
Ang ultratunog, na itinuturing na hindi nakakapinsala, ay maaaring... makapinsala sa genetic apparatus. Ang mga mananaliksik sa Moscow ay dumating sa konklusyong ito sa ilalim ng gabay ng isang senior researcher sa Department of Theoretical Problems Russian Academy Agham Petr Petrovich Garyaeva.
"Aaminin ko," sabi ni Garyaev, "bago kami natakot na ang mga batas ng genetika ay maaaring gamitin upang saktan ang mga tao." Pero matagal na pala nila itong ginagawa...
mga doktor. Hindi alam kung ano ang kanilang ginagawa, naiimpluwensyahan nila ang genetic apparatus ng tao. At ngayon ay mahirap nang isipin pangmatagalang kahihinatnan itong malakihang eksperimento ng tao.
Ang epipanya ay nagsimula kamakailan lamang. Ang Kandidato ng Biological Sciences na si Petr Petrovich Garyaev at ang Kandidato ng Physical and Mathematical Sciences na si Andrei Aleksandrovich Berezin ay nagtakda ng kanilang sarili ng isang layunin: upang maarok ang kabanal-banalan ng mga buhay na bagay - ang wave genome na kumokontrol sa pag-unlad ng organismo. Masigasig na pinoprotektahan ng kalikasan ang genome mula sa anumang pagsalakay upang mapanatili ang mga namamana na programa para sa mga susunod na henerasyon. Ngunit nagpasya ang mga siyentipiko na gumawa ng kanilang sariling mga pagbabago sa kanila - upang magsulat bagong impormasyon sa "mga teksto ng DNA".
Ito ay kilala na ang mga molekula ng DNA na nakahiwalay sa mga selula ay "naglalabas" ng iba't ibang mga signal.
Ito ay isang tunay na symphony ng buhay, kung saan, marahil, mayroong "melodies" ng lahat ng mga tisyu, organo at mga sistema na maaaring bumuo sa utos ng DNA. Ngunit matukoy lamang ng mga siyentipiko ang spectrum ng mga acoustic vibrations na ito. Napakarami sa kanila at sila ay napakahina na lamang
ultra-sensitive na kagamitan.
Ang mga carrier ng liwanag—mga photon—ay tumutulong na ihiwalay ang mga indibidwal na tunog ng buhay mula sa kaguluhan. Ang isang helium-neon laser beam ay nakadirekta sa mga oscillating na molekula ng DNA - na sumasalamin mula sa kanila, ang liwanag ay nakakalat, at ang spectrum nito ay naitala ng isang sensitibong aparato. Ang ganitong sistema ng pagsukat ay tinatawag na photon correlation spectroscopy setup.
Nagbuhos sina Gariaev at Berezin sa kanal solusyon sa tubig DNA molecules at ginagamot ito gamit ang ultrasound generator. Tumanggi silang pangalanan ang mga frequency ng mga acoustic vibrations, ngunit binanggit lamang na ang ilang mga overtone ay maririnig ng tainga, tulad ng isang manipis na sipol. Ngunit hindi itinago ng mga mananaliksik ang mga resulta ng eksperimento; sa kabaligtaran, itinuturing nilang tungkulin nilang sabihin ang tungkol sa kanila hangga't maaari.
sa mas maraming tao.
Bago ang pagkakalantad sa generator, ang mga molekula ng DNA ay naglalabas ng mga tunog sa malawak na hanay: mula sa iilan hanggang daan-daang hertz. At pagkatapos ay ang mga molekula ay "tunog" na may partikular na puwersa sa isang dalas: 10 hertz. Ito ay nagpatuloy sa loob ng ilang linggo ngayon. At ang amplitude ng mga oscillations ay hindi bumababa.
Sa makasagisag na pagsasalita, nagsimulang mangibabaw ang isang piercing note sa symphony ng buhay.
Ang gawain ng DNA, paliwanag ni Garyaev, ay maihahambing sa isang high-speed na computer na agad na gumagawa ng isang malaking bilang ng mga desisyon. Ngunit isipin na ang isang computer ay natamaan ng isang sledgehammer, at bilang isang resulta, nagbibigay ito ng parehong sagot sa lahat ng mga katanungan. May katulad na nangyari sa wave genome nang masindak namin ito sa ultrasound. Ang kanyang mga wave matrice ay napakadistorted na ang isang frequency sa mga ito ay tumaas nang husto.
Ano ang sinisigaw ng multo?
Ngunit ang mga siyentipiko ay mas nagulat sa isa pang katotohanan: ang pagbaluktot ng spectrum ng mga acoustic vibrations ay hindi kaagad naganap. Pagkatapos ng exposure, sinuri nila kung paano
Tunog ang paghahanda ng DNA, ngunit walang nakitang mga pagbabago sa "melodies" nito. Dahil sa pagkabigo, ibinuhos nila ang lumang solusyon, nagbuhos ng bago at nagyelo
nasa ref. At nang kinabukasan ay na-defrost nila ito at sinukat muli, talagang natigilan sila: ang buo na sample ng DNA ay kumilos nang ganito:
para siyang nakatanggap ng ultrasonic stunning.
- Marahil ito ay tungkol sa pagyeyelo? - Tanong ko kay Pyotr Petrovich.
“Hindi,” sagot ng siyentipiko, “sinuri namin ang kontrol sa paghahanda ng DNA.” Kapag sila ay na-defrost, gumawa pa rin sila ng malawak na hanay ng mga tunog.
Sa wakas, ang pinakakapansin-pansin na resulta ay ang sumusunod. Inihanda bagong gamot Ang DNA ay nasa isang bagong cuvette, ngunit inilagay nila ito sa lugar ng luma. Biglang, ang gamot ay "tunog ng matinis," na para bang nagamot din ito sa ultrasound.
— Paano kung sa panahon ng mga eksperimento ay itinuro mo ang mga field sa spectrometer, at nagsimula silang kumilos sa DNA?
— Ang ultratunog ay hindi sapilitan, alam ito ng sinumang physicist.
Pagkatapos ng maraming pagsubok, ang mga siyentipiko ay nakarating sa isang kapansin-pansing konklusyon: "sinaktan" ng ultrasound ang mga molekula ng DNA, at "naalala" nila ito. Nasubok ang mga molekula matinding pagkabigla, pagkatapos ay natauhan sila sa loob ng mahabang panahon at sa wakas ay nakabuo ng isang alon na multo ng sakit at takot, na nanatili sa lugar ng isang kakila-kilabot na eksperimento para sa kanila. Sa ilalim ng impluwensya ng multo na ito, ang ibang mga molekula ng DNA ay nakaranas ng katulad na pagkabigla at "napahiyaw sa takot."
Ang karagdagang pananaliksik ay nagpakita na sa panahon ng ultrasonic irradiation, ang mga double helice ng DNA ay nahuhubad at nasira pa - gaya ng nangyayari kapag ang mga molekulang ito ay malakas na pinainit. Sa panahon ng naturang pinsala sa makina electromagnetic waves ay nabuo na lumikha ng isang multo. Siya mismo ay may kakayahang sirain ang DNA tulad ng mataas na temperatura at ultrasound.
May katulad na nangyayari kapag naputol ang braso o binti ng nasugatan, at pagkatapos ay mayroon siyang "bakanteng lugar" na masakit sa loob ng maraming taon. Ayon kay Garyaev, ang isang phantom effect kung minsan ay nangyayari sa site ng isang cancerous na tumor: kapag ito ay tinanggal, isang wave matrix ay nananatili, na pagkatapos ay lumilikha ng isang bagong kolonya ng mga malignant na selula.
Naniniwala ang mga siyentipiko na sa panahon ng kanilang eksperimento, ang tubig kung saan lumutang ang mga molekula ng DNA ay nakibahagi sa pagbuo ng multo. Sa ilalim ng impluwensya ng isang ultrasonic generator, ang mga grupo ng ilang mga molekula ng tubig ay maaaring mabuo sa solusyon na ito - sila ay naging maliliit na generator ng acoustic vibrations na patuloy na tumutunog at nasira ang DNA mula sa lahat ng panig. Bilang isang resulta, ang mga kumpol ng mga electromagnetic wave ay lumitaw sa kanilang mga sirang kadena - mga soliton, na maaaring umiral nang nakapag-iisa, na pinalakas ng enerhiya kapaligiran. Ang kumbinasyon ng mga soliton na ito ay bumuo ng wave matrix, o phantom.
Nagawa pa ng mga siyentipiko na kunan ng larawan ang DNA phantom. Isang maliwanag na bola ang lumitaw malapit sa gamot, kung saan lumitaw ang mga branched na linya. Tila isang puno na nasisinagan ng kidlat. Ngunit sa halip na mga dahon, ito ay natatakpan ng isang magaan na ulap ng mga ultra-light microparticle.
Ang multo ay "lumulutang" malapit sa paghahanda ng DNA, at nang ito ay tinanggal, ito ay nagpatuloy sa pag-hover sa lugar na ito. Naitala ng mga siyentipiko ang isang lumulutang na "puno" laban sa background ng isang liwanag na ulap sa maraming mga larawan.
DNA na nagsasagawa ng funeral march
"Ipinakikita ng mga eksperimentong ito," sabi ni Garyaev, "na ang ultrasound ay nagdudulot hindi lamang ng mekanikal, kundi pati na rin ang mga pagbaluktot sa larangan ng DNA. Nangangahulugan ito na ang isang malfunction ay maaaring mangyari sa namamana na programa: ang isang pagbaluktot ng patlang ay bubuo ng mga nasirang tisyu - ang isang malusog na organismo ay hindi makakabuo mula sa kanila.
- Ngunit ito ay kakila-kilabot! - Pinutol ko ang siyentipiko. — Sa ngayon, uso na ito sa buong mundo. pag-scan ng ultrasound. Ang pamamaraan ay itinuturing na ganap na hindi nakakapinsala, kaya malawak itong ginagamit upang masuri ang pagbubuntis at mga bata. Pagsusuri sa ultratunog ng mga buntis na kababaihan
kababaihan upang malaman ang kasarian ng hindi pa isinisilang na bata. Ibang usapan kung espesyal sila mga medikal na indikasyon! Ang kalokohan at pagmamataas ng "mga hari ng kalikasan" ay kamangha-mangha lamang.
Alam ng maraming tao na ang ilang mga hayop ay gumagamit ng ultrasound bilang isang sandata: ginagamit ito ng mga dolphin upang pumatay ng mga isda, ginagamit ito ng mga sperm whale upang patayin ang pusit, at iba pa.
Ngunit iminungkahi ng mga doktor na ang mga pasyente ay sumailalim sa gayong epekto - at kaagad silang sumang-ayon, kahit na ipinadala ang kanilang mga anak upang mag-eksperimento sa ultrasound.
Ito ay kilala na para sa mga hayop na ang aktibong buhay ay pangunahing isinasagawa sa gabi, malalaking mata at matalas na paningin, ngunit ang mga paniki, sa kabaligtaran, ay may maliliit na mata at napaka malalaking tainga. Nagbigay ito sa siyentipikong Italyano na si Ballanzani 200 taon na ang nakalilipas ng ideya ng pagsasagawa ng isang pag-aaral upang pag-aralan ang mga posibilidad ng oryentasyon ng mga paniki sa kalawakan. Iniunat niya ang manipis na mga sinulid na nilagyan ng mga kampana sa buong silid, pinadilim ang silid at pinapasok ang mga paniki. Sa kabila ganap na kadiliman, wala ni isang paniki ang nakaharap sa mga nakaunat na sinulid. Nang natakpan ang mga tainga ng mga daga, sinimulan nilang hawakan ang mga nakaunat na sinulid at nauntog pa sa mga dingding. Inilatag ng pananaliksik ni Ballanzani ang unang bato sa pag-unawa sa proseso ng oryentasyon ng mga paniki sa kalawakan. Natagpuan ni Ballanzani na ang mga hayop na ito ay nag-navigate sa kalawakan gamit ang mga ultrasonic wave.
Sa industriya, ginamit ang ultratunog sa loob ng maraming taon, lalo na, sa pagtukoy ng mga paaralan ng isda sa mga dagat at karagatan.
Salamat sa pagtuklas noong 1880 ng magkapatid na J. at P. Curie ng tinatawag na piezoelectric effect, ang mga ultrasonic wave ay unang nabuo. Ang mga unang eksperimento sa paggamit ng ultrasonic vibrations ay isinagawa ni von Sternbert, na, nang gumamit ng ultrasonic probe pagkatapos ng Titanic disaster noong 1912, ay nagbukas ng daan para sa karagdagang malawak na aplikasyon echolocation.
Salamat sa French physicist na si R. Langevin, natanggap ang echolocation karagdagang pag-unlad noong Unang Digmaang Pandaigdig - nagsimula itong gamitin upang makita ang mga submarino.
Sa teknikal na larangan, ang ultratunog ay matagal nang ginagamit upang ipahiwatig at i-localize ang lokasyon ng pinsala sa kapaligiran.
Pananaliksik sa ultratunog sa medisina
Sa medisina, ang mga diagnostic ng ultrasound ay unang natagpuan ang aplikasyon sa larangan ng neurolohiya salamat sa pananaliksik ng neuropathologist na si K.Th. Dussig. Kasama ang kanyang kapatid, isang radio engineer, sa panahon mula 1938 hanggang 1942, ginawa nila ang mga unang pagtatangka upang makakuha ng pananaw sa mga pagbabago sa pathological intracranial. Gayunpaman, ang mga pagtatangka na ito ay hindi humantong sa isang pambihirang tagumpay sa teknolohiya ng ultrasound sa medisina; ang pag-pause sa pagbuo ng diagnostic ultrasound ay nag-drag sa. At noong 1954, pagkatapos ng paglikha ng J.G. Bagong henerasyon Holmes mga aparatong ultrasonic gamit ang water cushion, nagsimula ang isang bagong countdown sa pagbuo ng medikal mga diagnostic ng ultrasound. Mga gawa ng mga cardiologist na sina J. Edler at. S.N. Pinilit ni Hertz ang mga espesyalista na makinig sa mga resulta ng pagsusuri sa ultrasound ng puso at humantong sa paglikha ng echocardiography. Ang kasunod na pag-unlad ng doktrina ng ultrasound ay humantong sa katotohanan na sina J. Donald at T.E. Nag-imbento si Braun ng scanner na may sensor na gumagana nang walang water cushion. Salamat sa imbensyon na ito, naging posible na suriin ang mga cavity ng katawan, puso at thyroid gland sa dalawang-dimensional na espasyo. Karagdagang malapit na pakikipagtulungan sa pagitan ng medikal at mga medical technician nag-ambag sa pagpapabilis ng mga teknikal na pagpapabuti sa diagnostic equipment. Sa ngayon, posible na hindi lamang magsagawa ng biopsy na naka-target sa pinong karayom sa ilalim ng kontrol ng ultrasound, ngunit gumamit din ng intraoperative ultrasound.
Pagsusuri sa ultratunog para sa mga pathology ng musculoskeletal system
Sa inspirasyon ng mga publikasyon at direktang pakikipag-usap sa Kramps at Lenschow, nagsimula si R. Graf at mga kasamahan noong 1978 upang sistematikong subukang gumamit ng ultrasound sa pagsusuri ng mga pathology ng musculoskeletal system. Ang mga ultrasound scanner na ginagamit noong panahong iyon ay teknikal na simple, at samakatuwid, natural, mayroon limitadong pagkakataon. Kung ang imahe ng mga kalamnan at ligament ay medyo madaling nakamit, pagkatapos ay may kaugnayan sa mga buto, ang paggamit ng echolocation dahil sa kabuuang pagmuni-muni ng ultrasound mula sa cortical layer ay tila halos hindi matagumpay. Pagkatapos lamang ng pagpapakilala ng unang high-resolution na Compound scanner na may 5 at 7.5 MHz sensors (sa oras na iyon, sila ang eksepsiyon sa halip na panuntunan) posible na makakuha ng in vivo na imahe ng meniscus sa unang pagkakataon. Batay sa mga resultang ito, nagsimulang isagawa ang ultrasonography para sa.
Ang data na nakuha ay napaka-uninformative, dahil ang pagbabago sa mga zone ng echogenicity at anechoicity ay hindi maiugnay sa kaalaman ng oras na iyon tungkol sa ultrasound anatomy ng hip joint ng bagong panganak. Gayunpaman, pinilit kami ng propesyonal na interes na hatiin ang mga kasukasuan sa mga bangkay at magbigay ng indibidwal mga istrukturang anatomikal reflective na materyales para sa kanilang kumpletong pagkakakilanlan sa panahon ng sonographic na pagsusuri. Salamat sa patuloy na paghahambing ng mga paghahanda ng cadaveric, radiographs, arthrograms, planar na mga seksyon sa cadaveric hip joints, diaphanoscopy na may sonograms, posible na mas mahusay na makilala ang mga anatomical na istruktura sa sonographic na imahe. Ang paghahambing na serye ng mga sonograms ng hip joints na may at walang hip dislocation ay nagpakita ng iba't ibang echostructure at, sa parehong oras, isang pare-parehong ultrasound model ng joint. Sa oras na iyon, simula sa isang X-ray na pagtatasa ng hip joint, sinubukan ng mga mananaliksik na hatulan ang posisyon ng femoral head gamit ang data ng sonography. Gamit ang isang katulad na diskarte sa mga resulta ng ultrasound, posible na kahit na itatag ang mga pagkakaiba sa pagitan ng "dislokasyon" at "walang dislokasyon." Isang milestone sa ultrasound diagnosis ng mga dislokasyon sa kasukasuan ng balakang ay dapat isaalang-alang na isang panahon kung kailan ang "paghiram" ng isang ultrasound machine mula sa isa't isa, ang pagbabayad para sa mga materyales mula sa sariling mga pondo at ang pagsasagawa ng "libangan" na pananaliksik ay nagbigay daan sa isang opisyal na programa ng Austrian foundation na naglalayong lutasin ng siyentipiko ang problemang ito.
Tungkol sa pagkakaroon ng mga ultrasonic vibrations na lampas sa naririnig tainga ng tao, matagal nang alam na ang mga vibrations na ito ay tinatawag na ultrasonic waves. Ang pagtuklas ng mga alon na ito ay nauugnay sa pangalan ng siyentipikong Italyano na si Lazzaro Spalanzani, na nagmungkahi na ang kakayahan ng mga paniki na lumipad sa dilim at hindi tumakbo sa mga hadlang ay nakasalalay hindi sa paningin, ngunit sa mga tunog na panginginig ng boses na hindi naririnig ng mga tao. Ang makikinang na ideyang ito ay kinumpirma nina Galambos (1942) at Griffin (1944) sa kanilang pananaliksik pagkalipas ng 250 taon.
Ang pag-unlad sa paggamit ng likas na katangian ng ultrasound ay pinadali ng mga pagtuklas ng Galtona (1880), ang magkapatid na Pierrl at Jagne, Curie, na inilarawan ang piezoelectric phenomenon - ang hitsura ng isang libreng bayad sa ibabaw ng ilang mga kristal sa panahon ng kanilang mekanikal na pagpapapangit. Ang pagtuklas na ito makalipas ang isang taon ay theoretically substantiated ni Lipman, na natuklasan na kapag nalantad sa isang electric charge sa ibabaw ng isang kristal, ito ay nababago. Ang mga pagtuklas na ito ay naglatag ng pundasyon para sa paglikha ng mga aparato na bumubuo ng mga high-frequency na ultrasonic wave. Sa loob ng maraming taon, kaunting pansin ang binayaran sa mga pagtuklas na ito. Tumaas ang interes dahil sa paggamit ng ultrasound sa medisina.
Noong 1940, ipinakita nina George Ludwig, Douglas Howry at John Wild, na nakapag-iisa sa isa't isa, na ang mga signal ng ultrasound na ipinadala sa katawan ay bumalik sa parehong sensor, na makikita mula sa mga ibabaw ng mga istruktura ng iba't ibang densidad.
Kahit na ang ultratunog ay ginamit sa medisina hindi pa matagal na ang nakalipas, matagumpay na itong ginagamit sa maraming lugar para sa therapeutic at diagnostic na layunin. Sa una, ang ultrasound ay pangunahing ginagamit sa therapy dahil sa mga mekanikal na epekto na nagdudulot ng paggalaw ng presyon ng ultrasound sa mga tisyu, at ang thermal effect na nangyayari sa loob ng mga tisyu, na humahantong sa mga pagkilos na physicochemical. Ang ultrasound therapy ay napatunayang partikular na epektibo sa ilan mga kondisyon ng pathological(Bechterew's disease, neuralgia, neuritis, joint inflammation at iba pang nagpapasiklab na proseso).
Kasama pala iyon positibong epekto ang paggamit nito ay ganap na kontraindikado sa paggamot ng mga organo ng parenchymal (atay, pali, bato, baga, puso, utak, thyroid gland, atbp.).
Ang dosed na paggamit ng ultrasound sa therapy ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng dalawang dahilan:
Ang patlang ng ultrasound ay tumagos sa tisyu nang hindi pantay sa panahon ng paggamot,
Ang heterogeneity ng ultrasonic field ay lalong tumataas dahil sa heterogeneity ng non-irradiated tissues.
Ang pagkakaiba sa mga tisyu na pinaghihiwalay ng fascia at septa ay nagdudulot ng maraming hindi magkakatulad na pagmuni-muni na nakakaapekto sa pagiging epektibo ng ultrasonic field. Ang mga tampok na ito ng ultrasound field at mga tisyu ay dapat isaalang-alang kapag pumipili ng intensity at oras ng ultrasound irradiation upang makuha ang maximum na therapeutic effect. Pinakamataas na limitasyon therapeutic dosis intensity 3 W/cm2.
Ang malaking kredito para sa paggamit ng ultrasound sa therapy ay nabibilang kay Pohlmann (1939, 1951). Nag-aral din siya impluwensyang biyolohikal ultratunog ng daluyan at mataas na intensity. Ang pangunahing paggamit ng ultrasound na may therapeutic na layunin nauugnay sa paggamit ng medyo simpleng ultrasound generators sa paggawa ng therapeutic ultrasound equipment.
Ang mga unang pagtatangka na gumamit ng ultrasound para sa mga layunin ng diagnostic ay nauugnay sa pangalan ng Viennese neurologist na si Karl Dussik (1937, 1941, 1948), na, gamit ang dalawang sensor na matatagpuan sa tapat ng isa sa lugar ng ulo, pinamamahalaang upang mahanap ang isang tumor sa utak. Sa kabila ng ilang mga tagumpay, dahil sa kahirapan ng pagbibigay-kahulugan sa mga resulta, ang pamamaraan ay pinuna at nakalimutan nang ilang panahon. Noong 1946, sinubukan ni Denier na kumuha ng mga larawan ng puso, atay at pali gamit ang ultrasound. Si Keidl (1950), gamit ang isang 60 kHz ultrasound transducer, ay tinutukoy ang dami ng kalamnan ng puso sa pamamagitan ng pagsukat ng ultrasound absorption sa kalamnan ng puso at tissue ng baga, ngunit ang mga resulta ay hindi tiyak.
Ang yugto ng malubhang pagpapakilala ng ultrasound sa mga diagnostic ay nagsisimula sa pagbuo ng isang pulse echo method at pagkuha ng isang one-dimensional na imahe (A-method). At kahit na ang mga unang ulat tungkol sa posibilidad ng pagkuha ng isang-dimensional na mga imahe ng ultrasound ay lumitaw noong 1940 (Gohr at Vederkind), ang pamamaraan ay nagsimulang gamitin sa pagsasanay pagkalipas lamang ng 10 taon, nang matukoy nina Ludwig at Strutners ang mga bato sa apdo At banyagang katawan, tinahi sa tissue ng kalamnan mga aso. Iminungkahi nila na ang mga tumor ay maaari ding makita gamit ang pamamaraang ito. Wild at Reid (1952), na sinusuri ang mga glandula ng mammary, natagpuan na ang tissue ng tumor ay sumasalamin ng higit sa malusog na tisyu, sa gayon ay nagpapatunay sa pagiging epektibo ng pamamaraan para sa mga layuning diagnostic.
Ang mga nakapagpapatibay na data sa pagiging epektibo ng pamamaraan ay nag-ambag sa malawakang paggamit nito sa iba't ibang lugar klinikal na gamot. Ang mga siyentipikong Swedish na sina Edler at C. Hertz (1954) ay ang mga nagtatag ng echocardiography, bagaman sa mahabang panahon dahil sa di-kasakdalan ng kagamitan at maling interpretasyon ng mga naitalang istruktura ng puso, hindi natagpuan ang pamamaraan klinikal na aplikasyon. Ang mga publikasyon ng mga siyentipikong Aleman na si S.Tffert et al. (1959) sa matagumpay na pagsusuri ng mga atrial tumor, pagkatapos ay ipinakita ng mga Amerikanong siyentipiko na sina G. Joyner (1963), R.Gramiak (1969) at marami pang iba ang impormasyong iyon tungkol sa isang malusog at may sakit na puso nakuha nang walang dugo, hindi nagdudulot ng pinsala o pagkabalisa sa mga pasyente.
Larawan: likesuccess.com
Si Leksell (1955) ay bumuo ng mga pangunahing kaalaman ng echoencephalography at siya ang unang nagtagumpay sa paghahanap ng isang cerebral hematoma gamit ang displacement ng median echo. Ang pamamaraan na ito ay higit na binuo sa mga gawa ni S. Lepsson (1961), C. Grossman (1966), W. Schifer et al. (1968), atbp. Ang one-dimensional na pamamaraan ng ultrasound sa ophthalmology ay unang ginamit noong 1956 nina Mundt at Hughes, at makalipas ang isang taon ni Oksala at Lehting. Ang simula ng pagpapakilala ng pamamaraang ito sa obstetric at gynecological practice ay nauugnay sa mga pangalan ng Scottish na mananaliksik na I. Donald, J. Mac Vicar at E. Brown (1961). Ang mga unang sukat ng ulo ng pangsanggol gamit ang paraan ng ultrasound ay isinagawa ni I. Donald. Inilatag din nila ang pundasyon para sa paggamit ng two-dimensional na pamamaraan (B-method) sa obstetrics at ginekolohiya. Ang pagbuo ng isang dalawang-dimensional na paraan para sa pagkuha ng mga imahe ay isang malaking tagumpay sa pagbuo at pagpapabuti ng mga kagamitan sa ultrasound.
Echocardiogram ng puso, na nagpapakita ng atria at ventricles. Larawan: Wikipedia.org.rf
Sa unang pagkakataon sa isang klinikal na setting, ginamit ni Howry at Bills, Wild at Reid (1955-1956) ang pamamaraan nang hiwalay sa isa't isa. Ang mga posibilidad ng paggamit ng ultrasound para sa mga layunin ng diagnostic sa gastroenterology ay ibinigay ni G. Baum at I. Greenwood (1958) nang inilarawan nila ang dalawang-dimensional na pamamaraan (B-paraan).
Ang karagdagang pagpapabuti ng mga instrumento sa diagnostic ng ultrasound ay nauugnay sa gawain nina Kossoff at Garrett (1972, Australia), na nakakuha ng gray scale na imahe. Pagkatapos ay pinahusay nila ang mga instrumento na gumagana sa real time. Noong 1942
Inilarawan ni Christian Doppler ang pagpapalaganap ng mga alon mula sa isang gumagalaw na pinagmumulan ng mga oscillations at ang impluwensya ng iba pang mga kamag-anak na paggalaw sa kanilang dalas. Ang Doppler effect na ito ay ginamit sa acoustics, at sa batayan nito ay nagsimula silang gumawa ng mga instrumento na may kakayahang mag-record ng paggalaw ng puso.
Mahirap para sa mga modernong pasyente na isipin na hindi pa matagal na ang nakalipas ay magagawa ng mga doktor nang walang pamamaraang diagnostic tulad ng ultrasound. Ang ultratunog ay gumawa ng isang tunay na rebolusyon sa medisina, na nagbibigay sa mga doktor ng lubos na kaalaman at sa ligtas na paraan pagsusuri ng pasyente.
Sa halos kalahating siglo, na siyang kasaysayan ng ultratunog na gamot, ang ultrasound ay naging pangunahing katulong sa pagsusuri ng karamihan sa mga sakit. Paano lumitaw at nabuo ang pamamaraang ito?
Mga unang pag-aaral ng ultrasonic waves
Matagal nang pinaghihinalaan ng mga tao ang pagkakaroon ng mga sound wave sa kalikasan na hindi nakikita ng mga tao, ngunit natuklasan ng Italian L. Spallanzani ang "invisible rays" noong 1794, na nagpapatunay na ang isang paniki na may nakasaksak na mga tainga ay huminto sa pag-navigate sa kalawakan.
Ang unang siyentipikong mga eksperimento na may ultrasound ay nagsimulang isagawa noong ika-19 na siglo. Noong 1822, pinamamahalaang kalkulahin ng Swiss scientist na si D. Colladen ang bilis ng tunog sa tubig sa pamamagitan ng paglubog ng underwater bell sa Lake Geneva, at ang kaganapang ito ay paunang natukoy ang pagsilang ng hydroacoustics.
Noong 1880, natuklasan ng magkapatid na Curie ang piezoelectric effect na nangyayari sa isang quartz crystal sa ilalim ng mekanikal na pagkilos, at pagkalipas ng 2 taon ay nabuo ang inverse piezoelectric effect. Ang pagtuklas na ito ay naging batayan para sa paglikha ng isang ultrasound transducer mula sa mga elemento ng piezoelectric - ang pangunahing bahagi ng anumang kagamitan sa ultrasound.
Ika-20 siglo: hydroacoustics at metal detection
Ang simula ng ika-20 siglo ay minarkahan ng pag-unlad ng sonar - ang pagtuklas ng mga bagay sa ilalim ng tubig gamit ang mga dayandang. Utang namin ang paglikha ng mga unang echo sounder sa ilang mga siyentipiko mula sa iba't-ibang bansa: Austrian E. Bem, Englishman L. Richardson, American R. Fessenden. Salamat sa mga sonar na nag-scan sa kalaliman ng dagat, naging posible na makahanap ng mga hadlang sa ilalim ng tubig, lumubog na mga barko, at, noong Unang Digmaang Pandaigdig, mga submarino ng kaaway.
Ang isa pang direksyon ng ultrasonic ay ang paglikha noong unang bahagi ng 30s ng mga flaw detector upang maghanap ng mga depekto sa mga istrukturang metal. Ang ultrasonic metal detection ay natagpuan ang lugar nito sa industriya. Isa sa mga nagtatag ang pamamaraang ito naging Russian scientist na si S.Ya. Sokolov.
Ang mga pamamaraan ng echolocation at pagtuklas ng metal ay naglatag ng pundasyon para sa mga unang eksperimento sa mga nabubuhay na organismo, na isinagawa gamit ang mga pang-industriya na aparato.
Ultrasound: isang hakbang sa gamot
Ang mga pagtatangka na gumamit ng ultrasound sa serbisyo ng gamot ay itinayo noong 30s ng ika-20 siglo. Ang mga katangian nito ay nagsimulang gamitin sa physiotherapy para sa arthritis, eksema at maraming iba pang mga sakit.
Ang mga eksperimento na nagsimula noong 40s ay naglalayong gumamit ng mga ultrasound wave bilang isang tool para sa pag-diagnose ng mga neoplasma. Ang tagumpay sa pananaliksik ay nakamit ng Viennese psychoneurologist na si K. Dussik, na noong 1947 ay nagpakilala ng isang paraan na tinatawag na hypersonography. Natuklasan ni Dr. Dussic ang isang tumor sa utak sa pamamagitan ng pagsukat sa tindi ng isang ultrasound wave na dumaan sa bungo ng pasyente. Ang siyentipikong ito ay itinuturing na isa sa mga tagapagtatag ng modernong ultrasound diagnostics.
Ang isang tunay na tagumpay sa pag-unlad ng ultrasound ay naganap noong 1949, nang ang siyentipikong US na si D. Hauri ay nagdisenyo ng unang kagamitan para sa medikal na pag-scan. Ito at ang kasunod na mga likha ni Hauri ay may kaunting pagkakahawig sa mga modernong kagamitan. Binubuo sila ng isang reservoir ng likido kung saan inilagay ang pasyente, pinilit na umupo nang hindi gumagalaw nang mahabang panahon habang ang scanner ay gumagalaw sa paligid niya lukab ng tiyan- somascope.
Sa parehong oras, ang American surgeon na si J. Wild ay lumikha ng isang portable na aparato na may isang movable scanner, na gumawa ng isang visual na imahe ng mga tumor sa real time. Tinawag niya ang kanyang pamamaraan na echography.
Sa mga sumunod na taon, napabuti ang mga ultrasound scanner, at noong kalagitnaan ng 60s nagsimula silang kumuha ng isang form na malapit sa modernong kagamitan na may mga manu-manong sensor. Kasabay nito, ang mga doktor sa Kanluran ay nagsimulang kumuha ng mga lisensya upang magamit ang pamamaraan ng ultrasound sa pagsasanay.
Ang mga eksperimento sa paggamit ng ultrasound ay isinagawa din ng mga siyentipiko ng Sobyet. Noong 1954, lumitaw ang isang dalubhasang departamento na pinamumunuan ni Propesor L. Rosenberg sa Institute of Acoustics ng USSR Academy of Sciences.
Ang produksyon ng mga domestic ultrasound scanner ay inilunsad noong 60s sa Research Institute of Instruments and Equipment. Ang mga siyentipiko ay lumikha ng isang bilang ng mga modelo na inilaan para sa paggamit sa iba't ibang mga medikal na larangan: cardiology, neurology, ophthalmology. Ngunit lahat sila ay nanatili sa pang-eksperimentong katayuan at hindi nakatanggap ng isang "lugar sa araw" sa praktikal na gamot.
Sa oras na ang mga doktor ng Sobyet ay nagsimulang magpakita ng interes sa mga diagnostic ng ultrasound, kailangan na nilang makinabang mula sa mga tagumpay ng agham ng Kanluran, dahil noong 90s ng huling siglo, ang mga pag-unlad sa tahanan ay walang pag-asa na luma na at nasa likod ng mga panahon.
Mga modernong teknolohiya sa ultrasound
Ang mga pamamaraan ng diagnostic ng ultratunog ay patuloy na aktibong umuunlad. Ang conventional two-dimensional visualization ay pinapalitan ng mga bagong teknolohiya na ginagawang posible upang makakuha ng three-dimensional na imahe, "paglalakbay" sa loob ng mga cavity ng katawan, at muling likhain hitsura fetus Halimbawa:
- Tatlong-dimensional na ultratunog- lumilikha ng isang 3D na imahe mula sa anumang anggulo.
- Echo contrast - Ultrasound gamit ang intravenous contrast na naglalaman ng mga microscopic na bula ng gas. Nadagdagan nito ang katumpakan ng diagnostic.
- Tissue, o 2nd harmonic (THI)– teknolohiyang may pinahusay na kalidad ng imahe at contrast, na ipinahiwatig para sa mga pasyenteng sobra sa timbang.
- Sonoelastography – Paggamit ng ultratunog karagdagang salik– presyon, na tumutulong na matukoy ang mga pathological na pagbabago sa pamamagitan ng likas na katangian ng pag-urong ng tissue.
- Ultrasound tomography- isang pamamaraan na katulad ng nilalaman ng impormasyon sa CT at MRI, ngunit sa parehong oras ay ganap na hindi nakakapinsala. Nangongolekta ng volumetric na impormasyon sa kasunod na pagproseso ng computer ng imahe sa tatlong eroplano.
- 4D– ultrasound– teknolohiyang may kakayahang mag-navigate sa loob ng mga sisidlan at duct, ang tinatawag na “view from the inside.” Ang kalidad ng imahe ay katulad ng endoscopic na pagsusuri.
Bukod dito, ang paggamit ng mga sound wave ay itinuturing na pinaka-kaalaman at ligtas na paraan ng pananaliksik. Matagal nang pinaghihinalaan ng sangkatauhan na may mga sound wave sa planeta ng isang dalas na hindi nakikita ng mga organo ng pandinig ng tao, at sa kanila nakabatay ang mga modernong pamamaraan ng ultrasound.
Noong 1974, ang siyentipikong Italyano na si Lazzaro Spallanzani ay nakapag-eksperimentong nakatuklas ng invisible radiation na tumutulong sa maraming kinatawan ng mundo ng hayop ng planeta na mag-navigate sa kalawakan, at ito ang naging batayan. makabagong pamamaraan Mga diagnostic sa ultratunog. Ang eksperimento ay isinagawa sa isang paniki na ang mga tainga ay nakasaksak lamang, na humantong sa disorientasyon ng hayop.
Noong ika-19 na siglo, nagsimulang magsagawa ang mga siyentipiko Siyentipikong pananaliksik mga katangian ng natagpuang sinag. Kaya noong 1822, isang physicist mula sa Switzerland, si Daniel Colladen, ay gumawa ng tumpak na mga kalkulasyon ng bilis ng tunog sa tubig, gamit ang isang kampana sa ilalim ng tubig bilang pinagmumulan ng tunog, at Lake Geneva bilang isang imbakan ng tubig. Ito ay kung paano ipinanganak ang hydroacoustics.
Makalipas ang kaunti pa sa kalahating siglo, noong 1880, natuklasan ng mga French physicist na sina Pierre at Jacques Curie ang pagkakaroon ng piezoelectric effect, na nagmumula bilang resulta ng mekanikal na pagkilos sa isang quartz crystal. At pagkatapos ng ilang taon, posible na makabuo ng kabaligtaran na piezoelectric effect, na kalaunan ay ginamit upang bumuo ng isang ultrasonic wave converter. Ang piezoelectric quartz crystal na disenyo para sa ultrasound transduction ay isang staple ng modernong kagamitan sa ultrasound.
Sa simula ng ikadalawampu siglo, batay sa magagamit na impormasyon tungkol sa mga ultrasonic wave, isang bagong sangay ng agham ang binuo - hydroecholocation, na kung saan ay ang paghahanap para sa mga bagay sa aquatic na kapaligiran sa pamamagitan ng tunog na makikita mula sa kanila (echo) gamit ang isang espesyal na aparato. tinatawag na echo sounder. Ang pag-unlad ng naturang mga aparato ay isinagawa ng mga siyentipiko mula sa iba't ibang bansa: England, Austria, America. Ang mga sonar ay ginamit upang makita ang mga barko ng kaaway noong Unang Digmaang Pandaigdig. Sa kasalukuyan, ginagamit ang mga ito sa navigation at deep sea exploration, kabilang ang paghahanap ng mga lumubog na barko.
Noong 30s ng ikadalawampu siglo, lumitaw ang ideya ng paghahanap ng mga depekto sa mga istrukturang metal gamit ang ultrasound, at pagkatapos ay nilikha ang mga unang flaw detector. Ang mismong direksyon ng ultrasonic diagnostics ng mga istrukturang metal ay tinatawag na metal detection. Ito ay malawakang ginagamit sa industriya.
Ang mga pagsulong sa paggamit ng ultrasound sa sonar at metal detection ay nagtulak sa mga siyentipiko na isaalang-alang ang posibilidad ng paggamit nito sa mga buhay na organismo, sa partikular na gamot.
Sa parehong 30s, ang mga ultrasonic wave ay nagsimulang gamitin para sa physiotherapy sa paggamot ng ilang mga sakit. At ang susunod na dekada ay minarkahan ng simula ng pananaliksik sa mga tuntunin ng paggamit ng ultrasound para sa mga medikal na diagnostic.
Ang tagapagtatag ng ultrasound diagnostics ay maaaring ituring na Austrian psychoneurologist na si Karl Theodor Dussick, na sa ikalawang kalahati ng 40s ay bumuo ng hypersonography na paraan, na maaaring magamit upang makita ang isang tumor sa utak batay sa mga sukat ng intensity ng pagpasok ng ultrasonic wave. at paglabas sa bungo.
Ang karagdagang pag-unlad at pagpapabuti ng mga diagnostic ng ultrasound ay humantong sa paglitaw ng mga pamamaraan ng pananaliksik na maaaring isipin ng isang ina lamang sa medisina. Ang three-dimensional na ultrasound diagnostics ay nagpapahintulot sa iyo na makakuha ng three-dimensional na imahe mula sa anumang anggulo. Echo contrast (kapag a mga espesyal na sangkap na may mga bula ng gas) ay isa sa mga pinakatumpak na pamamaraan ng diagnostic. Ang sonoelastography ay isang kumbinasyon ng ultrasound at presyon upang matukoy ang likas na katangian ng pag-urong ng tissue, na tumutulong na makilala ang iba't ibang mga pathologies.
Ang ultrasound tomography ay nagpapahintulot sa iyo na makakuha ng isang computer na imahe ng mga organo ng tao sa tatlong eroplano nang hindi nagdudulot ng anumang pinsala sa katawan ng tao. Ang four-dimensional na ultratunog ay ang kakayahang maglakbay sa loob ng mga daluyan ng dugo ng tao, na nakikita ang pinakamaliit na pagbabago.
Hanggang ngayon, ang ultrasound ay tapat na naglilingkod sa mga tao, na nagpapahintulot sa kanila na makilala sa oras malignant neoplasms, na nagliligtas sa buhay ng maraming pasyente, gayundin ang pagbibigay ng natatanging pagkakataon hindi lamang upang masubaybayan ang pag-unlad ng isang bata sa sinapupunan, kundi maging upang matukoy ang kasarian at panlabas na mga tampok baby.
Sa oncology, ang ultrasound ay ginagamit hindi lamang bilang ligtas na paraan diagnostic, ngunit din bilang isang paraan ng paggamot mga tumor na may kanser sa maagang yugto kanilang pag-unlad. Hindi lihim na ang agham ay hindi tumitigil, at ang mga bagong, modernisadong pamamaraan ng pananaliksik ay umuusbong.