Исследование кавитационных и тепловых механизмов биологического действия ультразвука терапевтического диапазона интенсивностей

• Автор: Пашовкин, Тимофей Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Физические факторы в механизмах биологического действия ультразвука
1.2. О метрологии в исследованиях механизмов биологического действия ультразвука
и в ультразвуковой терапии
1.3. Пороги и первичные мишени ультразвукового воздействия на биологические системы
1.4. Кавитационные процессы в жидких контактных средах и биологических тканях
1.5. Действие ультразвука малой интенсивности на транспорт ионов через плоские бислойные липидные мембраны
1.6. Акустическиепараметры мягких тканей лабораторных животных
1.7. Механические (сдвиговые) параметры мягких тканей лабораторных
животных
1.8. Тепловыделение в тканях под действием ультразвука терапевтического
диапазона интенсивностей
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Аппаратура для исследования ультразвуковых воздействий
2.2. Визуализация ультразвуковых полей
2.3. Методы исследования процессов транспорта ионов через бислойные
липидные мембраны под действием ультразвука
2.4. Методы измерения акустических свойств биологических тканей
2.5. Методы измерения механических свойств биологических тканей
2.6. Физическое моделирование биологических тканей
2.7. Методы дифференциальной ИК-термографии
2.8. Методы дифференциальной УЗ-скопии
Глава 3. Исследование кавитационных процессов в жидких контактных средах и моделях биологических тканей
3.1. Исследование кавитационных процессов в жидких контактных средах
3.2. Регистрация кавитационных микропузырьков с использованием желатиновых моделей биологических тканей

Глава 4. Исследование процессов транспорта ионов через бислойные липидные
мембраны под действием ультразвука
Глава 5. Исследование акустических и механических параметров биологических
тканей
5.1. Исследование акустических параметров мягких тканей лабораторных
животных
5.2. Механические (сдвиговые) параметры мягких биологических тканей
лабораторных животных
Глава 6. Исследование процессов тепловыделения в тканях под действием
ультразвука терапевтического диапазона интенсивностей
Глава 7. Исследование процессов распространения модулированных
ультразвуковых волн в биологических тканях. Теоретические расчеты
Заключение
Выводы
Список использованной литературы
Список публикаций

Введение.
1.1. Актуальность проблемы. История исследований биологических эффектов непрерывного ультразвука насчитывает несколько десятилетий. За это время были определены ряд механизмов биологического действия ультразвука: связанные с микроперемешиванием и ускорением диффузионных подессов в клетках и тканях; тепловые, связанные с поглощением продольных ультразвуковых волн биологическими системами различного уровня организации; кавитационные, связанные с генерацией свободных радикалов и их влиянием на биохимические реакции, связанные с повреждением мембран клеток за счет сдвиговых напряжений в клетках, находящихся вблизи коллапсирующих или осциллирующих кавитационных микропузырьков. Исследования ультразвуковых эффектов проводятся широко во всем мире. Результаты этих исследований опубликованы в ведущих журналах мира, в обзорах и книгах. Тем не менее, в выводах к главе, посвященной биофизике ультразвуковых эффектов наиболее сильной обзорной книги ведущих специалистов в области использования ультразвука в биологии и медицине под редакцией К.Хилла (Хилл, 1989) прямо признается, что “Внимательный читатель, наверное, заметил отсутствие количественной информации в этой главе. Причина проста - ее нет.”
Исследования биологических эффектов ультразвука в определяющей степени стимулировались все возрастающим применением ультразвука в физиотерапии и диагностике, что требует определения пределов безопасности при воздействии ультразвука, применяемого в различных, в том числе и импульсных режимах с учетом новейших, ранее не рассматриваемых данных.
Наиболее биологически активными являются два механизма биологического действия ультразвука: кавитационный и тепловой. При кавитации в жидкой
среде может образовываться значительное количество свободных радикалов Н , ОН и других; развиваются сильные гидродинамические микротечения ; могут развиваться сильные сдвиговые напряжения в мембранах клеток вблизи осциллирующих микропузырьков; наблюдается сонолюминесценция с максимумом в жесткой ультрафиолетовой области. Существует три группы

Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Аппаратура для исследования ультразвуковых воздействий.
В исследованиях использовалась ультразвуковая аппаратура, производства Московского завода электромедицинской аппаратуры “ЭМА”, модифицированная нами для работ с различными режимами модуляции: приборы для ультразвуковой терапии типа УЗТ (УЗТ 1.02Ф, УЗТ 1.02 С, УЗТ 3.02 С, УЗТ 3.02 Д), Ультразвук Т-5), работающие на частотах 0.88 и 2.64 МГц в диапазоне интенсивностей 0.05 - 1.0 Вт/см2 (0.05-2.0 Вт/см2 - для аппарата Ультразвук Т-5), с наборами излучателей, имеющих площадь излучающего пъезопреобразователя 1, 2, 4 см2. Аппараты могли работать в непрерывном и импульсном режиме генерации, причем, в отличие от стандартной аппаратуры, имеющей только одну частоту следования импульсов (50 Гц) и длительности импульсов 2, 4, 10 мс, используемые нами аппараты имели внешний вход модуляции, что в ряде исследований позволяло получать ультразвуковые модулированные по амплитуде сигналы в широком диапазоне частот модуляции. Аппаратура позволяла работать как с синусоидальной, так и с импульсной модуляцией. Кроме того, в работах были использованы фокусирующие излучатели из пъезокерамики ПКР-8, имеющей высокий коэффициент электроакустической передачи, работающие на частоте 0.88 МГц, 1 МГц. Для исследований влияния более низкочастотных ультразвуковых волн (0.75 МГц и ниже) были использованы генераторы типа ГЗ-ЗЗ и Г6-28 с усилителем мощности типа У7-5, работающим в диапазоне частот 0-2 МГц, позволяющем получать выходную акустическую мощность 10 Вт в диапазоне частот 0 - 1 МГц и 5 Вт в диапазоне частот от 1 до 2 МГц.
Основные типы пъезокерамики, дополнительно используемой в качестве излучателей : ПКР-8, ЦТС СТ-3 ( как имеющие наиболее высокий коэффициент электроакустической передачи и позволяющие использовать генераторы с выходом до 30 В, что позволяло получать используемый нами диапазон интенсивностей.