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 υ = 330 м/с, в воде и мягких тканях υ = 1500 м/с, в костных тканях υ 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 схлопьюание 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, хемолюми-несценция могут служить диагностическим средством для исследо­вания биологических тканей на субмолекулярном и субатомном уровнях.