УЗ –хирургия

УЗ-хирургия подразделяется на две разновидности:

- одна из которых связана с воздействием на ткани собственно звуковых колебаний;

- вторая – с наложением УЗ-колебаний на хирургический инструмент.

Разрушение опухолей. Несколько излучателей, укрепленных на теле пациента, испускают пучки УЗ, фокусирующиеся на опухоли. Интенсивность каждого пучка недостаточна для повреждения здоровой ткани, но в том месте, где пучки сходятся, интенсивность возрастает и опухоль разрушается под действием кавитации и тепла.

В урологии с помощью механического действия УЗ дробят камни в мочевых путях и этим спасают больных от операций.

Сваривание мягких тканей. Если наложить два разрезанных кровеносных сосуда и прижать их друг к другу, то после облучения образуется сварной шов.

Сваривание костей ( ультразвуковой остеосинтез). Область перелома заполняют измельченной костной тканью, смешанной с жидкимполимером (циакрин), который под действием УЗ быстро полимеризируется. После облучения образуется прочный сварной шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной тканью.

Наложение УЗ-колебаний на хиругические инструменты (скальпели, пилки, иглы) существенно снижает усилия резания, уменьшает болевые ощущения, оказывает кровоостанавливающее и стерилизующее действие. Сегодня бурно развивается ультразвуковая хирургия.

Амплитуда колебаний режущего инструмента при частоте 20-50 кГц составляет 10-50 мкм. Хирург, работающий с ультразвуковым ножом-скальпелем, ощущает сопротивление ткани и без труда может контролировать глубину разреза.

слайд №

Уменьшается и кровотечение при операции, поскольку лезвие ультразвукового ножа, колеблясь, повышает температуру у кромки разреза и кровь быстро свертывается. Само по себе ультразвуковое воздействие обезболивает оперируемую ткань.

Гораздо легче обстоит дело и со стерилизацией хирургических инструментов. Когда их опускают в дезинфицирующий раствор, одновременно включают ультразвук, и возникающие микропотоки жидкости хорошо очищают поверхность, а мембраны микробных клеток становятся проницаемыми для дезинфицирующего раствора. Если создать такие микропотоки в растворе антибиотиков, можно стерилизовать и обычные хирургические инструменты, и руки хирурга. Полная стерилизация занимает всего полторы минуты, а дезинфицирующих веществ требуется гораздо меньше.

Обработка ультразвуком используется при склеивании резанных ран, а также, при герметизации швов – она не дает развиваться микрофлоре между хирургическим клеем и больной тканью и ускоряет полимеризацию самого клея. Используется также ультразвуковая сварка мягких тканей с костью – на месте соединения при этом нет рубцов и шрамов.

Нередко успех операции зависит не только от искусства хирурга, а еще и от того, удалось ли избежать послеоперационных осложнений. Глубокие раны заполняют раствором антибиотика и вводят в них крошечный ультразвуковой волновод диаметром 3-5 мм. Ультразвуковые колебания вызывают движение микропотоков жидкости, которые смывают с поверхности раны микробы, омертвевшие клетки, сгустки крови, так что рана становится практически стерильна. Кроме того, воздействие ультразвука на больной участок, как уже говорилось, усиливает обмен веществ, улучшает кровоснабжение и снимает отек, что способствует быстрому заживлению. Такую «очистку» производят также при внутриполостных операциях. УЗ-скальпели позволяют проводить операции в дыхательных органах без вскрытия грудной клетки, операции в пищеводе и на кровеносных сосудах. Вводя длинный и тонкий УЗ- скальпель в вену, можно разрушить холестериновые утолщения в сосуде.

 

Лекция № 5

Применение ультразвука в медицине для диагностических целей

В ультразвуковой диагностике используют продольные ультразвуковые волны, которые обладают высокой проникающей способностью и проходят через ткани организма, не пропускающие видимый свет. Они относятся к числу неионизирующих излучений и в применяемом в диагностике диапазоне не вызывают выраженных биологических эффектов. Средняя интенсивность их энергии не превышает при использовании коротких импульсов 0.01 Вт/см², поэтому противопоказаний нет. Процедура ультразвуковой диагностики непродолжительна, безболезненна, может быть многократно повторена. Ультразвуковой аппарат занимает мало места и может быть использован для обследования как стационарных, так и для амбулаторных больных.

Ультразвуковой метод – способ дистантного определения положения, формы, величины, структуры и движения органов и тканей, а также патологических очагов с помощью ультразвукового излучения.

Он позволяет зарегистрировать даже незначительные изменения плотности биологических сред. Благодаря перечисленным достоинствам ультразвуковой метод стал одним из наиболее популярных и доступных исследований в клинической медицине.

Наибольшее распространение в клинической практике нашли три метода ультразвуковой диагностики:

- одномерное исследование (эхография);

- двухмерное исследование (сонография, сканирование);

- доплерография.

Все они основаны на регистрации отраженных от объекта эхосигналов.

Различают два варианта одномерного УЗ исследования: А- и М-методы.

При диагностике с помощью прибора типа А излучатель, испускающий короткие (длительностью порядка 10^-6 с) УЗ -импульсы, прикладывается к исследуемому участку тела через контактное вещество. В паузах между импульсами прибор принимает импульсы, отраженные от различных неоднородностей в тканях. После усиления эти импульсы наблюдаются на экране в виде отклонений луча от горизонтальной линии. Полная картина отраженных импульсов называется одномерной эхограммой типа А. Отсюда и название метода ( от англ. аmplitude- амплитуда).

На рис. 1 показана эхограмма, полученная при эхоскопии глаза.

Слайд №1

Первый слева сигнал представляет собой возбуждающий импульс, совпадающий с отражением ультразвуковых колебаний от наружной поверхности роговицы. Второй и третий сигнал вызваны отражением ультразвуковой волны, соответственно, от передней и задней поверхности хрусталика. Четвертый сигнал обусловлен отражением от глазного дна и последующими уменьшающимися по амплитуде отражениями от слоев ретробульбарной ткани. Как следует их рисунка, камерная влага, хрусталик и стекловидное тело представляют собой акустически однородные ткани и не дают отражений.

В связи с прямой зависимостью между временем и соответствующим расстоянием, проходимым ультразвуковым импульсом, линия развертки является одновременно и осью расстояний и может быть прокалибрована в единицах длины. Измерения расстояний в пределах исследуемой структуры наиболее просто производить по миллиметровой шкале на экране монитора и электронно-лучевой трубки.

Эхограммы тканей различного типа отличаются друг от друга количеством импульсов и их амплитудой. Анализ эхограммы типа А во многих случаях позволяет получить дополнительные сведения о состоянии, глубине залегания и протяженности патологического участка.

Одномерный эхографический метод не дает привычной по рентгеновским снимкам картины внутренних тканей и органов, однако во многих случаях обеспечивает получение необходимой информации. Так, например, в офтальмологии одномерный эхографический метод применяют для измерения анатомо-оптических структур глаза, определения размера и формы глазного яблока, диагностики опухолей, отслойки сетчатки и сосудистой оболочки, обнаружения и локализации инородных тел и др.

Одномерные приборы с индикацией типа А применяются также в неврологии, нейрохирургии, онкологии, акушерстве и других областях медицины, так как его отличают простота, дешевизна и мобильность исследования.

М-метод ( от англ. motion-движение) также относится к одномерным ультразвуковым исследованиям. Он предназначен для исследования движущегося объекта. Датчик находится в фиксированном положении. Частота посылки ультразвуковых импульсов очень высокая – около 1000 в 1 секунду, а продолжительность импульса очень небольшая, всего 1 мкс. Таким образом, датчик лишь 0,1% времени работает как излучатель, а 99,9% - как воспринимающее устройство. Отраженные от движущихся стенок сердца сигналы записываются на диаграммную бумагу. По форме и расположению зарегистрированных кривых можно составить представление о характере сокращений сердца. Данный метод ультразвуковой биолокации получил также название «эхокардиография».

Ультразвуковое сканирование позволяет получать двумерное изображение органов (сонография). Этот метод известен также под названием В-метод (от англ.bright-яркость). Сущность метода заключается в перемещении ультразвукового пучка по поверхности тела во время исследования.

Слайд №2

Различают простое и сложное сканирование. При простом сканировании пьезопреобразователь совершает простейшее движение, так что на каждую точку озвучиваемой плоскости ультразвуковая волна падает только один раз под определенным углом. Применяется перемещение пьезопреобразователя и луча по линейному закону (линейное сканирование), а также вращательное движение пьезопреобразователя, приводящее к угловому перемещению луча (секторное сканирование).

Этим обеспечивается регистрация сигналов одновременно или последовательно от многих объектов. Получаемая серия сигналов служит для формирования изображения. Оно возникает на дисплее и может быть зафиксировано на бумаге. Это изображение можно подвергнуть математической обработке, определяя размеры ( площадь, периметр, поверхность и объем) исследуемого органа.

При ультразвуковом сканировании яркость каждой светящейся точки на экране индикатора находится в прямой зависимости от интенсивности эхосигнала. Сигналы разной силы обуславливают на экране участка потемнения различной степени (от белого до черного цвета). На аппаратах с такими индикаторами плотные камни выглядят ярко-белыми, а образования, содержащие жидкость, - черными. Рис. 2

Слайд №3

Сонограмма желчного пузыря при холелитиазе. В полости пузыря определяется одиночный камень (++), за ним видна акустическая «дорожка».

Доплерография – одна из самых изящных инструментальных методик. Она основана на эффекте Доплера названном так по имени австрийского ученого – физика и астронома. Этот эффект состоит в изменении длины волны (или частоты) при движении источника волн относительно принимающего их устройства.

Если при покоящихся относительно друг друга источнике и приемнике некоторой волны (например, ультразвуковой) частота излучаемой волны и регистрируемая приемником частота волны будет больше той частоты, которую зафиксировал источник. При относительном удалении приемника и источника наоборот.

Специальная формула позволяет по сдвигу (разности) частот излучаемой и регистрируемой волн ∆ν = ν - ν₀ оценить скорость относительного движения приемника и источника υ:

ν = ν₀ ∙ ,

где ϲ - скорость ультразвука в среде; υ – относительная скорость движения приемника и источника ультразвука; ν₀ – частота излучаемой волны, ν – частота волны, зарегистрированной приемником.

Слайд № 4

На рисунке 3 видно, что если скорость относительного движения приемника и источника равна нулю, то частота излучаемой волны ν₀ равна частоте регистрируемой приемником волны ν; если источник и приемник сближаются друг с другом ( υν ν₀ ; если же удаляются ( υν ν₀ .

Это обстоятельство используется тогда, когда по допплеровскому сдвигу частоты оценивают скорость кровотока в сосуде.

Слайд №5

На кровеносный сосуд направляется ультразвук с частотой ν_0, а затем приемником регистрируется отраженный от движущихся эритроцитов крови сигнал частоты ν. Специальное устройство сравнения находит разность частот ∆ν = ν - ν₀ . Эта разность оказывается пропорциональной скорости эритроцита, примерно равной скорости движения крови в сосуде. При этом можно оценить величину скорости и определить ее направление. На экране дисплея компьютера одно из возможных направлений окрашивается в красный цвет, а противоположное – в синий. Интенсивность окраски указывает на величину скорости кровотока.

На основе ультразвукового эффекта Доплера можно также определить параметры движения клапанов и стенок сердца. Этот метод назван доплеровской эхокардиографией.

Принципиальное отличие доплеровского метода от эхографического – непрерывный режим ультразвукового излучения. В связи с этим, помимо излучающего необходим отдельный приемный пьезоэлектрический преобразователь, который возбуждается отраженный от перемещающейся структуры ультразвуковой волны. Для удобства эксплуатации оба преобразователя размещаются в одной прикладываемой к поверхности тела ультразвуковой головке (зонде).

В результате сравнения частот излученной и отраженной ультразвуковых волн выделяется разностная частота, пропорциональная скорости движения объекта. Сигнал разностной частоты может быть преобразован в акустический (в случае контроля частоты сердцебиений) либо может быть непосредственно зарегистрирован.

Сопоставление ультразвукового и рентгеновского «просвечиваний».

В некоторых случаях ультразвуковое просвечивание имеет преимущество перед рентгеновским. Это связано с тем, что рентгеновские лучи дают четкое изображение «твердых» тканей на фоне «мягких». Так, например, на фоне мягких тканей хорошо видны кости. Для получения рентгеновского изображения мягких тканей на фоне других мягких тканей (например, кровеносный сосуд на фоне мышц) сосуд нужно заполнить веществом, хорошо поглощающем рентгеновское излучение (контрастное вещество). Ультразвуковое просвечивание, благодаря уже указанным особенностям, дает в этом случае изображение без применения контрастных веществ.

При рентгеновском обследовании дифференцируется разность плотностей до 10%, при ультразвуковом – до 1%.

 

Лекция № 6

Ультразвуковая медицинская аппаратура. Новые перспективные направления лечебного применения ультразвука в медицине.

Рассмотрим устройство и принцип действия ультразвукового аппарата УЗТ-1.01 Ф.

Аппарат предназначен для генерирования ультразвуковых колебаний в целях воздействия ими на различные участки тела человека при лечении заболеваний в условиях медицинских учреждений (больниц, клиник и поликлиник).

Основные технические данные аппарата: (слайд №1)

- частота ультразвуковых колебаний, генерируемых аппаратом 0,88 МГц 0,03 %;

- интенсивность ультразвуковых колебаний регулируется пятью ступенями

Ступени переключателя интенсивность, Вт/ см2	Относительные отклонения значений интенсивности, %
1,0	30
0,7	30
0,4	30
0,2	30
0,05	40

- эффективная площадь излучателей 1 см² и 4 см² , аппарат работает в непрерывном и импульсном режимах генерации. В импульсном режиме аппарат генерирует импульсы длительностью 2,4 и 10 мс.

Частота следования импульсов равна частоте питающей сети ( 50 Гц).

- по защите от поражения электрическим током аппарат выполнен по классу 1, тип В.

( слайд № 2)

 

Вид электронного блока аппарата со стороны лицевой панели:

1- разъем ВЫХОД для подключения кабеля излучателя, 2- световой индикатор выходного напряжения, 3- световой индикатор включения сети, 4- переключатель ИЗЛУЧАТЕЛИ, 5- переключатель ИНТЕНСИВНОСТЬ, 6- переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ, 7- процедурные часы, осуществляющие включение аппарата в сеть и установку времени процедуры.

Рассмотрим структурную схему аппарата УЗТ-1.01 Ф

слайд № 3

 

Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 0,88 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов – 2,4 и 10 мс при постоянной частоте следования – 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора.

 

слайд № 4

 

В импульсном режиме сигналы высокочастотного генератора и модулятора в момент совпадения напряжений на выходе осуществляется импульсная модуляция ультразвуковых колебаний.

В непрерывном режиме вместо импульсного подается постоянное напряжение, поэтому на выходе модулятора напряжение ультразвуковой частоты по форме такое же, как и на входе.

Ультразвуковые ингаляционные аппараты предназначены для индивидуального применения лицами, страдающими отоларингологическими заболеваниями, с целью лечения и профилактики заболеваний верхних дыхательных путей и легких, аэрозолями жидких лекарственных веществ (минеральных вод, водных растворов солей, отваров лекарственных трав и т. д.). Также их применение может быть эффективно для ароматизации и/или очистки помещений от вредных для здоровья веществ и микроорганизмов путем распыления дозированных, порций жидкостей по заданной программе.

В связи с этим существует потребность в ультразвуковых ингаляторах, характеризующихся высокой надежностью, малыми габаритами, весом и стоимостью, высокой производительностью, полным использованием лекарственных препаратов и пригодных для профилактики и лечения дыхательных органов мелкодисперсными аэрозолями, как в лечебных учреждениях, так и в домашних условиях.

Рассмотрим несколько конструкций УЗ ингаляторов:

- ингалятор для лечебных учреждений «Муссон»;

- ингалятор индивидуального применения «Инал»;

Они отличаются простотой в изготовлении и настройке, малой стоимостью, высокой надежностью и эффективностью.

Отличительной особенностью разработанных ингаляторов является наличие системы автоматического отслеживания уровня распыляемой жидкости относительно области фокусирования ультразвука, что обеспечивает с одной стороны, ее полное расходование, а с другой высокую стабильность дисперсного состава аэрозоля и его плотности.

Внешний вид ингаляторов «Муссон» и «Инал» слайд.

 

Ингалятор состоит из электронного блока и подключаемой к его выходному разъему с помощью соединительного кабеля распылительной камеры. Электронный блок содержит источник питания и высокочастотный генератор, вырабатывающий электрические колебания частотой 2.64 МГц для возбуждения ультразвуковых колебаний в распылительной камере. Электрические колебания, подаваемые по соединительному кабелю в распылительную камеру от электронного блока преобразуются пьезоэлектрическим элементом в ультразвуковые. Ультразвуковые колебания, проходя через фокусирующую линзу, контактную жидкость и дно кюветы, фокусируются на поверхности лекарственного препарата, обеспечивая его распыление

В части совершенствования существующих ингаляторов необходим малогабаритный, переносной (карманный), малоэнергоемкий (с батарейным питанием) ультразвуковой аэрозольный аппарат постоянной готовности.

Ультразвуковые сканеры, на сегодняшний день, приборы, предназначенные для получения изображения практически любых внутренних органов человека в реальном масштабе времени. Блок- схема любого сканера состоит из датчика (излучателя- приемника УЗ-сигнала), блоков усиления и формирования сигналов, компьютерного блока обработки и запоминания изображений сигналов, компьютерного блока обработки и запоминания изображений и монитора.

В зависимости от целей медицинского исследования УЗ-сканеры могут работать в различных режимах построения и представления изображений. Основными режимами работы сканеров являются: В-сканирование – двумерное изображение органа; М – сканирование – одномерное изображение, развернутое во времени, с ярко-контрастным представлением внутренних структур органа.

Самым распространенным методом представления изображений на сегодняшний день является секторное В – сканирование.

Слайд

Датчик устроен так, что за каждый кадр УЗ – сигнал посылается в среду с веерной разверткой по плоскости построения изображения. Поэтому изображение внутренних структур органа на экране монитора представляется сектором.

Слайд

На слайде представлен пример такого сканирования печени человека. На этом снимке представлен фронтальный срез печени: плотные слои окрашены темными, а менее плотные – светлыми тонами. Самым темным тоном окрашены вены.

Если в клинике при проведении ультразвукового исследования (УЗИ) требуется получение изображения и характеристик подвижных органов или их фрагментов, то используется метод М- сканирования. В этом случае на экран выводится срез органа в одной плоскости ( например, по главной оси сердца ), который разворачивается во времени. Этот метод нашел самое широкое применение в кардиологии. Таким методом представляют изображения различных областей сердца в реальном режиме его сокращений. Современные УЗ-сканеры позволяют представлять на экране монитора одновременно несколько изображений сердца в различных режимах сканирования. Такой метод позволяет представить врачу наиболее полную информацию об анатомическом и функциональном состоянии органа. На слайде показаны изображения работающего сердца и его фрагментов в режиме В-сканирования и одновременно еще два изображения в режиме М-сканирования.

В приведенном примере получено изображение работающего сердца в режиме В-сканирования (фрагмент а). Поскольку сердце сокращается, и его стенки весьма подвижны, снимок получается несколько смазанным. Врач установил курсор (зеленый пунктир, фрагмент а) в сечении желудочков сердца и получил развернутый во времени срез структур сердца в указанной плоскости (фрагмент б) в режиме М-сканирования. Затем врач установил курсор на область митрального клапана (зеленая линия, фрагмент а) и получил развернутый во времени срез, в котором можно наблюдать движение митрального клапана (фрагмент в) в режиме М-сканирования. Таким образом, врач, устанавливая курсор на интересующую его область, может получить изображения любых участков сердца и одновременно наблюдать в реальном режиме времени их работу.

Современные УЗ-сканеры позволяют получать изображения самых различных конфигураций во многих, удобных для врача сочетаниях. Например, давать В-, М-сканирование изображения структур сердца и одновременно доплер-изображение кровотока в полости желудочков сердца. Такие сложные представления органов и их функций, как правило, даются в цветном изображении. Кроме того, УЗ-сканеры позволяют реконструировать трехмерные изображения (режим 3D) органа. Этот метод эффективно применяется в практике акушерства для получения качественных снимков плода, его движений и поведения.

В последнее время начал внедрятся метод эластометрии для исследования тканей печени в норме, так и при различных стадиях микроза. Суть метода такова. Датчик устанавливается перпендикулярно поверхности тела. При помощи вибратора, встроенного в датчик, создается низкочастотная ультразвуковая механическая волна (ν=50 Гц, А=1мм), скорость распространения которой по подлежащим тканям печени оценивается при помощи ультразвука с частотой 3,5 МГц ( по сути, осуществляется эхолокация). С использованием формулы для скорости продольной волны

υ = ,

рассчитывается модуль Е (эластичность) ткани. Для пациента проводится серия измерений ( не менее 10) в межреберных промежутках в проекции положения печени. Анализ всех данных происходит автоматически, аппарат выдает количественную оценку эластически (плотности), которая представляется как в числовом, так и в цветном виде.

 

 

Лекция № 7

Надежность медицинской аппаратуры. Оценка безопасности и защита от воздействия ультразвуком.

Медицинскую электронную аппаратуру можно разделить на два класса: медицинские приборы и медицинские аппараты.

Медицинский прибор – техническое устройство, предназначенное для диагностических или лечебных измерений (электрокардиограф, медицинский термометр).

Медицинский аппарат – техническое устройство, позволяющее создавать энергетическое воздействие (часто дозированное) терапевтического, хирургического или бактерицидного свойства (аппарат УВЧ терапии, аппарат искусственной почки и др.), а также обеспечить сохранение определенного состава некоторых субстанций.

Выделены следующие основные группы приборов и аппаратов, используемые для медико-биологических целей.

- устройство для получения (съема), передачи и регистрации медико-биологической информации;

- устройство, обеспечивающее дозирующее воздействие на организм различных физических факторов с целью лечения;

- кибернетические электронные устройства.

В ряде случаев электронное устройство может совмещать в себе различные группы приборов и аппаратов.

Медицинская аппаратура должна функционировать нормально. Это требование, однако, не всегда выполняется, говоря точнее, такое требование не может выполняться сколь угодно долго, если не принимать специальных мер.

Врач, использующий медицинскую аппаратуру, должен иметь представление о вероятности отказа эксплуатируемого изделия, т.е. о вероятности порчи прибора или его частей, превышения или понижения допустимых параметров. Устройство, не отвечающее техническим условиям, становится неработоспособным.

Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином надежность.

Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов.

Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы.Она оценивается экспериментально отношением числа N работающих ( не испортившихся) за время t изделий к общему числу N_o испытывавшихся изделий:

P(t) = N(t)/ N_o , (1)

 

Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени. Другим количественным показателем надежности являетсяинтенсивность отказов λ(t). Этот показатель равен отношению числа отказов dN за время dt к произведению времени dt на общее число N работающих элементов:

λ = ‒ dN/ N dt , (2)

знак «‒» поставлен в связи с тем, что dN < 0, так как число работающих изделий убывает со временем.

Функция λ(t) может иметь различный вид. Наиболее характерная ее форма изображена графически на рисунке №1.

Слайд

Здесь заметны три области:

I ‒ период приработки, когда «выжигаются» дефектные элементы изделия, проявляются скрытые пороки, возникающие в процессе изготовления деталей. Интенсивность отказов при этом может быть достаточно велика;

II–период нормальной эксплуатации, интенсивность отказов значительное время может сохранять постоянное значение. На этот период следует планировать нормальную эксплуатацию аппаратуры;

I I I ‒ период старения, интенсивность отказов возрастает со временем благодаря влиянию старения материалов и износа элементов.

Между вероятностью безотказной работы Р и интенсивностью отказов λ существует связь. Установим ее для 2-го периода, λ = const. Запишем дифференциальное уравнение, вытекающее из формулы (2).

dN/ N = - λ dt (3)

интегрируя и подставляя нижние пределы (начальное число N_o испытывавшихся изделий в момент t=0) и верхние пределы (число N безотказно работающих изделий в момент времени t). Получаем

 

λ ; (4)

Так как N/ N_o= Р. То имеем:

Р(t) = ехр (-λt).

Таким образом, при постоянной интенсивности отказа вероятность безотказной работы убывает с течением времени по экспоненциальному закону.

В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на 4 класса.

А – изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента и персонала. Вероятность безотказной работы при этом должна быть не менее 0.99.

Б – изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма. Вероятность безотказной работы при этом должна быть не менее 0.8.

В – изделия, отказ которых снижает эффективность лечебно-диагностического процесса.

Г – изделия, не содержащие частей, отказ которых возможен.

Как научные, так и профессиональные интересы обязывают ученых выяснить, какую опасность для пациента и оператора представляет использование ультразвука.

В настоящее время невозможно выделить один или даже несколько физических параметров, которые служили бы в качестве адекватных количественных характеристик, позволяющих предсказать конечный биологический эффект.

В отсутствие адекватной информации, на основе которой должны быть установлены максимально допустимые дозы при применении ультразвука в медицине, было бы полезным выдвинуть некоторые критерии для правильного применения ультразвука. ряд критериев может быть обобщен следующим образом:

1. Оператор должен использовать минимальные интенсивности и экспозиции, позволяющие получить у пациентов желаемый клинический эффект;

2. Обслуживающий персонал не должен облучаться без необходимости;

3. Все процедуры должны выполняются хорошо обученным персоналом или под его руководством.

Если следовать этим рекомендациям, то ультразвук можно эффективно использовать в медицине с большой уверенностью в его безопасности. Известно, что при этом запускается цепь сложных физических и химических процессов. Внутриклеточные жидкости меняют электропроводность и кислотность, изменяется проницаемость клеточных мембран. Некоторое представление об этих событиях дает обработка крови ультразвуком. После такой обработки кровь приобретает новые свойства – активизируются защитные силы организма, повышается его сопротивляемость инфекциям, радиации, даже стрессу. Аналогичный эффект наблюдается при аутогемотерапии – вливании человеку небольшой порции его собственной крови.

Эксперименты на животных показывают, что ультразвук не оказывает мутагенного или канцерогенного действия на клетки – время его воздействия и интенсивность настолько незначительны, что такой риск практически сводится к нулю. Так что все опасения относительно вредного влияния ультразвука не имеют под собой почву. И, тем не менее, врачи, основываясь на многолетнем опыте использования ультразвука, установили некоторые противопоказания для ультразвуковой терапии. Это- острые интоксикации, болезни крови, ишемическая болезнь сердца со стенокардией, тромбофлебит, склонность к кровотечениям, пониженное артериальное давление, органические заболевания центральной нервной системы, выраженные невротические и эндокринные расстройства. После многолетних дискуссий, приняли, что при беременности ультразвуковое лечение назначать также не рекомендуется.