Медицинская акустика — раздел акустики, в котором достижения науки о звуках используются для создания приборов и технологий для диагностических и терапевтических целей. При этом для оценки состояния отдельных органов используются, как звуки, которые естественно генерируются в организме, так и звуки, генерируемые специальными устройствами и вводятся в организм извне. Определенные сведения относительно характерных направлений исследований в этой области можно найти на сайте Акустического института РАН. Медицинская акустика является составной фундаментальной подготовки врачей в рамках курсов медицинская и биологическая физика Систематическое описание направлений исследований, типичных приборов для применения в практической медицине представлен в энциклопедическом справочнике

Будучи тесно связанной с физикой, медицинская акустика методично должен устанавливать определенные общие закономерности относительно влияния акустических факторов на организм человека. Определенные выводы, основанные на обобщении конкретных наблюдений за пациентами, описано в этой статье. Однако, оценивая накопленный и обобщенный опыт, следует постоянно иметь в виду генетически определенные различия человеческих организмов. Разные лица могут проявлять большую разницу в реакции на одинаковые с физической точки зрения раздражители. Реакция на действие акустических факторов может существенно зависеть от психического состояния человека и даже от уровня осведомленности относительно определенных раздражителей. При оценке последствий воздействия на человеческий организм звуков и вибраций следует иметь в виду, что практически по всем акустическим факторам воздействия имеет место накопительный эффект, когда результаты действия существенно зависят от длительности воздействия и интенсивности действующих факторов. Важной также является то обстоятельство, что для каждого человека существует индивидуальный интегральный порог акустично- вибрационного воздействия, непревышения которого дает возможность организму полностью восстановиться после определенного времени пребывания вне зоны влияния негативных факторов.

Необходимость индивидуального подхода к оценке воздействия на человека различных факторов существует не только при анализе влияния звуков и вибрации. Формирование методик воздействия на пациента с учетом его генетического портрета и жизненной истории становится все более актуальной проблемой современной медицины.

Введение

В технологиях медицинской акустики используются звуки, покрывающие частотный диапазон инфразвука, слышимого звука и ультразвука. Звук является популярным и мощным средством в медицинской практике благодаря относительной дешевизне, неразрушаемое (неинвазивной) взаимодействия с живыми тканями, широкому диапазону практических применений, начиная от пассивного прослушивания к использованию высокоэнергетических импульсов для разрушения камней в почках. Наглядное изображение выделения частотных диапазонов для звуков и вибраций представлено на рисунке.

Здесь особо выделена область ультразвука. Но практически весь частотный диапазон до нескольких МГц является объектом исследований в медицинской акустике.

В общий раздел медицинская акустика следует отнести также значительный объем исследований, связанных с изучением воздействия на человеческий организм звуков и вибраций. В общем частотном диапазоне звуков, используемых в технологиях медицинской акустики целесообразно выделить четыре области:

  1. Инфразвук, звуковые волны с частотами ниже порога слышимости человеческого уха. Обычно это частоты меньше 20 Гц.
  2. Слышен звук с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.
  3. Низкочастотный ультразвук с частотами до 100 КГц.
  4. Ультразвук радиочастотного диапазона с частотами около 10 МГц

Звуки соответствующих диапазонов используются для решения различных задач медицинской практики и часто существенно отличаются по уровню интенсивности.

Устройства ввода акустической энергии в тело при активном сканировании используют принципы работы радаров или гидролокаторов (сонаров). Часто при их описании внимание концентрируют на частоте излучения. Однако более важно для понимания физики процессов локации использовать такую ​​характеристику, как длина волны. При этом важно иметь в виду следующие моменты:

  1. Ультразвук не может проявлять структуры, меньшие по размерам от длины волны.
  2. Рассеяния и затухания ультразвука зависит от длины волны и ее соотношение с характерными размерами рассеивателей.
  3. Характеристики озвученной зоны определяются соотношением длины волны и размеров излучателя.

Диагностическое использование звука

Диагностические процедуры в медицинской акустике базируются на регистрации звуков, возникающих в процессе жизнедеятельности организма. Такими звуками есть звуки дыхания, звуки сеця и звуки, генерируемые кровотоком. Использование для диагностики состояния легких и сердца звуков дыхания и сердечных звуков было предложено французским врачом Лаэннеком в начале 19 века. Он впервые использовал для прослушивания сердца больной скрученный цилиндром листок бумаги и затем создал широко известный прибор для аускультации — стетоскоп. Им же предложено и срок аускультация для этой процедуры. В процессе эволюции дыхательная система человека была оптимизирована с точки зрения минимизации энергозатрат в процессе дыхания. Поэтому интенсивность дыхательных звуков очень мала. Кроме того, частотные составляющие звуков дыхания и звуков сердца в значительной степени перекрываются, что требует большого опыта врача для принятия диагностических решений. Сама процедура аускультации сейчас используется и при измерении кровяного давления у человека.

Кроме звуков, генерируемых естественно в организме для диагностических целей используют звуки, искусственно генерируемых врачом при легком ударянни по телу пациента (некий аналог известной в акустике активной локации). Эта диагностическая процедура известна под названием перкуссия. Для диагностики дыхательного тракта используется также аускультативная процедура анализа звуки, регистрируемых на поверхности грудной клетки при произнесении определенных звуков пациентом.

Интересны исследования, направленные на использование интуитивно генерируемых звуков (крика младенца) для диагностики определенных заболеваний. Некоторые авторы считают возможным предусмотреть в дальнейшем проявления аутизма по анализу первого крика младенца. Более надежные результаты получают при наблюдении за криками новорожденных в течение первых месяцев жизни. Общая идеология исследований в этой области определяется выражением «Крик ребенка может быть окном в ее мозг». При анализе используют не только слышны составляющие крика, но и частотные составляющие вне слухового восприятия человека.

Методика определения состояния сердца, основанный на анализе звуков, генерируемые им систематизирована в рамках такого рздилу практической диагностики, как фонокардиография. Среди части лекарственного корпуса бытует мнение о том, что эта методика диагностирования потеряла актуальность в связи с развитием техники ехокрдиографии.Однако возможность наблюдать за движением поверхности сердца, в принципе, не дает возможности однозначно фиксировать причины изменений в характеристиках звуков сердца. Поэтому методы ехокрдиографии продолжают развиваться и сейчас с использованием новейших средств регистрации и обработки звуков. диагностическая значимость фонокрдиограмы определяется тем, что она содержит данные о той части спектра в звуках сердца, которая не воспринимается ухом врача. На рисунке представлены типичные записи нормальных и аномальных звуков сердца.

В последнее время установлено значительное диагностическую ценность такого показателя как вариация во времени сердечного ритма (турбулентность сердечного ритма).

Использование методов диагностики на основе анализа сгенерированных в организме звуков в значительной степени сдерживалось тем обстоятельством, что основным инструментом регистрации звуков было человеческое ухо, а основным устройством для обработки сигналов был мозг. В последнее время ситуация существенно изменилась в связи с появлением новых возможностей по использованию электронных средств регистрации звуковых сигналов и компьютерных методов их обработки. Это в значительной степени расширило возможности диагностических процедур в медицинской акустике. Анализа новых возможностей в использовании современных приборов в диагностике заболеваний легких посвященные ежегодные собрания ученых и медиков, которые организуются Международной ассоциацией звуков дыхания.

Среди новейших средств регистрации и обработки акустических сигналов следует указать на электронный стетофонендоскоп и на на специальный многоканальный компьютерный комплекс кора. Использование электронных средств нала принципиально новые возможности процесса аускультации. Прежде всего это возможность регистрации звуков без деформаций, которые вносятся механической системой стетофонендоскопа и особенностями восприятия звуков человеческим ухом. Длительное хранение информации на электронных носителях дает возможность учесть индивидуальные особенности пациента. Детальное описание возможностей приведены в. Новейшие средства регистрации и обработки информации позволяют осуществить процедуру визуализации звуков, что позволяет повысить надежность диагностики состояния респираторной системы. Типичные изображения звуков дыхания представлено на рисунке.

Для построения таких изображений используются алгоритмы построения спектрограмм (сонограмм). Зарегистрированные данные о звуках при нескольких циклов дыхания (в данном случае четыре цикла) после спектрального анализа представлены в виде цветных изображений. По горизонтали отложено время, по вертикали значения частоты. С помощью цвета возможно отразить интенсивность звука соответствующей частоты. Визуальное сравнение таких изображений для конкретного пациента с типичными «стандартными» изображениями для различных дополнительных звуков дыхания позволяет повысить надежность диагностической процедуры.

Диагностика с помощью ультразвука

Значительные возможности диагностики в различных областях медицины связаны с использованием ультразвука низкой интенсивности. Для проведения ультразвукового исследования создано большое количество аппаратов и устройств, которые постоянно совершенствуются. Длинный список различного типа ультразвуковых аппаратов приведены. На рисунке показан один из типичных приборов, используется ультразвуковой диагностики.

Звуковые волны в ультразвуковых аппаратах генерируются специальными излучателями, созданными из специальных материалов — пьезокерамика. Для управления направленностью излучения используются различные методы. В современных ультразвуковых устройствах используется техника фазированных антенных решеток. Для обеспечения эффективной передачи звуковой энергии от излучателя в человеческое тело используют специальные гели, акустические свойства которых близки к свойствам воды.

С использованием ультразвука формируются изображения сердца, печени, почек, желчного пузыря, груди, глаза и крупных кровеносных сосудов. Сейчас очень часто ультразвук используется для построения изображений плода в материнской утробе с целью установления размеров, проложения, пола плода и выявления определенных аномалий. Ультразвуковые изображения используются также при диагностике опухолей и управления такими процедурами, как пункционная биопсия, введение дренажей и и при внутриутробной корректирующих хирургии.

Основу информации для компьютерной обработки и последующей визуализации в установках ультразвуковой диагностики составляют ультразвуковые волны, отраженные на границах, разделяющих части тканей тела с различными акустическими свойствами. При анализе распространения ультразвуковых волн в неоднородной среде основную информацию о степени его акустической неоднородности дает разница вечин акустических импедансов отдельных частей среды. Величина акустического импеданса вычисляется по формуле, где плотность среды, а скорость звука в нем. Скорости звука в тканях человеческого тела, за исключением костей, не отличаются между собой и достаточно близки к скорости звука в воде. И все же разница в импеданс различных тканей достаточно значительна для достижения достаточного акустического контраста. В определенных случаях возможно использование специальных препаратов для усиления акустического контраста. Среди них видное место занимают препараты, создают систему микропузырьков, размеры которых позволяют им проникать в самые тонкие капилляры, и время до растворения достаточный для проведения тестирования. Техника использования таких препаратов достаточно сложная и эффективность тестирования существенно зависит от квалификации персонала. Для проведения тестирования используются ультразвуковые сигналы мегагерцового диапазона с интенсивностью звука (милливатт на квадратный сантиметр).

Возможность формировать на основе данных о рассеянный ультразвуковое излучение наглядных изображений области, в которой происходит рассеяние, была понятна достаточно давно. Соответственно срок звуковидение было введено в середине тридцатых годов 20 столлиття. Для получения таких изображений используются различные режимы работы ультразвуковых диагностических аппаратов и различные конструкции технических устройств. При характеристике ультразвуковых диагностических процедур такие определения, как двумерная (2D), трехмерная (3D) или четырехмерная (4D) диагностика. Это условные обозначения, указывающие на объемность изображения. 2D — диагностика наиболее распространенный и исторически первый вариант использования ультразвука. В этом случае получаем черно-белые плоские изображения, трактовка содержания которых возможно только для специалиста. 3D-диагностика дает возможность создать статическое трехмерное изображение. В случае 4D диагностики создается трехмерное изображение в реальном масштабе времени. Здесь время играет роль четвертого измерения.

Статические изображения используются при диагностике состояния мышц, сухожилий, суставов и многих внутренних органов. Для визуализации движения крови в сосудах, сердца человеческого зародыша расшифровка картин рассеянного ультразвука ведется по использованию эффекта Доплера. Современные методы обработки сигналов позволяют формировать как двумерные, так и трехмерные изображения. Процедуры ультразвуковой диагностики различных органов человека достаточно четко определены. Они предусматривают рекомендации относительно уровней интенсивности ультразвука, документирования результатов, правил подготовки пациентов для прохождения тестирования.

В Викискладе размещено большое количество ультразвуковых изображений, как статических, так и динамических. Приведенный фильм позволяет сформировать понимание возможностей современной ультразвуковой диагностики. В соответствии с пожеланиями автора здесь указано его имя.

Использование методов визуализации ультразвука дает возможность развить новые методы диагностики в медицине. Один из таких новых методов базируется на использовании Фотоакустическая эффекта. Этим термином определяется эффект излучения ультразвук живыми тканями при нагреве их лазерным лучом. Основная энергия ультразвукового излучения сосредоточена в области высоких частот, что позволяет значительно повысить разрешение построенных ультразвуковых изображений. Здесь приведены пример такого изображения, полученного при дослидженння меланомы.

Большую роль для развития практики ультразвукового диагностирования и терапевтического использования ультразвука в Украине играет Украинская ультразвуковой портал. Здесь размещен электронный журнал, обеспечивает обмен опытом между врачами и инженерами, и большой объем информации относительно технических средств, используемых в области медицинского ультразвука.

Содержательный обзор проблем, связанных с практическим использованием ультразвуковой диагностики с большим количеством конкретных изображений. Каждое из таких изображений достаточно подробно анализируется, что дает наглядную иллюстрацию специфики работы врача в процессе использования ультразвуковой диагностики при различных типах патологии.

Внутриутробная ультрозвуковая диагностика врожденных аномалий

Совершенствование технических средств генерации ультразвука и методов анализа рассеянных звуковых полей, использование методов построения трехмерных изображений позволили значительно расширить возможности диагностики заболеваний с использованием данных ультразвуковых исследований. Один из новых направлений в современной ультразвуковой диагностике связано с диагностикой врожденных анаомалий плода. Многолетний клинический опыт в этом направлении ультразвуковой диагностики обобщен в монографии. Достаточно важную информацию о возможности ультразвуковой диагностики аномалий дает частичный прелик розглчнутих в ней объектов диагностики:

  • аномалии центральной и периферической нервных систем,
  • черепные и шейные аномалии,
  • врожденные болезни сердца,
  • торакальные аномалии,
  • аномалии желудочно-кишечного тракта,
  • аномалии мочевого тракта.

Диагностика дефектов слуха у новорожденных

По данным исследований около 80% случаев нарушения слуха у детей возникает на 1-2 году жизни. Несвоевременное выявление нарушений задерживает начало лечения и со временем возможна потеря слуха. Диагностические процедуры выявления проблем со слухом у младенцев базируются на том факте, что новорожденный ребенок слышит. Причем, звуковая реакция наблюдается даже у недоношенных детей. В ответ на звуковое раздражение может возникать реакция испуга, гримаса плача, изменение дыхания, поворот головы в сторону источника звука.

При исследовании слуха у ребенка используют:

  • Кохлеопарпебральний эффект — в ответ на звуковое раздражение Зенице малыша сначала сужаются, а потом розширються.
  • Кохлеопупилярний рефлекс — в ответ на резкий звук на расстоянии 30 см от уха малыш закрывает глаза.

Диагностика состояния мышц

В процессе деформации мышц генерируются звуки, которые несут информацию о состоянии мышцы. Установление связей между характеристиками звуковых сигналов и состоянием мышечной ткани стало основой создания таких методик диагностики как фономиография (используются также термины акустическая миографии, звуковая миографии, механическая миографии).Звуки, генерируемые при сокращении мышц, имеют частотный диапазон от 5 до 50 Гц. Значительная часть информации сосредоточена в инфразвуковом диапазоне, что требует специальных методов регистрации и обработки звуковых сигналов. Анализ мышечных звуков дает важную информацию для диагностики различных функций, включая чувствительность мышц после физических упражнений, обезвоживание, повышенную гидрофильниисть, потребление кислорода.Большое количество научных публикайий относительно медицинского использования фономиографии приведены в обзорной работе

Терапевтическое использование звука

Звуки слышимого диапазона частот используются для осуществления вибрационного массажа органов дыхания человека. Разработан специальный прибор, который позволяет для каждого пациента индивидуально подобрать режим излучения звука на входе в дыхательную систему в диапазоне частот от 20 до 200 Гц. Вибромассаж позволяет повысить эффективность процедуры очистки легких от пыли.

Современная медицина накопила достаточно большой опыт в использовании такого специфического метода терапевтического использования звука, как музыкотерапия. Характерный пример использования музыкотерапии в лечении больных детей на фоне приема медицинских препаратов при лечении больных детей указано в работе: «… всем детям в зависимости от характера психоэмоциональных изменений проводились сеансы музыкотерапии — прослушивание фрагментов классических музыкальных композиций:« Свет луны »Дебюсси,« Серенада »Шуберта , произведений Моцарта, Листа, Шумана, Чайковского — по 0,5-1 часа 2-3 раза в неделю курсом на 10-15 дней «. При определенных условиях, однако, музыка может играть роль фактром, что вызывает серьезные признаки виброакустических заболеваний. Среди возможных пациентов с такими заболеваниями, прежде всего, указывают на лоск-жокеев ночных клубов. Однако угроза заболевания существует и для других музыкантов, работающих при высоких уровнях звукового нагрузки.

Терапевтическое использование ультразвука

Возможности терапевтического использования ультразвука было открыто в наблюдениях за использованием акустических сонаров для поиска подводных лодок во время второй мировой войны. Было установлено, что в поле интенсивного ультразвука нагреваются рыбы и даже ультразук может их убивать. Именно поэтому одно из первых терапевтических применений ультразвука было связано с использованием возможности глубинного прогрева живых тканей за счет поглощения ими энергии ультразвука. При этом использовался ультразвук с частотой около 3 МГц и излучаемой энергией 20 Вт.

Пример использования ультразвука для ускорения заживления ран приведены в.Наблюдение велось за травмированными ушами кролика, одно из которых было контрольным, а другое озарялось ультразвуком с различными режимами, но при сохранении общего среднего по времени интенсивности. Использовано три режима. Два из использованных режимов с интенсивностями 0.5 и 0.1 Вт на квадратный сантиметр четко указали на рост скорости заживления травмы. Режим по использованию относительно интенсивного ультразвука с интенсивностью 8 Вт на сантиметр квадратный привел к увеличению травмы во времени.

Терапевтическое использование ультразвука является направлением современной практической медицины, быстро развивается. Под эгидой Международного общества терапевтического ультразвука и фонда сфокусированного ультразвука начал издаваться электронный журнал со свободным доступом Journal of Therapeutic Ultrasound.

Одно из направлений ультразвуковой терапии базируется на использовании высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука. Соответствующими техническими средствами в малом объеме тела создается ультразвуковое возбуждения с энергией от 1000 до 10000 Вт / см2 (по сравнению с энергией порядка 0.1 Вт / см в диагностических ультразвуковых процедурах). В области такого высокоэнергетического возбуждения температура очень быстро превышает 50 градусов. При воздействии ультразвука в течение нескольких секунд в облученной ткани погибают клетки в объеме около 0,5 миллилитров без существенного повреждения окружающих клеток. Такая сложная технология может быть использована во многих случаях. Описание областей применения и особенности использования высокоинтенсивного ультазвуку подробно представлен в.

Значительные достижения в технологии генерации высокочастотного ультразвук, точности «прицеливания» сфокусированного ультразвука значительно значительно повысили интерес медикв к его использованию в клинической практике. Возможность осуществления локального перегрева ткани в четко определенных пределах позволяет применять высокоинтенсивных ультразвук для разрушения твердых злокачественных опухолей на различных органах, включая поджелудочную железу, простату, молочную железу и др. В поривнянни с обычными методами лечения раковых заболеваний использования инфразвука обеспечивает неинвазивность, отсутствие радиационного излучения и уменьшения числа осложнений после лечения. Авторы этой работы указывают на более чем 100 000 успешных случаев использования интенсивного ультразвука в онкологической практике по всему миру. Выражается уверенность, что в будущем высокоинтенсивных сфокусирован ультразвук будет играть значительную роль в практической онкологии.

В последнее время значительное внимание уделяется исследованиям возможностей использования интенсивного сфокусированного ультразиуку, как метода специфической хирургии. Интенсивно ведутся исследования возможностей использования ультразвука в частотном диапазоне от 650 до 710 КГц в хирургии мозга без раскрытия черепа. Для преодоления сложных проблем фокусировки ультразвука и передачи энергии внутрь мозга используют фазированные решетки излучателей с несколькими сотнями элементов. Наведение на цель осуществляется с помощью магнитно-резонансного томографа при низком уровне интенсивности ультразвука.

Ключевым фактором в лечении различных неврологических заболеваний является возможность безопасного преодоления гематоэнцефалического барьера. В нормальных условиях этот барьер «блокирует проникновение в ткани мозга веществ с массой большей 400 атомных единиц массы (а.е.м.). это затрудняет лечение определенных расстройств мозговой деятельности. Одним из возможных способов преодоления этого барьера является использование сфокусированного ультразвука по введению микропузырьков в кровь пациента

В медицинской литературе постоянно появляется информация о новых области использования интенсивного ультразвука в медицине. Так, в перечне достижений в практической медицине Израиля приведена информация о чрезвычайно тонкую успешную операцию на головном мозге с помощью концентрированного ультразвука.

Достаточно длинный перечень успешного клинического использования ультразвука в терапевтических целях приведены в сборнике Два основных раздела книги посвящены проблемам использования концентрированного ультразвука для удаления патологических измененных тканей, включая злокачественные опухоли, и розробуи техники доставки лекарств к определенным органам. В рамках этого второго раздела представлены результаты использования ультразвука для изменения проницаемости клеточных мембран для обеспечения возможности проникновения в клетку больших молекул.

Влияние звука и вибраций на человека

Одной из характерных черт изменений в условиях жизни и труда для современного человека является существенный рост вибрационного и звукового (шумового) загрязнения жизненного пространства. Если под влиянием вибраций человек находится при использовании транспортных средств или при выполнении определенных технологических операций в производственной деятельности, то под действием шумового воздействия она находится практически круглосуточно. Акустическая ситуация в навклишньому среде характеризуется как шумовое загрязнение.

Влияние инфразвука

При анализе влияния звука на человека следует различать три существенно различные ситуации. Прежде всего, следует отдельно рассматривать вопрос о влиянии инфразвука. Специфика его действия определяется тем, что человек не чувствует инфразвук своим слуховым аппаратом. Такая же ситуация имеет место, когда речь идет об изучении влияния ультразвука. В этих двух случаях влияние звука может проявляться другими органами чувств и эти ощущения могут субъективно НЕ связано с действием звука. Действие звуков слышимого диапазона четко фиксируется слуховым аппаратом человека. В связи с этим результаты действия звуков слышимого диапазона существенно зависят от психологического фактора, от настроения человека. Это обстоятельство существенно затрудняет формулировки объективных выводов о влиянии звуков слышимого диапазона. Рожденные влиянием слышимых звуков расстройства в человеческом организме определяются как психосоматические, или психофизиологические и изучаются такой отраслью медицины как психофизиология ..

Проблема оценки воздействия инфразвука на здоровье человека сейчас выглядит очень сложной. Огромное количество соображений, квазиспострережень, научно подобных трактовок возможных механизмов влияния инфразвука на человека создали атмосферу, в которой часто высказываются и воспринимаются частью мистические утверждения. Приведенные утверждения (как это часто делается со ссылкой на результаты исследований английских ученых) о том, что появление призраков является результатом действия инфразвука на психику человека, многократно повторяется в других публикациях. Вообще различным аспектам проблемы ультразвука посвящено огромное количество работ. В обзоре упоминаются 803 источника, значительная часть их которых посвящена медицинским аспектам ультразвука.

Длинный список негативных последствий действия инфразвука (нарушение сна, раздражение, головная боль, головокружение, тошнота, тахикардия и т.д.) приведены в. Практически такой же перечень последствий приведены и в украинском издании.

Резкий рост интереса к проблеме инфразвука стимулировалось публикациями французского исследователя Гавро в шестидесятых годах двадцатого века. Именно из его работ началось формирование длинного перечня проявлений негативного влияния инфразвука на человека. С тех пор было выполнено огромное количество исследований в этой области науки и ситуация начала постепенно меняться. Прежде всего серьезные критические замечания были высказаны в адрес обобщений Гавро, который использовал наблюдения не в инфразвуковом диапазоне, а в диапазоне, включавший низкочастотные слышны составляющие звуков. Именно такие диапазоны частот (1-100 Гц) указано и в цитируемых источниках по гигиене труда. Кроме того, в этих источниках речь идет о чрезвычайно высокую интенсивность звука (150-160 дБ), при которой элементы слухового аппарата человека просто физически разрушаются. С современными представлениями о влиянии инфразвука можно познакомиться в обзорной статье.Механизмы низкочастотного стимулирования внутреннего уха и физиологический отклик уши на низкочастотные стимулы подробно рассмотрен в В этом обзоре отдельно выделена проблема определения воздействия на человека звуков, генерируемых ветровыми электрическими станциями. В связи с ростом количества и мощности таких станций эта проблема становится все более актуальной. В современной литературе все чаще используется термин «синдром ветровых турбин» для характеристики воздействия на человека факторов, порождаемых ветровыми станциями. Объективные медико-физические исследования частично устраняют страхи относительно катастрофических последствий длительного пребывания человека в зоне действия генерируемых звуков, но в одночасье указывают на необходимость дополнительных исследований в этой области Основным недостатком многих публикаций по инфразвука является то, что обращают внимание только на частоту, а не давая информацию об интенсивности звука и продолжительность облучения. Поэтому появляются бессмысленные утверждения типа: «Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен».

Интенсивное развитие такой отрасли, как ветровая энергетика, стимулирует широкий фронт исследований влияния работающих ветровых станций на здоровье человека. Такие исследования ведутся во многих исследовательских центрах мира и обобщаются в отчетах со свободным доступом в Интернет. Обзор 19 таких отчетов, с формулировкой основного вывода по любому. представлен в публикации. Здесь представлены основные выводы исследований и указано электронные адреса всех цитируемых источников. Суммарный вывод проведенных исследований можно сформулировать в таком утверждении: Обзор литературных источников, печатаются после серьезной профессиональной экспертизы, не дает оснований для утверждений о наличии прямого воздействия ветровых станций на здоровье человека.

В последнее время появляются публикации, указывающие на существование нелинейных механизмов, обусловливающие эффекты более быстрой потери слуха при одновременном действии высокоинтенсивных слышимых звуков и инфразвука

Влияние звуков и шума слышимого диапазона

Окружающий шум с древнейших времен воспринимался как источник серьезных проблем для здоровья, вызывая нарушения сна, раздражительность, стресс, потерю слуха и т. Согласно документам Всемирной организации здравоохранения в указанный перечень следует добавить кардио проблемы, проблемы, связанные с ухудшением способности выполнять определенные операции и даже стимулирования антисоциального поведения. В связи с тем, что в большинстве случаев на организм человека осуществляется одновременное действие звука (шума) и вибраций, негативные последствия такого действия охватываются термином «виброакустические заболевания». Развитие техники, урбанизация, интенсификация технологических процессов и многие другие факторы формируют такую ​​среду обитания для человека, в котором она находится под постоянным воздействием звуков и вибраций. В связи с этим сформировалось понятие шумового загрязнения, как важного экологического фактора.

Систематизация данных о влиянии шума и вибраций на организм человека осуществляется с пониманием того, что проявления этого влияния существенно зависят от источников возмущения, частотного диапазона, общего состояния здоровья пациента, от его эмоционального состояния и от индивидуальных особенностей организма. Перечень эффектов воздействия шума и вибраций, приводимые в различных источниках, достаточно длинный и сами эффекты часто по-разному оцениваются разными авторами. Поэтому особое значение для формирования научного понимания воздействия шума и вибраций имеет доказательства неоспоримого связи между действием и результатом. Такая постановка задачи характерна, например, для обзорной работы. Рассматриваются такие проявления влияния шума на человека:

  1. Раздражение. Всемирной организацией здравоохранения этот эффект определен как важен. На раздражение под действием шума наиболее часто жалуются люди. Сложность его изучения обусловлена ​​тем, что акустические факторы лишь частично определяют его степень. Такие неакустични факторы как предыдущий опыт, способность к самоконтролю, ожидания негативного воздействия, чувствительность к шуму, злость.
  2. Сердечно-сосудистые расстройства.
  3. Стресс.
  4. Расстройство сна.
  5. Психологическое здоровье.
  6. Проблемы умственного развития.

Влияние ультразвука

Ультразвук низкой интенсивности, шо используется в диагностических процедурах считается сейчас нешкиддивим для человеческого организма. Однако, даже при общем восприняты такого утверждения, существуют рекомендации по ограничению количества ультразвукового обследования беременных женщин. Длительное воздействие высокоинтенсивного ультразвука вредна для человеческого организма.

При анализе воздействия ультразвука на живые ткани выделяют следующие эффекты:

  1. Механическое воздействие ультразвука. При незначительной интенсивности ультразвука имеет место определенный механический массаж ткани. Ультразвук высокой интенсивности (на уровне 1000 Вт на квадратный сантиметр) может вызвать разрушение тканей. Такой уровень интенсивности ультразвука достигается использованием эффектов концентрации волновой энергии и применяется в процедуре литотрипсии. В рамках такой процедуры осуществляется разрушения камней в почках и мочевых путях. В начале девяностых годов 20 века техника использования ударных волн была перенесена в другие области медицины, такие как гастроэнтерология и ортопедия. Были разработаны процедуры, получили название ударно-волновая терапия.
  2. Тепловой эффект ультразвука. За счет поглощения энергии волн может повышаться температура тканей. Повышение интенсивности может приводить к превышению порога безопасного нагрева и разрушения живых тканей.
  3. Химический эффект. Облучения ультразвуком может приводить к интенсификации химических реакций, к разрушению полимерных молекул, ускорение диффузных процессов.
  4. Эффект кавитации. При определенной интенсивности ультразвука в жидкости образуются газовые (паровые) пузыри. Их захлопывания вызывает значительное локальное повышение давления и температуры, что опасно для живых тканей.

Влияние вибраций

Вопрос о влиянии вибраций многоплановое. Длительное пребывание человека в условиях, когда тело в целом, или его отдельные части находятся под влиянием вибраций может обусловить появление симптомов, которые объединяются общим названием вибрационная болезнь. Прежде всего следует отметить влияние вибраций на руки людей, работающих с вибрационными инструментами. Вызванное вибрационным воздействием побеление пальцев является наиболее распространенным синдромом среди этой категории работников. Интенсивные вибрации могут вызвать зминм в сухожилиях, мышцах, костях и соединительных тканях и могут влиять на нервную систему.

Достаточно значительное количество синдромов может проявляться после длительного действия вибрации на организм человека в целом. Наиболее известным синдромом является так называемая морская болезнь. Она возникает при длительном воздействии вибраций в диапазоне частот от 0.1 до 0.6 Гц. Негативное влияние низкочастотных вибраций возникает не только у пассажиров морских лайнеров. Морской болезнью часто страдают пассажиры автомобилей, самолетов. На проявления и характер протекания морской болезни значительное влияние оказывают окружающие факторы (температура, запахи, свежесть воздуха) и психологическое состояние пациента.

Как это часто бывает при диагностике заболеваний и их лечении следует учитывать нелинейный эффект взаимодействия различных факторов. Чувствительность организма к вибрационным и звуковых раздражений может существенно зависеть от периода года, времени суток, настроения и т. Так же течение многих заболеваний может осложняться наложением вибрационных и акустических воздействий. Именно поэтому авторы содержательного обзора настоятельно рекомендуют врачам при диагностике и лечении пациентов интересоваться относительно их вибрационных и шумовых условий жизни.

Важные результаты исследований влияния звука и вибраций представлен в работе. Исследования проводились на клеточном уровне. При воздействии вибраций в частотном диапазоне стни Гц на клетки наблюдались значительные изменения в протекании обменных процессов. Результаты экспериментов показывают, что постоянное воздействие вибраций на организм на фоне других неблагоприятных факторов способствует ускорению процессов старения.

Изображения по теме

  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика
  • Медицинская акустика