- •Г.К.Ильич
- •Введение
- •Часть I механические колебания и волны
- •1. Гармонические колебания
- •1.1. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение
- •1.2. Энергия гармонического колебания
- •2. Затухающие колебания
- •2.1. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение
- •2.2. Декремент затухания и логарифмический декремент затухания
- •3. Вынужденные колебания
- •3.1. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение
- •4. Сложение гармонических колебаний
- •4.1. Колебания, происходящие вдоль одной прямой с одинаковыми частотами
- •4.2. Колебания происходят вдоль одной прямой с разными частотами
- •5. Разложение колебаний в ряд Фурье. Гармонический спектр сложных колебаний
- •6. Принципы использования гармонического анализа для обработки диагностических данных
- •7. Механические волны
- •7.1. Уравнение волны
- •7.2.Энергия волны, поток энергии волны, интенсивность. Вектор Умова
- •8. Эффект Доплера
- •9. Принципы использования эффекта Доплера для определения скорости движения крови
- •Контрольное задание
- •Часть I I акустика
- •1. Природа и классификация акустических волн
- •2. Физические характеристики звуковых волн и характеристики слухового ощущения
- •2.1. Интенсивность звука
- •2.2. Частота звуковых колебаний
- •2.3. Спектральный состав звуковых колебаний
- •3. Порог слышимости и порог болевого ощущения. Область слышимости
- •4. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости звука
- •5. Упрощенная биофизическая схема формирования слухового ощущения.
- •6. Отражение и поглощение акустических волн
- •7. Ультразвук и его медицинское применение
- •7.1. Получение ультразвука
- •7.2. Физические принципы ультразвуковой диагностики
- •8. Взаимодействие ультразвука с биологическим тканями. Терапевтическое и хирургическое применение ультразвука
- •9. Инфразвук
- •Контрольное задание
- •Частьiii физические основы гемодинамики
- •Основные гидродинамические понятия и законы
- •1.1. Линии тока и трубки тока
- •1.2. Условие неразрывности струи
- •1.3. Уравнение Бернулли
- •Методы определения вязкости жидкости
- •Некоторые особенности движения крови
- •2.1. Роль эластичности сосудов в системе кровообращения. Пульсовые волны
- •2.2. Распределение давления и скорости кровотока в сосудистой системе
- •Некоторые методы определения давления и скорости движения крови
- •Работа и мощность сердца
- •Контрольное задание
- •О г л а в л е н и е
- •Часть I I 26
- •Часть III 51
9. Инфразвук
Инфразвук - это механические волны с частотами менее 16 Гц .
Поскольку показатель поглощения акустических волн с уменьшением частоты уменьшается, то инфразвук обладает большой проникающей способностью и распространяется на большие расстояния. Инфразвук возникает при работе промышленных установок, транспортных средств и часто сопровождается слышимым шумом, что вызывает трудности в выделении из совокупности акустических волн собственно инфразвука.
Отмечено, что на организменном уровне воздействие инфразвуком вызывает комплекс нежелательных ощущений. Может наблюдаться головокружение, затруднение дыхания, боли в животе, чувство страха и др.
Первичные механизмы воздействия инфразвука на биологические объекты изучены недостаточно. Предполагается, что в основе этого воздействия лежат резонансные эффекты. Частоты собственных колебаний тела человека и его отдельных частей имеют значения, совпадающие с частотным диапазоном инфразвука. Это и создает условие для возникновения резонансных эффектов, возможно, обуславливающих реакцию организма на инфразвук.
Контрольное задание
1. Интенсивность звука частотой 5 кГц равна 10-9Вт/м2. Определить уровни интенсивности и громкости этого звука.
2. Уровень интенсивности звука от некоторого источника равен 60 дБ. Чему равен суммарный уровень интенсивности звука от десяти таких источников при их одновременном действии?
3. Уровень громкости звука частотой 200 Гц после его прохождения через стену понизился от 100 до 20 фон. Во сколько раз уменьшилась интенсивность звука?
4. Ультразвуковая волна из воздуха проходит в воду перпендикулярно поверхности воды. Какая доля от падающей ультразвуковой энергии распространяется в воде? Скорость распространения акустических волн в воде 1500 м/с , плотность воздуха 1,29 кг/м3.
5. Определите коэффициент отражения ультразвуковой волны на границе раздела мышца - кость. Считайте плотность кости 2 г/см3, мышцы - 1,2 г/см3. Примите скорость распространения акустических волн в кости равной 4 км/с, в мышце - 1,6 км/с.
6. Определите глубину нахождения инородного тела в мышечной ткани, если при ультразвуковой локации зафиксировано появление отраженного ультразвукового импульса через 20 мкс. Скорость ультразвука в мышечной ткани принять 1600 м/с.
7. Почему затруднена ультразвуковая диагностика состояния некоторых органов? Каких?
8. Для ультразвука частотой 3 МГц показатель его поглощения в мышечной ткани равен 0,7 см -1 . При какой толщине ткани интенсивность ультразвука уменьшается вдвое?
9. Для частоты 3 МГц показатель поглощения ультразвука равен 0,7 см-1, а для частоты 10 МГц - 7 см-1. Какую частоту предпочтительно использовать для ультразвукового исследования щитовидной железы, а какую - для исследования печени? Почему?
10. Почему отличается механизм фармакотерапевтического действия одних и тех же лекарственных веществ, вводимых с помощью инъекций и фонофореза?
Частьiii физические основы гемодинамики
Гемодинамика - наука, изучающая законы движения крови по сосудистой системе. Общие законы течения жидкости, изучаемые гидродинамикой, установлены в рамках классической физики и являются основой для описания сложных гемодинамических процессов в живом организме. Однако, сложная организация реальной системы кровообращения, специфические свойства движущейся крови, механические характеристики кровеносных сосудов и ряд других факторов приводят к значительным трудностям в задаче полного количественного описания движения крови в организме. В то же время только на основе количественных закономерностей системы кровообращения возможно глубокое понимание гемодинамических явлений, разработка методов диагностики и лечения целого ряда заболеваний.