Zastosowanie ultradźwięków w medycynie

Ultradźwięki stanowią część widma akustycznego o częstości ponad 16 kiloherców. Drgania takie są nieuchwytne dla słuchu ludzkiego, reagują jednak na nie pewne zwierzęta. Ultradźwięki powstają przy wszelkich silnych uderzeniach i wybuchach (obok dźwięków słyszalnych); wydawać i odbierać ultradźwięki potrafią nietoperze i liczne inne zwierzęta i owady.

Poziom współczesnej techniki pozwala sztucznie wytwarzać fale „głosowe“ o długości zbliżonej do długości fal światła widzialnego. Do sztucznego wytwarzania ultradźwięków służą specjalne przyrządy. Większość z nich działa na zasadzie zjawiska piezoelektrycznego.

Zjawisko to uwarunkowane jest właściwościami sieci krystalicznej tzw. soli Seignetta3) a także kwarcu, turmalinu i pewnych innych minerałów. Płytka, wycięta z kryształu, umieszczona w zmiennym polu elektrycznym, zaczyna pod jego wpływem bardzo szybko drgać.

Drgania płytki (wibratora) w piezoelektrycznym generatorze ultradźwięków posiadają bardzo małą amplitudę, jednak natężenie drgań dochodzi do kilku watów na 1 cm2. Dla porównania wskażemy, że natężenie drgań wytwarzanych przez najpotężniejszy głos śpiewaka w małej odległości nie przekracza 0,1 wata na 1 cm2. Drgania wibratora kwarcowego, zanurzonego w oleju, nie przekraczają kilku milionowych części centymetra. Przy tym olej nad wibratorem wznosi się, tworząc maleńką fontannę o wysokości kilku centymetrów.

Drobne ciało, gdy dostanie się w pole ultradźwiękowe, rozrywa się, gdyż fale działają w różny sposób na poszczególne jego części.

Przy działaniu ultradźwięków na ciecz, rozpuszczony w niej gaz wydziela się w postaci pęcherzyków. Wydzielaniu się gazów sprzyja wytwarzanie się chwilowo w cieczy pustych przestrzeni, w których gromadzi się gaz; woda zaczyna jak gdyby wrzeć. Dzięki temu powstają emulsje, które inną drogą było by trudno, albo wcale nie było by można wytworzyć.

Znany chirurg radziecki S. Spasokukocki, zaproponował dla przyspieszenia działania leczniczego kamfory, wprowadzanie jej bezpośrednie do krwi — dożylnie. W wodzie kamfora się nie rozpuszcza, natomiast zwykłych olejowych roztworów kamfory nie można wprowadzać do krwi, gdyż kropelki tłuszczu mogą zatkać włoskowate naczynia krwionośne. Toteż nadaje się tu jedynie „nadźwiękowiony“ roztwór olejowy kamfory stanowiący emulsję o niezmiernie drobnych kropelkach.

Prof. Niewiadomski próbował stosować podobną „nadźwiękowioną“ emulsję (naftową) do leczenia raka. Próby przeprowadzone przez niego na myszach dały obiecujące wyniki.

Zastosowanie w praktyce lekarskiej „nadźwiękowionych“ emulsji sulfidyny i streptocydu oddało duże usługi przy leczeniu rannych żołnierzy. Do gorących zwolenników nadźwiękowionych emulsji należał prof. M. Burdenko. Nowy emulsyjny preparat sulfidyno – streptocydowy, wytworzony w laboratorium prof. B. Sołowiowa korzystnie różni się od starych preparatów „nienadźwiękowionych“. Podstawowym składnikiem emulsji w nowym preparacie jest tran, który dzięki zawartości witaminy A ułatwia zabliźnianie się ran.

Obecnie w laboratorium prof. Sołowiowa pracuje się nad otrzymywaniem aerozoli (zawiesin odnośnych substancji w powietrzu) antybiotyków — bakteriobójczych preparatów typu penicyliny. Jedno ze stadiów rozdrobienia osiąga się przy pomocy ultradźwięków. Przy wdychaniu aerozolu lekarstwo dostaje się przez płuca do małego krwi obiegu i szybko trafia do centralnego układu nerwowego; jest to niezwykle korzystne przy infekcyjnych chorobach mózgu. Ponadto metoda wdychania pozwala na wprowadzanie preparatu w ciągu dłuższego okresu czasu i w sposób równomierny; dzięki temu udaje się utrzymać stałe stężenie preparatu w ustroju.

Przy pochłanianiu ultradźwięków przez ośrodek lepki, wydziela się duża ilość ciepła (temperatura oleju przy „nadźwiękowianiu“ podwyższa się o kilka stopni na minutę, wosk topi się). W ośrodkach sprężystych ultradźwięk rozchodzi się na znaczną odległość z niewielką stratą natężenia, a więc nie ogrzewa ośrodka. Przeprowadzono następujące doświadczenie. Trzymając termometr za zbiorniczek z rtęcią, drugi koniec termometru wprowadzono do fontanny nad wibratorem. Palce odczuwały przy tym silne gorąco mimo, iż termometr wskazywał zaledwie 25° — ultradźwięk przenosił się poprzez sprężyste szkło termometru i był pochłaniany dopiero przez skórę palców, gdzie przekształcał się w ciepło.

W organizmie ludzkim ośrodek lepki stanowią części miękkie, przeważnie tkanka tłuszczowa, mózg, wątroba; ośrodek sprężysty stanowią kości. W wyniku szczegółowych badań wyznaczono współczynniki pochłaniania ultradźwięku przez różne tkanki.