Влияние ультразвука на организм человека - особенности воздействия и последствия

Ухо человека может улавливать такие звуки, частота которых варьирует в пределах от 16 до 20000 колебаний в течение секунды.

Инфразвук – это низкочастотная звуковая волна (то есть с частотой ниже 16 колебаний), ультразвук – высокочастотная звуковая волна с частотой свыше 20 тысяч колебаний. Они не воспринимаются человеческим слуховым аппаратом, и для их обнаружения требуется использование специальных приборов.

Именно огромное число исследований, в которых анализировались признаки звуковой волны и воздействие ультразвука способствовало возникновению предпосылок, позволивших использовать ультразвук в больших масштабах в различных промышленных отраслях, в выпуске отдельных лекарственных средств, в медицине, физике, современной военной технике, биологии, народном хозяйстве и повседневной жизни. Рассмотрим подробнее влияние на организм человека ультразвука.

Что такое ультразвук?

Влияние ультразвука и инфразвука на организм человека уникально. Ультразвук является звуковой волной с высокой частотой, которая может распространяться в твердых материалах, в жидкости и в газообразной среде, что обусловлено влиянием упругих сил. Происхождение ультразвука может быть как естественным, так и искусственным. Так, в природе существуют органы чувств, которые позволяют воспроизводить и получать колебания, сформированные ультразвуковой волной, например у дельфинов, летучих мышей, бабочек, китов, саранчи, кузнечиков, сверчков, отдельных видов рыб и птиц.

Благодаря этому они способны прекрасно ориентироваться в пространстве, включая ночное время, а также общаться с сородичами. Дельфины и киты могут посылать необходимые сигналы на десятки тысяч километров. Кроме того, ультразвук способны улавливать собаки и кошки. На интенсивность и скорость распространения ультразвука непосредственно воздействуют признаки того вещества, в котором он передается: если он удаляется от источника, находящегося в воздухе, то звук довольно быстро ослабевает. В жидкостях, а также при прохождении сквозь твердое вещество сила ультразвука уменьшается медленно. Каково действие на организм человека ультразвука?

Приборы для отпугивания животных и насекомых

Области лечения ультразвуком, его применения в промышленных процессах изучают специалисты с профильным образованием. В быту подобная информация обычно неинтересна. Обывателю ближе возможность избавиться от вредителей без химикатов, безопасным для близких средством. Таковым и является УЗ-оборудование. Оно работает бесшумно, с малым потреблением электроэнергии и при этом высокоэффективно в борьбе с разной напастью.

Особенности приборов для отпугивания ультразвуком кошек, крыс, собак и насекомых:

в основном требуют постоянного подключения к сети энергоснабжения;
на каждый вид живых существ, от которых хочется избавиться, нужно отдельное решение;
иногда люди все-таки слышат непрерывный писк, издаваемый оборудованием.

В любом случае не обходится без недостатков. На применение ультразвуковых отпугивателей дома негативно реагируют домашние животные (собаки, кошки, морские свинки и прочие). Иногда те же признаки чувствуют люди. Это головная боль, бессонница ночью, сонливость днем, раздраженность или общее угнетение нервной системы. Избавиться от таких последствий получится только после отключения прибора.

Отличие от обычного звука

От обычного звука он отличается тем, что распространяется во всех направлениях от источника. Ультразвук по сути своей является волной в форме узкого луча. Такие особенности позволяют применять его для исследования морского и океанского дна, обнаружения затонувших кораблей и подводных лодок, а также различных препятствий, находящихся под водой, и точного расстояния.

Но при распространении в воде ультразвуковые волны могут причинить вред тем организмам, которые в ней обитают. Под влиянием ультразвука у рыб нарушается чувство равновесия, они всплывают к поверхности воды вверх животом, и поэтому не могут принять свое нормальное положение. Если воздействие ультразвука интенсивное и продолжительное, превышает допустимые пределы, то в конечном итоге это станет причиной очень серьезных повреждений и даже смерти рыб. Если же его влияние временное, а интенсивность не слишком высокая, после прекращения его образ жизни и поведение рыб возвращаются в привычные рамки.

Понятие ультразвука

Изучали возможности применения ультразвука еще в XIX веке. Тогда сразу две группы ученых — из Англии и Франции занимались изучением распространения различных волн в воде. В 1883 году появился первый прибор, который работал в ультразвуковом диапазоне (свисток). Примерно в это же время братья Кюри разработали компактные пьезоэлектрические резонаторы. Чем и положили начало создания небольшого по размеру оборудования.

Исторические вехи в работе над аппаратами с ультразвуком:

1916 год — выпуск первого эхолота, основанного на кварцевых элементах;
1928 год — начало использования в дефектоскопии для выявления трещин, раковин;
1936 год — первые опыты по ультразвуковой сварке материалов;
1937 год — попытки применения для обнаружения опухоли головного мозга.

Начиная с 50–60 годов XX века свойства этого вида звуковых волн изучили настолько, что начали применять их буквально «везде». Например, создали аппараты чистки ультразвуком от загрязнений и старой покраски. Поверхность после такой обработки сохраняет первозданный вид, при этом для работы не требуются абразивные вещества. Схожая ситуация с включением ультразвука от крыс — грызуны уходят из помещения без применения отравляющих средств.

Влияние на организм человека ультразвука

Ультразвук воздействует на организм человека аналогичным образом. Во время проведения эксперимента в сложенную в форме чаши ладонь наливали воду, после чего испытуемый погружал ее в ультразвуковое пространство. При этом у него отмечались болезненные неприятные ощущения. Какое влияние ультразвука на организм человека, знают не все.

Стоит отметить, что сущность биологического влияния ультразвука до настоящего времени все еще не изучена до конца. Но с большей вероятностью оно основывается на локальных давлениях, возникающих в тканях, а также местном тепловом эффекте, который связан напрямую с поглощением энергии, происходящим при подавлении вибраций. Так как газообразная и жидкая среды способны отлично поглощать ультразвук, в то время как твердые вещества его проводят, скелетная система тела человека также представляет собой хороший проводник. Ультразвуковое воздействие в организме человека в первую очередь провоцирует появление термического эффекта, являющегося следствием энергетической трансформации волны ультразвука в тепло. Что еще нужно знать про ультразвук и его влияние на организм человека?

Ультразвуком называют механические колебания, распространяющиеся в упругих средах (жидкости, газе) и твердых телах. Воспринимается он с верхним порогом слышимости свыше 20 кГц, причем звуковое ощущение могут вызывать и более высокие частоты, но при очень высоких интенсивностях (120—145 дБ).

Предельно допустимый уровень (ПДУ) ультразвука — это уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ ультразвука не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных людей.

Допустимый уровень ультразвука в жилых и общественных зданиях — это уровень фактора, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к ультразвуковому воздействию.

Источники ультразвука — это все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

Контактная среда — среда (твердая, жидкая, газообразная), в которой распространяются ультразвуковые колебания при контактном способе передачи.

Источниками ультразвука на производстве являются оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических процессов, технического контроля и измерения, а также установки, при эксплуатации которых ультразвук возникает как сопутствующий фактор.

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания, генерируемые низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома.

Степень выраженности изменений зависит от интенсивности и длительности воздействия ультразвука и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выраженное снижение слуха. В случае продолжения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобретают более стойкий характер.

Требования по ограничению неблагоприятного влияния ультразвука на работающих и население

Запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.

В целях исключения контакта с источниками ультразвука необходимо применять:

• дистанционное управление источниками ультразвука;

• автоблокировку, т. е. автоматическое отключение источников ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, белья, медицинского инструментария и т. д., нанесения контактных смазок и др.);

• приспособления для удержания источника ультразвука или предметов, которые могут служить в качестве твердой контактной среды.

Для защиты рук от неблагоприятного воздействий контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах, а также от контактных смазок необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).

Ручные ультразвуковые источники должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц кисти и верхнего плечевого пояса оператора и соответствовать требованиям технической эстетики.

Поверхность ручных источников ультразвука в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м.град., что исключает возможность охлаждения рук работающих.

Для снижения неблагоприятного влияния ультразвука при контактной передаче в холодный и переходный период года работающие должны обеспечиваться теплой спецодеждой по нормам, установленным в данной климатической зоне или производстве.

Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, должны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаться в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.

Для защиты операторов, обслуживающих низкочастотные стационарные ультразвуковые источники, от электромагнитных полей необходимо проводить экранировку фидерных линий.

При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50 % рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва — десятиминутный перерыв за 1 — 1,5 ч до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5 — 2 ч после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации и т. п.

Общеукрепляющие процедуры (витаминизация, ультрафиолетовое облучение, комплексы гимнастических упражнений и др.) необходимо проводить и работающим в условиях воздействия низкочастотного воздушного ультразвука.

Для защиты работающих от неблагоприятного влияния воздушного ультразвука следует применять противошумы.

К работе с ультразвуковыми источниками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности.

Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу, и периодическим медицинским осмотрам в соответствии с приказом Министерства здравоохранения и социального развития РФ № 302н от 12.04.11 г.

Стимулирует кровообращение

Помимо этого, он становится причиной микроскопических растяжений и сжатий ткани (это называется микромассажем), а также стимулирует кровообращение. В связи с этим происходит улучшение функционирования разных тканей организма человека и кровотока. Кроме того, ультразвук может оказывать стимулирующее влияние на протекание процессов обмена и рефлекторно-нервное действие. Он способствует изменениям не только в органах, на которые воздействует, но также на другие органы и ткани.

Вред интенсивного влияния

При этом интенсивное и продолжительное влияние разрушает клетки и приводит к их гибели. Связано это с тем, что в жидкостях организма под воздействием ультразвука формируются полости (такое явление называется кавитацией), из-за чего происходит отмирание тканей. Волна ультразвука способна также разрушить многие микроорганизмы, а это способствует инактивации таких вирусов, как энцефалит либо полиомиелит. Влияние ультразвука на белок вызывает нарушение структуры составляющих его частиц и дальнейший их распад. Кроме того, он разрушает в крови эритроциты и лейкоциты, ее свертываемость и вязкость значительно повышаются, также происходит ускорение РОЭ. Волна ультразвука угнетающе воздействует на клеточное дыхание, снижает количество кислорода, потребляемого ею, становится причиной инактивации ряда гормонов и ферментов.

Так что влияние на организм человека ультразвука все же не очень хорошее.

Последствия для человеческого организма

Высокоинтенсивный ультразвук может вызвать такие последствия у человека:

— появление усиленного болевого синдрома;

— облысение;

— гемолиз;

— помутнение хрусталика и роговицы глаза;

— увеличение содержания молочной и мочевой кислоты, холестерина в крови;

— небольшие кровоизлияния в ряде органов и тканей организма;

— значительные дефекты со стороны слуха;

— патологическое формирование и разрушение костной ткани;

— разрушение нервных клеток и клеток Кортиева органа. Это основные заболевания, вызванные воздействием ультразвука.

В результате продолжительного влияния ультразвука появляются чрезмерная сонливость, головокружения, высокая утомляемость, симптомы вегетососудистой дистонии (расстройства сна, дефекты памяти, апатия, нерешительность, уменьшение аппетита, пугливость, склонность к состоянию депрессии и т. п.).

Где чаще всего применяется воздействие ультразвука на организм?

Нетермические эффекты

Нетермические эффекты ультразвука исследованы in vitro («в пробирке»). К ним относятся:

Увеличение скорости обратного развития воспаления;
Ускорение фибринолиза (то есть разрушения кровяного сгустка);
Стимуляция активности фибробластов (клетки соединительной ткани), активация биосинтеза белков, регенерации тканей, заживление переломов костей, активация ангиогенеза (роста новых сосудов);
Увеличение плотности коллагеновых фибрилл (компонент соединительной ткани);
Увеличение растяжимости сухожилий.

Использование ультразвука в области медицины

Терапевтическое влияние ультразвука обусловлено способностью его к проникновению в ткани, их прогреванию и микромассажу. Необходимо отметить, что ультразвук, вероятно, обладает рядом специфических особенностей воздействия, поскольку глубокое прогревание тканей достигается и посредством других методик, но положительный эффект в некоторых случаях наступает только после использования ультразвука.

С учетом рефлекторного механизма можно использовать ультразвук не только для того, чтобы он прямо воздействовал на эпицентр боли, но также для влияния косвенного.

Благодаря свойствам, указанным выше, ультразвук при ряде условий способен оказывать бактерицидное, спазмолитическое, противовоспалительное и болеутоляющее действие. Использование ультразвука может сочетаться с другими терапевтическими приемами. Из-за повышенной биологической активности необходимо соблюдать осторожность при лечении ультразвуком. Положительные результаты при его терапевтическом применении получены в ряде заболеваний. Очень эффективен он при лечении невралгий, миальгий, невритов ампутированных конечностей, периартритов, артритов и артрозов. Вреден ли ультразвук для человека, интересно многим.

Термические эффекты

Термические биоэффекты ультразвука связаны с его способностью при определенной его частоте изолированно повышать температуру того участка, на который направлено его воздействие. Степень повышения температуры зависит при этом от параметров ультразвука, характеристики тканей и степени кровоснабжения этой ткани.

Таким образом, положительные эффекты лечебного ультразвука заключаются в следующем:

Есть возможность нагревать структуры на глубине 8 см при необходимости глубокого воздействия;
Процедура ультразвукового воздействия на рубцовые ткани увеличивает их способность к заживлению;
Доказано, что местное повышение температуры на 1 градус Цельсия приводит к уменьшению мышечного спазма, боли, хронического воспаления и повышению кровотока на данном конкретном участке тела. Современное терапевтическое применение ультразвука:
Литотрипсия (разрушение камней в почках и желчном пузыре);
При опухолях различного происхождения (используется механизм разрушения ультразвуком сосудов, которые эту опухоль кровоснабжают);
Восстановление нервов при их повреждении (показано на примере травматического повреждения лицевого нерва);
Разрушение тромбов в сосудах;
Ускорение заживления переломов костей;
Ускорение заживления ран;
Фонофорез (использование ультразвука для доставки препаратов в источник поражения);

Таким образом, ультразвук используется в современной медицине не только для диагностики, но также и для лечения различной патологии. К сожалению, лечебные эффекты ультразвука на органы малого таза изучены мало и этот метод воздействия в гинекологии сейчас широко не используется, однако все полученные в мировой науке данные приводят ученых к необходимости поиска показаний для использования биологических эффектов ультразвука в гинекологии.

Общее воздействие

Общее воздействие ультразвука на человеческий организм подтверждается, в частности, тем, что при поражении ряда суставов зачастую достаточно ограничиться терапией какого-либо из них, поскольку при этом отмечается параллельное улучшение остальных суставов. Положительные результаты были получены при лечении с помощью ультразвука спондилитов, болезни Бехтерева, варикозных, вяло гранулирующих и трофических язв, облитерирующих эндартериитов.

Существуют отдельные указания о положительном использовании ультразвука при бронхиальной астме, язве двенадцатиперстной кишки и желудка, бронхоэктазиях, легочной эмфиземе, болезни Меньера и отосклерозе. Есть также наблюдения, которые свидетельствуют о том, что предварительное кожное озвучение усиливает эффективность облучения рентгеном.

Опасен ли ультразвук для человека

Вопрос о вреде ультразвукового облучения поднимают часто. В пример приводят обычную реакцию малышей на УЗИ-обследования — многие начинают ворочаться, пытаются закрываться ручками от излучения. Избегать мероприятия не рекомендуется, ведь за счет постоянной скорости ультразвука определяют расположение плода, отсутствие (наличие) у него врожденных заболеваний. Такие же разговоры возникают при обращении к услугам вроде удаления ультразвуком прыщей. Или лечения суставов, стоматита, язвы желудка.

Правда о вреде УЗ-излучения:

реальные негативные последствия возникают при длительном облучении;
болевые эффекты возникают только при превышении звукового давления уровня 90–120 дБ;
обследование и лечение ультразвуком противопоказано при некоторых заболеваниях.

Если применять технологии после консультации с лечащим врачом, проблем обычно не возникает. В быту же рекомендуется использовать приборы заводского изготовления, в которых обязательно учтены лимиты на мощность излучения.

Противопоказания к использованию ультразвука

Запрещается озвучивать половые органы, растущие кости, опухоли, сердечные области (это может стать причиной стенокардии). При гипертонической болезни, легочном туберкулезе, беременности, гипертиреозе, изменениях паренхиматозных органов использование ультразвука тоже противопоказано. Если применять его во все более широких масштабах, то необходимо организовать тщательное наблюдение за пациентами, которые контактируют с ультразвуком, чтобы выявить ранние симптомы заболевания и вовремя провести требуемые профилактические и лечебные мероприятия. Также есть данные о положительном влиянии ультразвука на некоторые формы неврита и рака. Но еще не определена с точностью ширина безопасной области между положительным и повреждающим воздействием.

Мы рассмотрели влияние на организм человека ультразвука.

Вреден ультразвук или нет?

Американский институт ультразвука в медицине на основе многочисленных исследований и экспериментальных работ сделал следующее заключение в 1993 году:

«Никогда не сообщалось о подтвержденных биологических эффектах у пациентов или лиц, работающих на приборе, вызванных ультразвуком, интенсивность которого типична для современных ультразвуковых диагностических установок. Хотя существует возможность, что такие биологические эффекты могут быть выявлены в будущем, современные данные указывают, что польза для больного при благоразумном использовании диагностического ультразвука перевешивает потенциальный риск, если таковой вообще существует».

Больше 16 лет прошло при частом повсеместном распространенном использовании ультразвука, а сообщений об отрицательных эффектах диагностического ультразвука нет. Важно отличать ультразвук, используемый в аппаратах для диагностики и другие виды ультразвука, который используется во многих сферах. Они отличаются по своим характеристикам.

Доступность, неинвазивность, высокая информативность, отсутствие противопоказаний и быстрота проведения — вот главные достоинства ультразвуковой диагностики.

Но УЗИ является составной частью обследования пациента. Заключение УЗИ не должно расцениваться самостоятельно, а лишь в совокупности с жалобами, осмотром, лабораторными данными и другими исследованиями. Врачи УЗД пишут свои заключения не для вас — пациентов, а для ваших лечащих врачей, которые и будут ставить окончательный диагноз и назначать лечение.

Информативность УЗИ высока, но много факторов влияют на точность диагностики: качество и класс аппаратуры, освещенность, подготовка и особенности телосложения самого пациента, ну и «глаз смотрящего».

Подготовка к УЗИ очень важна, но многие часто пренебрегают этим. В ваших силах помочь врачу.

Подготовка к УЗИ брюшной полости: за 2-3 дня до предстоящего исследования рекомендована лёгкая диета без употребления продуктов, усиливающих перистальтику кишечника и газообразование. Исключаются мучные изделия, черный хлеб, сырые овощи и фрукты, бобовые, молоко, соки, газированные и алкогольные напитки. Рекомендуется прием Эспумизана в течении 2 дней. Исследование проводится строго натощак: не пить, не есть (за исключением больных сахарным диабетом). Если исследование проводится во второй половине дня, разрешен лёгкий завтрак не позднее, чем за 6 часов до исследования.

Такая же подготовка потребуется если вам назначили УЗИ почек, надпочечников, органов малого таза, ведь газы в кишечнике и усиленная перистальтика могут мешать для исследования и этих органов.

Исследование мочевого пузыря, органов малого таза как у женщин, так и у мужчин через брюшную стенку потребует наполнения мочевого пузыря. Необходимо за час до исследования выпить 1 литр негазированной воды и не мочиться.

Не требуется подготовка при исследовании поверхностно расположенных органов (щитовидной железы, сосудов, слюнных желез, лимфатических узлов, грудных желез), сердца, мягких тканей, суставов.

При УЗИ молочных желез и органов малого таза у женщин сроки проведения исследования определяет лечащий врач. Если сроки врачом не оговорены, то исследование молочных желез рекомендуется проводить с 7 по 10 день менструального цикла. УЗИ можно делать так часто, как это будет необходимо в каждой конкретной ситуации.

Берегите себя!

Статья подготовлена Натальей Михайловной Механошиной.