Oddziaływanie

ultradźwięków z

materią

Ultradźwięki rozchodząc się w dowolnym
ośrodku są pochłaniane (ośrodek absorbuje
część energii fali)
Skutki:
–Efekt cieplny
–Efekt mechaniczny
–Efekt chemiczny
O wielkości pochłanianej energii zależy
natężenie fali i czas nadźwiękawiania
Prowadza w konsekwencji do
napromieniowania tkanek ultradźwiękami.

Efekt cieplny

• Drgania cząsteczek ośrodka, w którym

rozchodzi się fala ultradźwiękowa, dzięki
zjawisku tarcia wewnętrznego powodują
przetworzenie części energii drgań w
energię termiczna.

• Proces ogrzewania napromieniowanej

materii przez absorpcję energii
nazywa się diatermią.

• Przy diatermii ciepło nie jest

doprowadzane do układu z zewnątrz,
ale powstaje w samym układzie.

• Ta cecha diatermii jest podstawą

zastosowania efektów wywołanych
przez ultradźwięki w leczeniu chorób.

Kawitacje

• Powstawanie i rezonansowe pulsowanie

mikropęcherzyków gazu

• Mikropęcherzyki powstają gdy na skutej

rozchodzenia się fali dźwiękowej lokalne ciśnienie
osiąga wartości niższe od ciśnienia pary nasyconej.

• Pęcherzyki kawitacyjne mogą zbliżać się do siebie i

łączyć w większe dzięki mikroprzepływom i
zawirowaniom

• Pęcherzyki o odpowiednich rozmiarach wpadają w

rezonans z drganiami fali ultradźwiękowej

• Drgania ze względu na duża amplitudę mogą

prowadzić do mechanicznych uszkodzeń pobliskich
struktur biologicznych

Proces powstawania pęcherzyków

kawitacyjnych

• W miejscach występowania najmniejszego

ciśnienia tworzy się na krótko pusta przestrzeń z
rozpuszczonym w wodzie gazem i parą
rozpuszczalnika

• Przy ponownym wzroście ciśnienia kawerny

zapadają się (znikają lub stają się zarodkami dla
nowo powstających kawern)

• Efektem akustycznym zanikania kawitacji jest

szum, podobny do szumu gotującej się wody

• Natężenie dźwięku, konieczne dla powstania

pęcherzyków kawitacji, rośnie ze wzrostem
lepkości cieczy i maleje ze wzrostem ilości gazu
rozpuszczonego w cieczy

Podział kawitacji

• Trwałe – mogą istnieć nieskończenie długo
• Przejściowe – zapadają się w fazie nadciśnienia

przechodzącej przez nie fali ultradźwiękowej,

Efekty: uwalnianie się znacznych ilości energii

przejawiające się gwałtownym skoki temperatury.
Jest ona wynikiem dysocjacji cząsteczek wody i
powstania wolnych rodników które wchodzą w
reakcje chemiczne – toksyczne produktu
gwałtowny skok ciśnienia we wnętrzu
pęcherzyków i powstawanie hydrodynamicznej fali
uderzeniowej – niszczenie struktur biologicznych

Efekt chemiczny

• Wzrost szybkości reakcji

chemicznych

• Rozpad dużych cząsteczek, np.

białek

• Wzrost dyfuzji przez błony

półprzepuszczalne

• Zwiększenie jonizacji