История УЗИ: med_history — LiveJournal

Один из соавторов блога, в числе прочего, трудится научным редактором нового портала о науке Indicator.Ru. Сегодня на сайте вышел материал об УЗИ с большой исторической частью, написанной Алексеем Паевским. Мы с удовольствием делимся этим материалом.

Немного истории

Прежде чем рассказать об истории появления ультразвукового исследования, нужно упомянуть два важнейших открытия, без которых этого метода не было бы.

Первым нужно вспомнить выдающегося итальянского естествоиспытателя и натуралиста Ладзаро Спалланцани, жившего в XVIII веке. Как и многие ученые того времени, он был весьма многосторонен: заложил основы современной метеорологии и вулканологии, провел процедуру ЭКО у лягушек и искусственного осеменения у собак. Кроме того, Спалланцани показал, что, если заткнуть летучей мыши уши, она не сможет ориентироваться в пространстве. Ученый предположил, что рукокрылые животные испускают некий не слышимый нами звук, улавливают его эхо и на основании этого ориентируются в пространстве. Так был открыт ультразвук.

Второе открытие было сделано человеком, прославившимся своей женой и исследованием радиоактивности, — нобелевским лауреатом Пьером Кюри. В 1880 году вместе со своим старшим братом Жаком он открыл эффект возникновения электричества в кристаллах, которые сжимаются, — пьезоэлектрический эффект. Именно он является основой детекторов ультразвука в аппаратах УЗИ.

Дальше пришлось ждать 1941 года, когда австрийский невролог Карл Фредерик Дюссик в сотрудничестве со своим братом Фредериком сделал первое ультразвуковое исследование мозга. Дюссик «обнаружил» опухоль и в 1947 году опубликовал свой метод под названием гиперфонографии. Правда, через пять лет оказалось, что Дюссик принял за опухоль отражение ультразвука от костей черепа.

Англичанин Джон Уайлд первым использовал УЗИ для определения толщины тканей кишечника в 1949 году. За эту работу его назвали «отцом медицинского УЗИ». Впрочем, «отцов УЗИ» было много. Как и вариантов ранних аппаратов: для некоторых исследований человека погружали в ванну с водой, для других — на несколько часов прижимали к пластиковой кювете. Было и много пионерских работ. Так, в 1958 году впервые при помощи УЗИ определили размер головки плода, чем положили начало акушерскому применению ультразвука.

Первый же современный аппарат, в котором сканер и приемник ультразвука находились в руке врача, появился в 1963 году в США. С тех пор началась эпоха современного УЗИ. Медицинскую аккредитацию на такие исследования стал выдавать с 1967 года Американский институт ультразвуковой медицины (AIUM): чтобы получить разрешение на практику, врачу-гинекологу (а первые клинические применения начались именно в акушерстве и гинекологии) приходилось выполнять не менее 170 исследований в год. Увы, СССР в этом сильно отставал: несмотря на первые диагностические опыты, выполненные еще в 1960 году, в практику советской медицины УЗИ стало внедряться лишь в конце 1980-х годов.

О том, каким было первое оборудование для УЗИ, как оно развивалось, а также какие возможности исследования внутренних органов этот метод диагностики предлагает сейчас, рассказал Николай Кульберг, руководитель отдела разработки средств медицинской визуализации ГБУЗ «Научно-практический центр медицинской радиологии ДЗМ», кандидат физико-математических наук.

От 1D к 2D

Первые ультразвуковые диагностические приборы появились в середине ХХ века. По современной классификации их можно было назвать 1D-УЗИ. Это значит, что на выходе врач получал не «картинку» исследуемого органа, а график, похожий на тот, что получается при работе сейсмографа. Такой тип визуализации данных называется «А-режимом», или «А-scan ultrasonography».

Интенсивность ультразвука, измеренного на разных глубинах тканей
Николай Кульберг

Датчик прибора по форме напоминал карандаш, а на торце «карандаша» находился плоский пьезокерамический чувствительный элемент. Приложив этот элемент к телу пациента, можно было получить информацию о столбике тканей по направлению датчика. Результат исследования (А-линия, A-Line) отображался на экране осциллографа примерно так, как это показано выше. Впрочем, даже такие невыразительные, абстрактные графики могли дать врачу очень важные диагностические сведения: например, на данном рисунке видно, как измеряется интенсивность ультразвука, отраженного на разных глубинах тканей. Так, на глубинах от 0 до 3 см звук отражается хорошо, кроме того, отражающие слои есть и на глубинах 5 и 6 см. Соответственно, зная строение исследуемого органа, врач может предполагать, от чего именно отражается ультразвук.

В 70-е годы ХХ века в конструкцию «одномерного» датчика было внесено важное изменение: теперь чувствительный элемент можно было поворачивать с помощью шагового электродвигателя, так как он был закреплен на шарнире. Вращение происходило внутри небольшой буферной камеры, заполненной жидкостью. Эту камеру прикладывали к телу пациента. Вращающийся датчик получал последовательно информацию из веерообразно расходящихся «лучей». Если полученные яркости отобразить на экране монитора, можно было получить двухмерное изображение тканей пациента, находящихся в одной плоскости. Данный метод исследования стали называть 2D-УЗИ, но более традиционно такую визуализацию называют «B-режим» (B-scan ultrasonography). Пример изображения внутреннего органа (левой почки) в В-режиме показан ниже. Если провести вертикальную линию по оси симметрии этого рисунка и построить график, то в результате получится линия, показанная на предыдущем рисунке (А-режим).

УЗИ левой почки
Николай Кульберг

Через некоторое время конструкция датчиков для двухмерного УЗИ была значительно усовершенствована. Вместо вращающейся головки научились применять так называемые фазированные датчики: поверхность такого датчика состоит из нескольких десятков или сотен элементов, каждый из которых излучает и принимает ультразвук отдельно от других. Здесь для изменения направления луча двигать ничего не надо — все управление осуществляется с помощью подачи электрических импульсов на разные элементы датчика с разными задержками. Сигналы, принятые разными элементами, также обрабатываются отдельно друг от друга. Благодаря этому получаются очень качественные B-изображения.

На этом принципе работает большинство современных ультразвуковых приборов. Основные типы датчиков: линейный, конвексный, секторный — представляют собой различные варианты фазированных решеток.

Тайна третьего измерения

Но если можно, пользуясь фазированным датчиком, отклонять луч в пределах одной плоскости, почему бы не сделать то же самое для перпендикулярной плоскости? Это и будет означать переход к третьему измерению. Этот переход произошел на рубеже 1990-х и 2000-х годов. Но здесь разработчики приборов УЗИ столкнулись со значительными техническими трудностями.

Представим, что для сканирования в одной плоскости требуется разделить датчик на 100 элементов. Сколько элементов понадобится для сканирования по еще одному измерению? Оказывается, 1002, то есть десять тысяч. К каждому такому элементу нужно подвести отдельный провод. Получится кабель такой толщины, что врач просто не сможет удержать его в руке.

Оценив эту трудность, разработчики на первых порах отказались от внедрения в практику двухмерных фазированных датчиков и пошли по хорошо известному пути механического сканирования. Снова в составе «флагманских» моделей приборов появились шарниры и шаговые двигатели, на которых вращался уже сложный фазированный датчик. Сканирование в одной плоскости было электронным, в другой — механическим. Такие датчики до сих пор можно встретить, они продаются в том числе и с новыми приборами.

Когда первый трехмерный датчик стал реальностью, обнаружилась еще одна трудность, связанная со временем получения одного объемного изображения. Скорость звука в теле человека примерно 1,5х105 см/с. Чтобы получить данные с глубины 15 см, приходится ждать 0,0002 секунды. На первый взгляд, это совсем немного. Тем не менее, когда мы переходим к двухмерному сканированию, нужно сделать порядка сотни таких одномерных сканов. Таким образом, один кадр B-изображения можно получить за две сотых секунды, то есть частота кадров будет не более пятидесяти кадров в секунду. А чтобы получить сотню B-сканов, нужных для построения объема, придется ждать уже две секунды. Повышение скорости сканирования стало предметом напряженных изысканий разработчиков во всем мире. Так, пользуясь электронным сканированием только по одной координате удалось повысить скорость сканирования примерно в десять раз за счет так называемого многолучевого сканирования, получаемая при этом частота составляла 5 объемов в секунду. Это было уже полноценное 3D-УЗИ, ведь, пользуясь этим способом, можно получать реалистичные трехмерные изображения. На рисунке ниже показан пример трехмерной реконструкции плода.

Пример трехмерной реконструкции плода
ginekology-md.ru

Спасти ситуацию помогли двухмерные фазированные датчики. Чтобы уменьшить число проводов в кабеле датчика, внутрь самого датчика поместили целый высокопроизводительный компьютер, который «сжимает» полученные данные и пересылает их в закодированном виде по относительно тонкому кабелю. Благодаря этому удается получать частоту несколько десятков «объемов» в секунду. А этого уже достаточно, например, для полноценной визуализации сердца в реальном времени. Поскольку к трем пространственным измерениям добавляется полноценное четвертое, время, эти технологии получили название 4D-УЗИ. С их помощью можно строить полноценное изображение клапанов сердца в режиме реального времени. Его примери приведен ниже.

А что на практике?

Сегодня процедура ультразвукового исследования, в том числе в формате 3D и 4D, проводится достаточно быстро и эффективно: внутренние органы можно увидеть с разрешением менее миллиметра. «Разрешение УЗИ системы зависит от рабочей частоты датчика и глубины, на которой находится исследуемый орган, — рассказывает Николай Кульберг. — Для абдоминальных исследований на частоте 3,5 МГц разрешение на средней глубине десять сантиметров составляет примерно три миллиметра. Для щитовидной железы датчик частотой 7,5 МГц может дать разрешение порядка полумиллиметра на глубине три сантиметра. Кардиодатчик на частоте 3 МГц и на глубине десять сантиметров покажет разрешение пять миллиметров». Что касается скорости получения изображений, то современные УЗИ-аппараты позволяют делать это за считанные минуты.

«На современных УЗ-аппаратах Philips c технологией xMATRIX получить 3D/4D изображение можно за 2-4 секунды, на приборах с механическими датчиками — за 10-14 секунд. Поиск удобной области сканирования, обработка полученных результатов и экспорт изображений занимают дополнительное время, таким образом, исследование может длиться до 20-30 минут», — рассказала Евгения Добрякова, старший специалист подразделения Philips «Ультразвуковые системы».

Куда дальше?

Впрочем, несмотря на все успехи в развитии УЗИ-аппаратов, предел совершенства их работы еще не достигнут. «О путях улучшения двумя словами сказать не получится, потому что это предмет очень сложных научных изысканий в разных областях — от физики и электроники до цифровой обработки сигналов. Здесь постоянно трудятся тысячи исследователей, и каждый год им удается показать какие-то заметные улучшения», — рассказывает Николай Кульберг. Кроме того, разработчики продолжают совершенствовать и аппараты для двухмерного УЗИ, так как далеко не всем врачам нужна объемная картинка.

Помимо совершенствования УЗИ, перед учеными стоят и иные задачи. «Сейчас на повестке дня исследователей во всем мире стоит вопрос создания так называемой УЗ-томографии (УЗТ) по аналогии с хорошо известной компьютерной томографией (КТ) на основе рентгеновского сканирования образца по отдельным слоям, — рассказывает Владимир Кукулин, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела физики атомного ядра и главный научный сотрудник лаборатории теории атомного ядра НИИЯФ МГУ. — Создание УЗТ было бы поистине революционным шагом в медицине, сейсмологии и в других сферах, так как позволило бы заменить во многих случаях нежелательное рентгеновское облучение тела, причем многократное, на простое и совершенно безвредное УЗ-сканирование. Однако развитие УЗТ требует очень большого объема вычислений, которые нужно произвести за относительно небольшое время медицинского обследования пациента. Сделать это можно, только применив принципиально новую технологию вычислений на основе сверхбыстрого графического процессора. Эти работы сейчас только разворачиваются.

Второе чрезвычайно интересное новое направление — технология уничтожения опухолей и разрезания внутренних тканей тела с помощью направленного ультразвука. Это направление сейчас формируется под названием хирургии XXI века».

Авторы: Алексей Паевский, Яна Хлюстова

Следить за обновлениями нашего блога можно и через его страничку в фейсбуке и паблик
вконтакте

История появления УЗИ в медицине

18 марта 2012 г.

УЗИ — ультразвуковое исследование — метод диагностики, который на сегодняшний день является одним из основных инструментов современной медицины и применяется практически во всех её областях. Будучи довольно молодым методом, УЗИ диагностика совершила настоящий переворот, обеспечив врачей мощным, быстрым, безопасным, информативным и достоверным инструментом обследования пациентов для выявления широкого круга заболеваний.

Но как ультразвук попал в арсенал медиков и что этому предшествовало? Об этом и расскажет этот небольшой обзор.

Открытие ультразвука и пьезоэлектриков

С давних времён учёные-исследователи в области физики, математики, материаловедения, позднее в электронике, пытались проникнуть за грань материального.

Ещё Леонардо да Винчи в XV веке погружал в жидкость трубку, пытаясь определить движение и скорость движущихся навстречу друг другу кораблей. Так со временем появился ультразвук, которым стали пользоваться во многих сферах, с том числе в медицине, сначала в диагностике, а затем и в лечении. Что же такое ультразвук? Ультразвук – это упругие колебания с частотами выше диапазона слышимости человека (20 кГц), распространяющиеся в виде волны в газах, жидкостях и твёрдых телах или образующее в ограниченных областях этих сред стоячие волны.

В XIX веке ультразвук произвёл настоящий бум в среде исследователей, объединив усилия учёных различных областей. Например, швейцарский физик Жан – Даниел и математик Чарльз Штурм, занимаясь проблемами скорости звука в воде, внесли немалый вклад в развитие гидролокатора. Учёный Калладон в результате своих экспериментов сумел определить скорость звука в воде. Благодаря этому родилась гидроакустика.

В конце XIX века, в 1877 году, Джон Уильям Струтт разработал теорию звука, которая и явилась основой науки об ультразвуке. Тремя годами позже открытие учёных Пьера и Жака Кюри привело к развитию ультразвукового преобразователя. Их открытие пьезоэлектриков стало основой современного ультразвукового оборудования.

В XX веке исследования в области ультразвука были продолжены. Благодаря «сверхзвуковому рефлектоскопу», разработанному в первой половине 20 века учёными Спроулом, Фаярстоуном и Спер стало возможным обнаруживать дефекты в металле, что нашло своё применение в промышленности.

Во второй половине XX века учёные – исследователи Генри Хугес, Кельвин, Боттомли и Баярд изготовили металлический дефектоскоп, а Том Броун с Яном Дональдом разработали первую в мире контактную ультразвуковую машину. Кроме этого, Яну Дональду принадлежит заслуга в исследовании клинических областей использования ультразвука.

Гидролокация

Вначале следует пояснить, что же такое гидролокатор. Гидролокатор – это прибор, который обнаруживает объекты, находящиеся под водой, при помощи эха. Гидролокационная установка обладает приёмником, который принимает эхо на себя и информирует о предметах, находящихся под водой. Таким образом, благодаря учёным Элру Бэму (Австрия-1912г.), Левису Ричардсону (Англия – 1912 г.), Реджинальду Фессендену (США — 1914 г.), создавшим в разное время и в разных странах эхолоты – гидролокаторы, стало возможным обнаружение айсбергов, что спасло тысячи человеческих жизней. Гидролокационные установки нашли своё применение в военной промышленности (например, для обнаружения подводных лодок), в речной и морской (для определения возможных препятствий, затонувших кораблей), в тяжёлой промышленности (для поисков залежей нефти) и т.д.

Выдающееся открытие в 1928 году в области ультразвукового дефектоскопа принесло признание русскому учёному С. Я. Соколову.

Первые опыты применения ультразвука в области медицины

Широкое применение ультразвук нашёл в области медицины как метод диагностики — УЗИ. По словам Яна Дональда, сказанным в 70-десятые годы, «медицинский гидролокатор весьма внезапно вырос и достиг совершеннолетия; фактически, его всплеск роста в пределах последних нескольких лет был почти взрывом». А начиналось это в далёкие пятидесятые годы 20 века. Американцы Холмс и Хоур, используя достижения в технических областях, первыми сканировали человека, погружая его в бак, изготовленный из башни от самолёта В29, с дегазованной водой, пропуская ультразвук вокруг оси 360 градусов, что и стало первой томограммой.

Открытие Йаффе привело к тому, что Тернер из Лондона, Лекселл из Швеции и Казнер из Германии использовали ультразвук для энцифалографии срединной линии головного мозга в целях обнаружения гематом, полученных в результате травмирования.

Инге Эдлер и Карл Хеллмут Герц стали пионерами в области эхокардиографии (ультразвуковой кардиографии).

В 1955 году Яном Дональдом и доктором Барром были проведены первые исследования опухолей, твёрдой и кистозной. При поддержке Яна Дональда инженер Том Браун создал прибор Mark 4, который дифференцировал твёрдые и кистозные опухоли, чем сумел спасти человеческую жизнь.

Интерес к УЗИ и ультразвуковой технике постоянно растёт, так как он проникает во все сферы человеческой деятельности.

история развития и современные методы ультразвуковой диагностики

Современным пациентам сложно представить, что ещё не так давно медики обходились без такого метода диагностики, как ультразвуковое исследование. Ультразвук произвёл настоящую революцию в медицине, наделив врачей высокоинформативным и безопасным способом обследования пациентов.

Всего за каких-то полвека, которые насчитывает история ультразвуковой медицины, УЗИ стало главным помощником в диагностике большинства заболеваний. Как же появился и развивался этот метод?

Первые исследования ультразвуковых волн

О наличии в природе звуковых волн, не воспринимаемых человеком, люди догадывались давно, но открыл «невидимые лучи» итальянец Л. Спалланцани в 1794 г., доказав, что летучая мышь с заткнутыми ушами перестаёт ориентироваться в пространстве.

Первые научные опыты с ультразвуком стали проводиться еще в XIX в. Швейцарскому учёному Д. Колладену в 1822 г. удалось вычислить скорость звука в воде, погружая в Женевское озеро подводный колокол, и это событие предопределило рождение гидроакустики.

В 1880 году братья Кюри обнаружили пьезоэлектрический эффект, возникающий в кварцевом кристалле при механическом воздействии, а спустя 2 года был сгенерирован и обратный пьезоэффект. Это открытие легло в основу создания из пьезоэлементов преобразователя ультразвука – главного компонента любого УЗ-оборудования.

XX век: гидроакустика и металлодетекция

Начало XX века ознаменовалось развитием гидролокации – обнаружения объектов под водой при помощи эха. Созданием первых эхолотов мы обязаны сразу нескольким учёным из разных стран: австрийцу Э. Бэму, англичанину Л. Ричардсону, американцу Р. Фессендену. Благодаря гидролокаторам, сканировавшим морские глубины, стало возможным находить подводные препятствия, затонувшие корабли, а в годы I мировой войны – вражеские субмарины.

Еще одним ультразвуковым направлением стало создание в начале 30-х годов дефектоскопов для поиска изъянов в металлических конструкциях. Своё место УЗ-металлодетекция нашла в промышленности. Одним из основателей данного метода стал российский учёный С.Я. Соколов.

Методы эхолокации и металлодетекции заложили фундамент для первых экспериментов с живыми организмами, которые и проводились приборами промышленного назначения.

Ультразвук: шаг в медицину

Попытки поставить ультразвук на службу медицине относятся к 30-м годам XX века. Его свойства начали применять в физиотерапии артритов, экземы и ряда других заболеваний.

Опыты, начавшиеся в 40-е годы, были направлены уже на использование УЗ-волн в качестве инструмента диагностики новообразований. Успехов в исследованиях достиг венский психоневролог К. Дюссик, который в 1947 году представил метод, названный гиперсонографией. Доктору Дюссику удалось обнаружить опухоль мозга, замеряя интенсивность, с которой ультразвуковая волна проходила сквозь череп пациента.

Именно этот учёный считается одним из родоначальников современной УЗ-диагностики.

Настоящий прорыв в развитии УЗД произошел в 1949 году, когда учёный из США Д. Хаури сконструировал первый аппарат для медицинского сканирования. Это и последующие творения Хаури мало напоминали современные приборы. Они представляли собой резервуар с жидкостью, в которую помещался пациент, вынужденный долгое время сидеть неподвижно, пока вокруг него передвигался сканер брюшной полости – сомаскоп.

Примерно в это же время американский хирург Дж. Уайлд создал портативный прибор с подвижным сканером, который выдавал в режиме реального времени визуальное изображение новообразований. Свой метод он назвал эхографией.

В последующие годы УЗИ-сканеры совершенствовались, и к середине 60-х годов они стали приобретать вид, близкий к современному оборудованию с мануальными датчиками. Тогда же западные врачи начали получать лицензии для использования в практике метода УЗД.

УЗД в советской медицине

Эксперименты по применению ультразвука проводились и советскими учеными. В 1954 году в институте акустики Академии Наук СССР появилось специализированное отделение, возглавляемое профессором Л. Розенбергом.

Выпуск отечественных УЗИ-сканеров был налажен в 60-е годы в НИИ инструментов и оборудования. Учёные создали ряд моделей, предназначенных для применения в различных медицинских сферах: кардиологии, неврологии, офтальмологии. Но все они так и остались в статусе экспериментальных и не получили «места под солнцем» в практической медицине.

К тому моменту, когда советские врачи начали проявлять интерес к ультразвуковой диагностике, им уже приходилось пользоваться плодами достижений западной науки, поскольку к 90-м годам прошлого века отечественные разработки безнадёжно устарели и отстали от времени.

Современные технологии в УЗИ

Методы ультразвуковой диагностики продолжают активно развиваться. На смену обычной двухмерной визуализации приходят новые технологии, позволяющие получать объёмную картинку, «путешествовать» внутри полостей тела, воссоздавать внешний вид плода. Например:

1. Трёхмерное УЗИ – создаёт 3D изображение в любом ракурсе.
2. Эхоконтрастирование – УЗИ с применением внутривенного контраста, содержащего микроскопические газовые пузырьки. Отличается повышенной точностью диагностики.
3. Тканевая, или 2-я гармоника (THI) – технология с улучшенным качеством и контрастностью изображения, показана пациентам с избыточным весом.
4. Соноэластография – УЗИ с применением дополнительного фактора – давления, помогающего по характеру сокращения тканей определять патологические изменения.
5. Ультразвуковая томография – методика, аналогичная по информативности КТ и МРТ, но при этом совершенно безвредная. Собирает объёмную информацию с последующей компьютерной обработкой изображения в трёх плоскостях.
6. 4 D– узи – технология с возможностью навигации внутри сосудов и протоков, так называемый «взгляд изнутри». По качеству изображения похоже на эндоскопическое исследование.

Кратко об истории развития метода ультразвуковой диагностики

Скажу Вам честно: когда я занималась наполнением сайта полезной  информацией, наибольшую трудность во мне вызвали статьи именно по ультразвуковой диагностике. Я никак не могла понять, о чем написать. Не от того, что мне нечего сказать. Скорее наоборот. Я слишком много могу рассказать на эту тему. Но будет ли Вам это интересно так же, как и мне…Со мной то все давно понятно: я —  фанат и слуга ультразвуковой диагностики, мне снятся черно-белые картинки из УЗ-аппарата по ночам и я жадно посещаю все возможные конференции, что бы узнать что-то новое. Но будет ли интересно Вам знать, как все начиналось, на чем основан принцип ультразвукового исследования? Я не знаю. Однако, после долгих раздумий, я решила, что этот раздел должен быть. Даже, если он будет интересен единицам из Вас, то я уже пишу эту статью не зря. Я расскажу Вам, как всё начиналось…

    Что такое ультразвук 

Итак, для начала поговорим об ультразвуке. Что же такое звук?
Звук – это упругие колебания, распространяющиеся в виде волны в газах, жидкостях и твёрдых телах или образующее в ограниченных областях этих сред стоячие волны. Для нас звук – это даже скорее то,  как эти волны воспринимает организм с помощью органов чувств. Что бы охарактеризовать волну, используют два показателя: длина и частота. Частота волны измеряется в Герцах, где 1 Гц — это одно колебание в секунду.

У всех живых существ диапазон слышимых частот разный. Например, в нижнем пределе слышимости, многих уверенно обходит слон, различающий звук частотой от одного герца, так что он может тайно от людей переговариваться с сородичами. А вот в верхнем пределе слышимости лидируют зубатые киты. Максимум слухового восприятия у них составляет 120-140 кГц. Собака может слышать звук до 30 ,а иногда и 70 кГц, а нижний порог звукового диапазона у кошек равен 30 Гц, верхний — 60-65 кГц, причем у 10-дневных котят верхняя граница еще выше — 100 кГц. Мыши общаются между собой на частоте 40кГц.  Кошки без труда улавливают эти «мышиные переговоры» и всегда располагают точной информацией, когда мышка собирается покинуть свою норку. Человек слышит звуки от 20Гц до 20кГц. Так вот,  упругие колебания с частотами выше диапазона слышимости человека называются ультразвуком.

От чего же распространяются звуковые волны? Если любое тело, например, наши голосовые связки или струна музыкального инструмента, начинает вибрировать, то давление на молекулы окружающего воздуха то усиливается, то ослабевает. Эти колебания начинают распространяться в виде волны чередующихся областей повышенного и пониженного давления.

История открытий

С давних времён учёные-исследователи в области физики, математики, материаловедения, позднее в электронике, пытались проникнуть за грань материального. Ещё Леонардо да Винчи в XV веке погружал в жидкость трубку, пытаясь определить движение и скорость движущихся навстречу друг другу кораблей. В XIX веке ультразвук произвёл настоящий бум в среде исследователей, объединив усилия учёных различных областей. Например, швейцарский физик Жан – Даниел и математик Чарльз Штурм, занимаясь проблемами скорости звука в воде, внесли немалый вклад в развитие гидролокатора. Учёный Калладон в результате своих экспериментов сумел определить скорость звука в воде. Благодаря этому родилась гидроакустика.В конце XIX века, в 1877 году, Джон Уильям Струтт разработал теорию звука, которая и явилась основой науки об ультразвуке. Тремя годами позже, в 1880 году,  открытие учёных Пьера и Жака Кюри привело к развитию ультразвукового преобразователя. Они открыли пьезоэлектрического эффекта. Заключается он в том, что при механической деформации некоторых кристаллов, между их поверхностями возникает электрическое напряжение. Это прямой пьезоэлектрический эффект. Существует и обратный пьезоэлектрический эффект, когда под действием электрического поля возникает механическая деформация.
Именно этот эффект используется в ультразвуковом исследовании. На пьезоэлементы датчика подается ток, который  преобразуется в механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Пучок ультразвуковых волн распространяется в тканях организма, часть его отражается и возвращается обратно к пьезоэлементу, где под действием ультразвука возникает электрический заряд. Таким образом, пьезоэлемент датчика служит попеременно то передатчиком, то приемником ультразвуковых волн.

Изначально пьезоэлектрический эффект использовали для обнаружения подводных объектов и измерения расстояния до них, то есть для гидролокации. Особенно эти разработки стимулировала гибель «Титаника». Через месяц после этого события был выдан первый патент на подводный гидролокатор. Первая рабочая гидролокационная УЗ-система SОund Navigation Аnd Ranging (SONAR) была сконструирована в США в 1914 году. Его использовали для обнаружения германских подводных лодок во время первой мировой войны.

В XX веке исследования в области ультразвука были продолжены. Благодаря «сверхзвуковому рефлектоскопу», разработанному в первой половине 20 века учёными Спроулом, Фаярстоуном и Спер стало возможным обнаруживать дефекты в металле, что нашло своё применение в промышленности. Во второй половине XX века учёные – исследователи Генри Хугес, Кельвин, Боттомли и Баярд изготовили металлический дефектоскоп, а Том Броун с Яном Дональдом разработали первую в мире контактную ультразвуковую машину. Кроме этого, Яну Дональду принадлежит заслуга в исследовании клинических областей использования ультразвука.

Эффект Допплера

Очень важным моментом в истории ультразвука в медицине, да и не только, стало открытие австрийским математиком и физиком Кристианом Допплером эффекта, названного в его честь, который заключается в изменении частоты волн при отражении от движущегося объекта. Этот сдвиг частоты пропорционален скорости движения структур и зависит от направления их движения: если движение направлено в сторону датчика, то частота увеличивается, если от датчика — уменьшается.

Ультразвук в медицине

В медицине ультразвук вначале использовали только как метод лечения артритов, язвенной болезни желудка, астмы и т.д. Было это в начале тридцатых годов прошлого века. В качестве диагностического метода его начали применять в 40-50-х годах двадцатого века, т.е. совсем недавно. Американцы Холмс и Хоур, используя достижения в технических областях, первыми сканировали человека, погружая его в бак, изготовленный из башни от самолёта В29, с дегазованной водой, пропуская ультразвук вокруг оси 360 градусов, что и стало первой томограммой.

Основателем диагностического УЗИ считается австрийский невролог, психиатр K.T. Дьюссик, впервые применивший УЗ с диагностической целью. Он определял местонахождение опухолей головного мозга путем измерения интенсивности прохождения ультразвуковой волны сквозь череп, по аналогии с дефектоскопом металлов. Правда, позднее было обнаружено, что изображения, полученные Дуссиком, — артефакты отражения звуковых волн от костей черепа. Но, выражаясь штампами, начало было положено.

Открытие Йаффе привело к тому, что Тернер из Лондона, Лекселл из Швеции и Казнер из Германии использовали ультразвук для энцифалографии срединной линии головного мозга в целях обнаружения гематом, полученных в результате травмирования.

Инге Эдлер и Карл Хеллмут Герц стали пионерами в области эхокардиографии (ультразвуковой кардиографии).

В 1955 году Яном Дональдом и доктором Барром были проведены первые исследования опухолей, твёрдой и кистозной. При поддержке Яна Дональда инженер Том Браун создал прибор Mark 4, который дифференцировал твёрдые и кистозные опухоли, чем сумел спасти человеческую жизнь. В этом же году японские ученые Сатомура и Нимура,  исследовали с  помощью ультразвукового сканера работу клапанов сердца и пульсацию периферических сосудов.

Далее все развивалось очень стремительно. И ультразвуковая диагностика продолжает совершенствоваться постоянно. Совершенствуются навыки. Усложняются ультразвуковые аппараты. Мы каждый год открываем что-то новое в этом методе исследования. То, что было технически невозможно несколько назад, сейчас является привычной составляющей  рутинного ультразвукового исследования. На мой взгляд, этот метод еще долго будет оставаться одним из основных инструментальных  методов диагностики.

 

История изобретения УЗИ — mama.ua

Узнать пол будущего ребенка и пройти его диагностику уже на ранних сроках беременности еще каких-то 40 лет назад наши женщины не могли. С чего же началось развитие незаменимого в современной медицине УЗИ?

В основе использования ультразвуковой диагностики лежат два открытия, сделанных лет за двести до начала применения всех УЗИ-благ человечеством.

Первое открытие принадлежит авторству знаменитого итальянского биолога и естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани XVIII века. Он обнаружил, что достаточно заткнуть уши летучей мыши, чтобы она утратила возможность ориентироваться в пространстве. Так ученый открыл основы эхолокации, предположив, что данный зверь издает какой-то неразличимый человеческим ухом звук, и по характеру его отражения от окружающих поверхностей определяет наличие препятствий. С точки зрения медицины вообще и акушерства в частности, гениальный итальянец сделал еще одно открытие – впервые провел процедуру наподобие современного ЭКО для лягушек, но сейчас не об этом. Открытие ультразвука послужило толчком для дальнейших исследований в этой области и стало неоценимым вкладом в медицину.

Памятник Ладзаро Спалланцани в Скандиано (Италия)

А второе открытие, о котором мы упомянули вначале – это обнаружение в 1880 пьезоэлектричества Пьером Кюри и его братом Жаком. Суть этого эффекта состоит в том, что в кристаллах при сильном их сжатии вырабатывается электрический заряд. На основе пьезоэффекта и работают детекторы ультразвука в современных УЗИ-аппаратах.

Следующем прародителем УЗ-диагностики стал австриец Карл Фредерик Дюссик, который в 1941 году исследовал головной мозг человека с помощью ультразвука! Правда, не обошлось без курьезов – ученый обнаружил у подопытного – страшно сказать – опухоль мозга, которая, как впоследствии выяснилось, была всего лишь фрагментом костей черепа, неверно истолкованная при расшифровке.

Затем в 1948 году эстафету подхватил английский медик Джон Уайлд, с помощью УЗИ определивший толщину стенок кишечника. Вокруг ультразвуковой диагностики роились разные толки и мнения: мировая наука не сразу признала этот метод исследований как достоверный. Однако энтузиасты продолжали работать в данном направлении создавая порой парадоксальные аппараты. В одном из них, например, пациент должен был провести несколько часов, прижатым к кювете, в другом – погруженным в воду.

И наконец в 1958 году аппарат УЗИ был впервые применен для определения размера головки плода. С этого и началось применение данной методики в акушерстве и гинекологии.

Современный же вид УЗИ-аппараты приобрели в 1963 году, их выпуск начался в США и лицензию на работу с ними врачам-гинекологам давал Американский институт ультразвуковой медицины (AIUM).

Советская медицина, увы, не шла в ногу со временем, а потому для наших предков УЗ-диагностика стала доступна лишь в конце 1980-х годов. Поэтому пол многих из тех, кто сейчас читает эту статью, был для их мам сюрпризом при родах.

УЗИ-аппараты первого поколения давали лишь график, т. е. показывали разницу, с которой отражается ультразвук от той или иной части исследуемого органа, но уже это несло важную информацию для врачей.

Первые показания УЗИ-прибора выглядели как график

Следующим этапом развития УЗИ-техники стала идея, что датчик можно вращать. Теперь доктора получали двухмерную проекцию органа.

Двухмерная УЗИ-проекция

Приборы усовершенствовались дальше, стали применять не один, а сотни датчиков. И уже с начала 2000-х человечеству стали доступны трехмерные УЗИ-аппараты, которые создают объемную проекцию органа – в интересующем нас случае, плода.

Трехмерное изображение головы ребенка на аппарате УЗИ

Сегодня существует уже не только 3D, но и 4D УЗИ-аппараты, создающие разрешение менее 1 мм.

Будущее ультразвуковой диагностической техникой, как отмечают эксперты – за созданием аппаратов для ультразвуковой томографии – по аналогии с современной компьютерной томографией. Ведь в сегодняшнем КТ анализируются многократно сделанные в разных проекциях рентгеновские снимки. Отхождение от рентгеновских лучей в пользу абсолютно безвредных ультразвуковых поможет делать такие исследования чаще и безопаснее для пациентов. И, вероятно, это будущее уже не за горами. 

По материалам сайта indicator.ru.

УЗИ. Человек-автомат — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Автомат «Узи» уже давно стал неотделимой частью не только израильской жизни, но и еврейского фольклора. Кстати, «Узи» — самое, пожалуй, известное в мире название израильского товара. Прежде, правда, это были еще и апельсины с фирменной маркой «Яффо».

Если попытаться составить список из трех названий, которые стали международным символом Израиля, то первым будет автомат «Узи». Помимо Армии обороны Израиля (ЦАХАЛ), для которой он был создан, «Узи» оказался на вооружении армий самых разных стран мира (в том числе — преступного) и террористических организаций.

Будучи гибридом пистолета и автомата, «Узи» получил лучшую рекламу во всех арабо-израильских войнах, всех западных боевиках и детективах. И, разумеется, в ходе покушения на президента США Рейгана, когда все его телохранители выхватили спрятанные под пиджаками «Узи».

Откуда у этого автомата такое название? Оказывается, именно так зовут его конструктора — Узи Галь. Если все западные марки оружия обычно носят фамилию изобретателя, скажем, «браунинг», «шмайсер» или «калашников», то Израиль и на этот раз продемонстрировал свойственную ему некую неофициальность.

Узи Галь (слева) демонстрирует свое изобретение Францу Йосефу Штраусу

Вначале новый автомат хотели назвать УМИ (ивритская аббревиатура слов Узи, государство Израиль). Но тогдашний начальник генерального штаба Игал Ядин решил, чтобы ограничились только именем конструктора.

«Джонсон»

..Новорожденная Армия обороны Израиля очень нуждалась в хорошем автоматическом оружии. В США была закуплена лицензия на производство легкого автомата «джонсон» калибра 0.30 . Но в арсеналах ЦАХАЛа были миллионы патронов другого калибра. Поэтому на военную промышленность была возложена задача выпускать тот же автомат, но со стволом иного калибра. Для этого надо было изменить технологию. Так родился израильский автомат «дрор».

Но производили его явно в недостаточных количествах. После окончания в 1948 году первой арабо-израильской войны, которую в Израиле называют Войной за Независимость, выяснилось, что ЦАХАЛ использует сразу несколько видов стрелкового оружия. «Дрор», австрийский карабин «маузер», старые немецкие «шмайсеры» и т. д. Было решено унифицировать оснащение армии. Вместо всей этой разношерстной массы старых автоматов надо было в достатке снабдить ЦАХАЛ новым, более совершенным оружием собственного производства.

Капитан Узи Галь успел принять участие в Войне за Независимость, прежде чем осознал, что наступило время для создания нового вида оружия. Сам Узи вспоминает об этом так:

— Время работало на нас. Вторая мировая война была своего рода пиком, после которого все главные производители оружия в мире взяли передышку. А в нашем районе как раз была самая большая военная активность. Мы только что появились на свет и были готовы пойти на любой риск.

Однако большого риска не было. После первых же испытаний и пристрелки оказалось, что автомат «Узи» является идеальным оружием для молодой израильской армии. Он был мал по размеру, обладал большой огневой мощью. Его можно было держать одной рукой, эффективно пользоваться им в ночных условиях и в ближнем бою. И, наконец, даже упав в лужу или грязь, «Узи» все еще был способен выручить и спасти своего обладателя от любых вражеских сюрпризов.

Первые образцы нового автомата сошли с конвейера оборонного концерна «Таасия цваит» в мае 1953 года. В рекламном проспекте со всей наивностью и непосредственностью тех лет о боевом офицере и конструкторе автомата было написано: «Узи — это имя молодого израильтянина. Ему 30 лет. У него — улыбающиеся карие глаза, широкие плечи, легкая походка».

За свое изобретение капитан Узи Галь получил специальную награду от имени тогдашнего начальника генерального штаба Моше Даяна, и денежную премию в размере 1000 лир. Первой «рекламной кампанией» для автомата «Узи» стала Синайская кампания 1956 года, за которой последовали другие войны. И сотни тысяч автоматов стали главной и наиболее доходной статьей израильского военного экспорта.

Первым крупным заказчиком «Узи» была Голландия. Причем, эта сделка была настолько засекречена, что тогдашний премьер-министр и министр обороны Израиля Давид Бен-Гурион даже не сообщил о ней комиссии кнессета (израильский паврламент) по иностранным делам и обороне. За Голландией большие партии автоматов приобрели Венгрия, Австрия и Германия.

Вслед за Европой израильские автоматы начали приобретать страны Азии, Африки и, наконец, дело дошло до Америки.

Капитан Узи Галь принимал участие еще в трех арабо-израильских конфликтах — «шестидневной войне» (1967), «войне на истощене» (1970) и «войне Судного дня» (1973).

В 1975 году Галь и его жена Ахува эмигрировали в США. Как сообщили израильские СМИ, в 1986 году он создал новую модель своего автомата — «Узи-201». Но и на этом не успокоился. Сегодня 73-летний капитан запаса размышляет над таким оружием, которое не будет ни убивать, ни ранить. Оно лишь нейтрализует нападающих…

Общаться с журналистами Узи Галь чаще всего отказывался. Правда, в 1993 году он дал интервью газете «Гаарец». На вопрос «Что же главное в конструировании оружия?», он ответил:

— Когда Браунингу задавали такой вопрос, он говорил: «Конструирование оружия — это капля таланта в море пота. То есть кропотливого труда». И Браунинг был прав. Это почти сплошь черная рутинная работа. То и дело оказываешься в тупике, из которого надо искать выход. Работа конструктора не ограничивается временем с восьми утра до пяти вечера. Фактически круглые сутки конструктор думает о разрабатываемом оружии.

КОНКУРЕНТ

А Исраэль Балашников считал, что уже к середине нашего века исчезло такое понятие, как «изобретатели». Остались только «конструкторы, улучшающие и обновляющие оружие».

— Вот Браунингу, Смиту и Вессону, Луису Гаррисону действительно пришлось изобретать, — говорил Балашников. — Они и сделали для потомков всю изобретательскую работу. Узи Галь, я, многие другие лишь развиваем и совершенствуем придуманное первопроходцами.

Надо сказать, что у Балашникова и Галя был еще один соавтор в создании автомата «узи» — Яир Лахиш. По свидетельству Балашникова, за образец при конструировании был взят чехословацкий автомат «з. к.» образца 1949 года.

Впервые «узи» был опробован израильтянами в боях с египетскими полицейскими в секторе Газа в 1955 году. Автомат был легок, скорострелен, неприхотлив, надежен в любых условиях. Всему миру автомат стал известен после Синайской компании (1956), потому что снимки израильских солдат публиковались в газетах всех континентов.

После «шестидневной войны» генеральный штаб ЦАХАЛа решил перейти на калибр патронов 5,56 мм. Задача создания автомата под новый патрон была возложена на Узи Галя и Исраэля Балашникова. Но между ними организовали соревнование. Галю предложили взять за основу «узи», Балашникову — советский «калашников» (эти великолепные автоматы, которые Балашников называл «настоящими тиграми», в изобилии достались ЦАХАЛу в качестве трофея после «шестидневной войны»). Работали конструкторы в изоляции друг от друга на разных заводах.

В апреле 1971 года Галь и Балашников были приглашены к начальнику генштаба Хаиму Бар-Леву, чтобы представить созданные образцы. Оба конструктора по очереди рассказали о боевых качествах своих автоматов. Потом им предложили выйти в приемную, а Бар-Лев и его генералы остались решать судьбу оружия.

Через некоторое время шеф канцелярии начальника генштаба вышел в приемную и, приблизившись к Балашникову, сказал:

— Поздравляю! Ваш автомат принят. Он будет называться «галиль».

К коллеге подошел Узи Галь. Поздравил… Но в глазах у него была боль. Еще бы! Годы каторжного труда пошли насмарку.

Позже после войны Судного дня государственный контролер в своем отчете за 1974 год подверг критике методы выработки решения начальником генштаба о принятии на вооружение автомата «галиль». Кстати сказать, после 1971 года здоровая конкуренция между Галем и Балашниковым обрела черты вражды. Впрочем, продолжалось это не долго. До отъезда Галя в США…

И все же подробнее о самом автомате.

50-ые годы. Майор Узи Галь (в правой руке он держит свой «Узи», в левой — немецкий «Шмайссер»)

С 1954 года вооруженные силы Израиля оснащены новым пистолетом-пулемётом. Его разработка была начата уже в 1949 году, а серийное производство налажено в начале пятидесятых годов на государственном предприятии Israel Military Industries (IMI недавно переименовано в концерн ТААС), в Тель-Авиве. Сначала выпускалась версия с деревянным прикладом длиной 203 мм и более длинным прикладом, затем появился автомате металлическим плечевым упором, который убирался под корпус и, кроме того, сам складывался посередине.

Пистолет-пулемёт «Узи» По имени руководителя группы разработчиков, в то время лейтенанта армии, а позже подполковника в отставке Узиэля Гала, новый автомат был назван «Узи». Хотя его называли собственной разработкой, конструкторы автомата Узи ориентировались на иностранное оружие и позаимствовали существенные детали конструкции: прежде всего телескопный затвор и расположение шахты магазина в пистолетной рукоятке, а также другие конструктивные детали высокого для того времени технического уровня.

Образцами для автомата Узи послужили автоматы моделей 23 и 25, разработанные в бывшей Чехословакии и поставленные в 1950 году на вооружение армии. С 1952 года это оружие, переоборудованное в оружие калибра 7,62 мм, находилось в распоряжении военных в виде моделей 24 и 26. ПП «Узи», имеющие современную конструкцию, удобные, надежные и эффективные, уже спустя непродолжительный промежуток времени были отнесены к наиболее распространенному стрелковому оружию этого типа. Кроме Израиля, оно и сегодня состоит на вооружении армии и полицейских формирований ФРГ, Ирана, Нидерландов, Португалии, Таиланда и Венесуэлы, а также других стран, среди которых страны Африки, Азии и Южной Америки. В Бельгии это оружие выпускалось с 1960 по 1983 год по израильской лицензии фирмой Fabrique Nationale (FN) в виде модели МР 2 со стационарным деревянным прикладом и в виде модели МР 2 А1 со складным плечевым упором. Это оружие экспортировалось, прежде всего, в ФРГ, а также Иран и другие страны. Специально для США израильская фирма выпускает так называемую гражданскую версию оружия с длинным стволом, из которого можно вести только одиночную стрельбу.

Карабинная версия «Узи»с удлинённым стволом. Другими версиями, возникшими на основе стандартной модели, являются автомат «Мини-Узи» и автоматический пистолет «Узи», обе относятся к производственной программе IMI и выпускаются в большом количестве.

Действие пистолетов-пулемётов «Узи» основано на использовании энергии отдачи, они имеют неподвижный ствол и массивный затвор. Затвор, полый спереди, расположен не за стволом, а охватывает большую его часть и во время стрельбы скользит по нему. Эта компактная конструкция, позаимствованная у Чехословацких автоматов моделей 23 и 25 или 24 и 26 дает то преимущество, что магазин может быть встроен в пистолетную рукоятку. Центр тяжести оружия расположен над рукояткой, перемещение массы во время стрельбы незначительно, и ПП достаточно устойчив даже при стрельбе длинными очередями. Поэтому из этого автомата, так же как из автоматического пистолета, можно стрелять с одной руки.

«Узи» с магазином на 72 патрона Поскольку большая часть ствола расположена внутри затвора и лишь слегка выступает из корпуса, оружие пригодно для использования в условиях ведения боя на ограниченном пространстве, например при ведении стрельбы из боевых люков бронированных транспортных средств, из смотровых щелей и амбразур. Ствол, закрепленный на ствольной коробке с помощью накидной гайки, которая легко снимается путем нажатия на соответствующее фиксирующее устройство, может быть легко заменен. Боеприпасы, патроны Парабеллум 9×19, подаются из прямых штанговых магазинов разной емкости: на 25 и 32 патрона. Чтобы быстро заменить пустой магазин на полный, два магазина могут быть соединены друг с другом под прямым углом с помощью специальной скобы.

При закреплении на дуле ствола соответствующего приспособления и при использовании специальных патронов из автоматов Узи можно запускать винтовочные гранаты. Солдаты израильской армии могут запускать осколочные и противотанковые гранаты на расстояние 60-80 м. Практический темп стрельбы автоматов Узи составляет 60 в/м при одиночной стрельбе и от 100 до 120 в/м при автоматической стрельбе. Наиболее эффективными являются короткие очереди от двух до четырех выстрелов. Дальность убойного действия — 100 м, при одиночной стрельбе — 200 м, максимальная дальность полета пули — 2200 м. Прицельное устройство состоит из диоптрического прицела, устанавливаемого на дистанцию в 100 и 200 м,а также из конической мушки. Прицел и мушка оснащены двумя металлическими боковыми защитными козырьками. Длина прицельной линии составляет 309 мм. Таких же положительных отзывов, как надежность действия и точность стрельбы, заслужили и предохранительные устройства. На задней части рукоятки расположен воздействующий на затвор нажимной предохранитель. На левой стороне рукоятки, непосредственно под корпусом, находится полозковый предохранитель спускового крючка.

Он соединен с рычажком для установки режима стрельбы и приводится в действие большим пальцем правой руки. Расположенная на крышке корпуса ручка взведения затвора имеет особый предохранитель: если оружие взведено не полностью, выстрел не может быть произведен. Оружие разбирается без помощи инструментов. Нажатием на замок крышки под прицелом поднимается крышка корпуса, после этого из корпуса извлекаются затвор с пружиной и амортизационная пластина. Накидная гайка отвинчивается при нажатии на соответствующий фиксатор, и после этого из корпуса вперед вытягивается ствол, а затем удаляются рукоятка со спусковым механизмом и держатель магазина. Деревянный приклад также снимается без помощи инструментов путем нажатия на соответствующую фиксирующую кнопку. Плечевой упор таким образом снять нельзя, поскольку он прикреплен к нижней части корпуса. Ствол, затвор и некоторые маленькие

Кто изобрел ультразвуковой аппарат

УЗИ — важная часть медицинского оборудования. Их используют каждый день по разным причинам, но одно из самых известных применений ультразвука — беременность. Ультразвуковые аппараты помогли акушерам ухаживать за матерями и нерожденными младенцами и обеспечивать их безопасные и счастливые роды. Также их используют для проверки состояния внутренних органов на предмет повреждений или опухолей.У большинства людей будет хотя бы один УЗИ в течение жизни, поскольку они являются жизненно важным инструментом для правильного выявления и лечения заболеваний.

Изобретение ультразвука

Трудно точно сказать, кто изобрел ультразвуковой аппарат. Использование звуковых волн для обнаружения масс используется с 1880-х годов, когда Пьер и Жак Кюри открыли пьезоэлектрический эффект. В 1914 году, после катастрофы на Титанике, Поль Ланжевен исследовал способы обнаружения айсбергов.Он и Константин Чиловски изобрели высокочастотный ультразвуковой аппарат, названный гидрофоном. Он посылал звуковые волны и имел приемник, который улавливал их, когда они отскакивали от объекта. Он также использовался во время Первой мировой войны для обнаружения подводных лодок противника, и первая немецкая подводная лодка, которая была потоплена, была обнаружена гидрофоном.

Ультразвуковая энергия была впервые использована в медицинских целях доктором Джорджем Людвигом из Морского института медицинских исследований в конце 1940-х годов. Джон Уайлдс использовал медицинский ультразвук для определения толщины кишечной ткани в 1949 году.Медицинский ультразвук получил дальнейшее развитие в 1953 году, когда кардиолог Инге Эдлер и Карл Хельмут Херт использовали ультразвуковое исследование для сканирования сердца, а затем и мозга. В то же время врач из Глазгроу, Шотландия, использовал эту технику для диагностики. Профессор Ян Дональд усовершенствовал эту технику для использования в акушерстве. Его использовали для измерения роста плода. В 1962 году трое мужчин по имени Джозеф Холмс, Уильям Райт и Ральф Мейердирк разработали особый тип ультразвукового аппарата, названный комбинированным контактным сканером B-режима.

Статьи по теме

Использование ультразвука

Как работает кардиостимулятор

Когда было изобретено ультразвук? | Школы ультразвуковых техников

Возможно, вы знаете о современной сонографии и ультразвуке, но знаете ли вы, когда было изобретено ультразвук? Или как это было разработано? Современная диагностическая ультрасонография — это результат усилий физиков, инженеров, компьютерщиков, врачей, физиологов, исследователей, сонографистов, предпринимателей и крупных коммерческих компаний на протяжении многих десятилетий.

В 1794 году итальянский физиолог / биолог обнаружил, что летучие мыши перемещаются, используя отражение высокочастотных звуков. Его открытие легло в основу физики ультразвука и привело к разработке гидроакустических и радарных систем. В 1942 году австрийский невролог / психиатр использовал ультразвуковые лучи для диагностики опухолей головного мозга. Десять лет спустя, в 1952 году, был основан Американский институт ультразвука в медицине (AIUM), и ультразвук стал использоваться для наблюдения за беременностью.

В отличие от других методов визуализации, ультразвук не использует излучение, поэтому его лучше всего использовать для наблюдения за развивающимся плодом во время беременности.Сегодня большинство беременных проходят УЗИ.

Технология обработки изображений продолжает развиваться, переходя от черно-белых неподвижных изображений к движущимся цветным изображениям в реальном времени. Сегодня, с появлением микрочипов и расширенными возможностями обработки, системы визуализации стали быстрее и мощнее, чем когда-либо прежде. Сонография стала важной неинвазивной медицинской процедурой, которая использует эхо высокочастотных звуковых волн (ультразвук) для построения изображения (сонограммы) внутренних органов и структур тела.

Кто открыл УЗИ?

Лаццаро ​​Спалланцани, итальянский католический священник, биолог и физиолог, внес ряд научных вкладов, которые помогли углубить наше понимание функций организма, воспроизводства животных, эхолокации животных, биогенеза и окаменелостей.

Спалланцани приписывают открытие высокочастотного ультразвука. В 1794 году он провел обширные эксперименты по навигации летучих мышей в полной темноте. Он пришел к выводу, что летучие мыши использовали не свое зрение, а какое-то другое чувство.Он обнаружил и продемонстрировал, что летучие мыши перемещаются, используя отражение эха от неслышимого высокочастотного звука, что сделало его пионером в изучении эхолокации.

Эхолокация — это когда животные издают звуки, чтобы определить, насколько далеко что-то находится, по тому, как долго издаваемый ими звук отражается (или эхом) обратно к ним. Исследование Спалланцани ограничивалось тем, что он мог наблюдать, но его работа позволила более поздним ученым, которые продолжили изучение сенсорных механизмов и обработки, участвующих в эхолокации.

Создание основы современного ультразвука

Работа Лаззаро Спалланцани в области эхолокации заложила основу для изучения физики ультразвука, что привело к созданию сонарных и радарных систем.

Во Франции в 1877 году открытие пьезоэлектричества Пьером и Жаком Карри стало поворотным моментом в развитии ультразвука. Пьезоэлектричество — это электрический заряд, который накапливается в определенных твердых материалах (например, кристаллах) и в биологическом веществе (кости и ДНК) в ответ на приложенное механическое напряжение.Этот прорыв привел к разработке систем обнаружения подводных гидролокаторов.

Сонар стал важным для подводных лодок для использования в навигации, а после затопления Титаника в 1912 году для обнаружения айсбергов.

В 1914 году в США была спроектирована и построена первая действующая гидроакустическая система.

История ультразвука

Сонография как метод медицинской диагностики является относительно новым. В 1920-х и 1930-х годах, когда технология стала более понятной, ультразвук начал использоваться в физиотерапии.В 1942 году австрийский врач Карл Дуссик стал первым врачом, который применил ультразвук в медицинской диагностике. Дусик пропустил через человеческий череп ультразвуковой луч, чтобы обнаружить опухоли головного мозга.

В 1950-х годах были получены ультразвуковые изображения в реальном времени. В 1965 году в Питтсбурге прошла Первая международная конференция по диагностическому ультразвуку. Позже в том же десятилетии допплеровская визуализация использовалась для выявления заболеваний периферических сосудов.

В 1973 году профессия сонографиста была создана через U.С. Управление образования. В 1979 году был основан Объединенный обзорный комитет по образованию в области диагностической медицинской сонографии. На протяжении многих лет Общество диагностической медицинской сонографии (SDMS) выступало за область сонографии.

В 1975 году группа ученых из Вашингтонского университета получила изображения кровотока с помощью доплеровской системы. Ультразвуковые изображения были закодированы в цвете и наложены на двухмерные анатомические изображения. Вскоре цифровые преобразователи развертки начали заменять аналоговые системы.

В 80-е годы появились цветные доплеровские изображения в реальном времени, потоковая цветная визуализация и трехмерные объемные сканеры для визуализации структур сердца. В 1990-е годы были продолжены усовершенствования и исследования в области 4D (движение 3D) эхокардиографии.

За прошедшие годы произошли значительные улучшения в оборудовании и качестве изображения. Развитие новых технологий делает возможным более широкое распространение ультразвука. Оборудование стало меньше, мощнее и эффективнее, что позволяет использовать ультразвук в местах оказания медицинской помощи.

Изначально ультразвук мог регистрировать только одну плоскость изображения, но сегодня ультразвук может регистрировать объемы. Мы продолжаем видеть улучшения в изображениях и достижениях в области объемного ультразвука в реальном времени.

Соноэластография, метод ультразвуковой визуализации, при котором низкоамплитудные низкочастотные поперечные волны передаются через внутренние органы, дает врачам возможность видеть участки внутри ткани. Это поможет определить узелки щитовидной железы, лимфатических узлов и опухолей груди, определить стадию фиброза печени и выявить рак простаты, что невозможно сделать с помощью обычного ультразвука.

Будущее ультразвуковых технологий

За несколько лет потенциальные возможности использования ультразвука выросли в геометрической прогрессии. Использование одобренного FDA ультразвука с контрастным усилением позволяет получить диагностическую визуализацию поражений, что ранее было невозможно.

Современное ультразвуковое исследование предлагает лучшую эргономику, высокое контрастное разрешение, высокую точность передачи, оптимизацию изображения одним касанием, шумоподавление, автоматизацию и потрясающую детализацию изображения. Это позволяет поставщикам услуг быстрее и проще переключаться между разными типами пациентов и их необходимыми обследованиями.

Использование ультразвука для диагностики дешевле, чем длительная хирургическая процедура. Это снижает потребность в инвазивных процедурах и приводит к более быстрому заживлению с меньшим риском заражения. Это означает лучшие результаты и большее удовлетворение как для пациентов, так и для медицинских работников.

Об авторе:

Гвен Дюзенберри имеет степень магистра чтения и степень магистра управления проектами. Помимо разработки учебных материалов для компаний из списка Fortune 500, она работала в сфере здравоохранения, фармацевтики и технологий, прежде чем стать писателем-фрилансером.

История ультразвукового исследования плода | Визуализация беременности

Для большинства женщин сегодня трудно представить себе беременность без ультразвукового исследования. Но эти культовые черно-белые изображения развивающегося плода, созданные отражением высокочастотных звуковых волн, появились только с середины 1950-х годов.

Новая книга исследует историю ультразвука как в техническом, так и в социальном плане. В статье «Визуализация и визуализация плода: развитие акушерского ультразвука» (The Johns Hopkins University Press, 2013) авторы Малькольм Николсон, профессор истории медицины Университета Глазго в Шотландии, и инженер Джон Флеминг смотрят на то, как появилось ультразвуковое исследование. широко используются, и почему их изображения сегодня находятся на перекрестке нескольких горячо обсуждаемых вопросов.

Когда это было изобретено?

Ультразвук впервые был использован в клинических целях в 1956 году в Глазго. Акушер Ян Дональд и инженер Том Браун разработали первый прототип системы на основе прибора, используемого для обнаружения промышленных дефектов на судах.

Они усовершенствовали его клиническое применение, и к концу 1950-х годов ультразвук стал широко использоваться в больницах Глазго, сказал Николсон. Но на самом деле он не применялся в британских больницах до 1970-х годов, и только в 1970-х годах он стал широко использоваться в американских больницах, сказал он.[Цветущее тело: 8 странных изменений, происходящих во время беременности]

К концу 20 века ультразвуковое исследование стало обычным делом в родильных домах во всем развитом мире. Как сообщил Николсон LiveScience, эта технология за последние 20 лет претерпела широкое развитие, но «вероятно, достигла более или менее апогея».

Как это работает?

Ультразвуковая визуализация включает в себя отражение «ультразвуковых» звуковых волн — выше слышимого диапазона человеческого слуха — в структурах или тканях тела и обнаружение отраженного эха.

Акушерское ультразвуковое исследование используется для визуализации человеческого плода в утробе матери. Он используется для подтверждения беременности, определения пола и количества плодов, а также для выявления аномалий плода, таких как микроцефалия (аномально маленькая голова), отсутствие почек и проблемы с позвоночником.

Во время сканирования ультразвуковые волны направляются на живот беременной женщины. На основе угла луча и времени, необходимого для возврата эхо-сигналов, можно создать изображение структур тела внутри плода.

На ранних этапах использования УЗИ плода врачи могли обнаружить только голову ребенка, сказал Николсон. «Но постепенно, по мере развития опыта, они смогли различить тонкие структуры у плода», — сказал он.

Насколько это безопасно?

Одно из главных преимуществ УЗИ — его неинвазивность. Процедура была безопасно проведена миллионам беременных женщин. Периодически возникают опасения по поводу его безопасности, но Николсон считает, что это больше связано с беспокойством по поводу роли технологий в беременности, чем с доказательствами вреда.

«Мы можем быть уверены, что на уровнях, используемых в настоящее время для клинических исследований, ультразвук безопасен. Никаких повреждений не обнаружено», — сказал Николсон.

Однако при большой мощности ультразвуковые волны могут повредить ткани человека. Исследователи не знают точно, на каком уровне это происходит, сказал Николсон, добавив, что тестирование порога, при котором это становится опасным для людей, было бы неэтичным.

Он сказал, что УЗИ следует проводить только по клинически обоснованным причинам.Например, так называемое «сканирование склеивания», изображения, сделанные исключительно в памятных целях, излишне подвергают плод воздействию звуковых волн высокой энергии, сказал Николсон.

Какое эмоциональное воздействие?

Ультразвук был восторженно принят беременными женщинами. Снимки не только показывают здоровье малыша, но и служат ему на память. «В подавляющем большинстве случаев беременные женщины ожидают сканирования, и они взволнованы и взволнованы, увидев плод», — сказал Николсон, особенно если ребенок двигается.На самом деле, сказал Николсон, некоторые женщины сообщают, что не чувствуют себя беременными, пока не увидят ультразвуковое изображение.

Наблюдение за развивающимся плодом тоже имеет гуманизирующий эффект. Дональд, врач, который помогал разработать технологию, был набожным англиканцем и знал, что изображения имеют моральное значение для женщин, собирающихся сделать аборт.

Есть ли социальные последствия?

Ультразвуковые изображения иногда играют роль при принятии решения о сохранении или прерывании беременности.Сторонники противников абортов принимают ультразвуковые изображения как доказательство того, что плод полностью жив и, следовательно, не должен прерываться.

С другой стороны, УЗИ можно использовать для диагностики потенциально смертельных или изнурительных аномалий у плода, которые могут способствовать прерыванию беременности.

В некоторых странах Восточной Азии ультразвук используется для точного определения пола ребенка, чтобы можно было абортировать плод менее желательного пола (обычно женский), сказал Николсон. Он назвал эту практику «неудачной и тревожной».«

Тем не менее, неофициальные данные свидетельствуют о том, что если беременные женщины видят изображения плода — особенно их собственные — они менее склонны к прерыванию беременности, сказал Николсон

.» Сфера репродукции человека является область, которая оспаривается, и обязательно будет эмоциональным «, — сказал Николсон.

Следуйте за Таней Льюис в Twitter и Google+. Подписывайтесь на нас @livescience, Facebook и Google+. Оригинальная статья на Live Science.

Кто изобрел паровой двигатель?

В мире, движимом двигателями внутреннего сгорания, газовыми турбинами и ядерными реакторами, паровой двигатель может показаться пережитком прошлого.Но без этого изобретения, меняющего правила игры, современный мир был бы совсем другим.

Паровая машина, пожалуй, самое важное развитие промышленной революции, способствовала значительным достижениям в области горнодобывающей промышленности, производства, сельского хозяйства и транспорта. И хотя несколько выдающихся деятелей XVIII и XIX веков приписывают разработку и совершенствование парового двигателя, история паровых машин на самом деле восходит к почти 2000 годам до промышленной революции.

Древние паровые турбины

В начале первого века нашей эры греческий изобретатель по имени Герой Александрийский сконструировал первую в мире эолипильную или примитивную паровую турбину. Эолипил Герона состоял из полой сферы, закрепленной на паре трубок. Нагретые снизу огнем трубы транспортируют пар к сфере, где он выпускается через другую серию трубок, выступающих из экватора сферы. Это движение пара через устройство заставляло сферу вращаться, демонстрируя возможность использования пара в качестве двигателя.

Хотя эолипил Hero был создан как новинка, а не как средство ускорения производства, тем не менее, это первое известное устройство для преобразования пара во вращательное движение. Но только в 17 веке были предприняты попытки использовать силу эолипила Герона для практических целей.

В первом веке нашей эры герой Александрии изобрел эолипил или примитивную паровую турбину. (Изображение предоставлено: общественное достояние.)

Steam: идеальное решение

Первые практические паровые машины были разработаны для решения очень конкретной проблемы: как удалить воду из затопленных шахт.Поскольку европейцы 17 века перешли с древесины на уголь в качестве основного источника топлива, шахты углублялись и, как следствие, часто оказывались затопленными после проникновения в подземные источники воды.

Считается, что испанский горнодобывающий администратор по имени Херонимо де Аянц был первым, кто решил проблему затопленных шахт. В 1606 году де Аянц зарегистрировал первый патент на машину, которая использовала энергию пара для вытеснения воды из шахт. Испанский изобретатель, которому также приписывают изобретение одной из первых в мире систем кондиционирования воздуха, использовал свой паровой двигатель для удаления воды из серебряных рудников на Гуадалканале, Севилья.

Хотя испанец первым запатентовал паровую машину для использования в горнодобывающей промышленности, англичанину обычно приписывают изобретение первого парового двигателя. В 1698 году Томас Савери, инженер и изобретатель, запатентовал машину, которая могла эффективно забирать воду из затопленных шахт с помощью давления пара. Savery использовал принципы, изложенные Дени Папеном, британским физиком французского происхождения, который изобрел скороварку. Идеи Папена, касающиеся цилиндро-поршневой паровой машины, ранее не использовались для создания работающего двигателя, но к 1705 году Савери превратил идеи Папена в полезное изобретение.

Используя два паровых котла, Savery разработал почти непрерывную систему откачки воды из шахт. Но, несмотря на ранний успех системы Савери, вскоре было обнаружено, что его двигатель способен забирать воду только с небольшой глубины — проблема, которую необходимо было преодолеть, если паровые двигатели должны были работать в глубоких шахтах.

К счастью для европейских владельцев шахт, в 1711 году другой англичанин, Томас Ньюкомен, разработал лучший способ откачки воды из шахт. Его система использовала модернизированный паровой двигатель, который устранил необходимость в накопленном давлении пара — недостаток в системе Савери, который приводил ко многим досадным взрывам.«Атмосферный» двигатель Ньюкомена — названный так потому, что уровень давления пара, который он использовал, приближался к атмосферному, — был первой коммерчески успешной машиной, которая использовала пар для работы водяного насоса.

Несмотря на то, что это усовершенствование первоначального рендеринга парового двигателя Savery, атмосферный двигатель Ньюкомена также имел свои недостатки. Эта машина была крайне неэффективной, требуя постоянного потока холодной воды для охлаждения исключительно важного парового цилиндра (части двигателя, в которой давление пара преобразуется в движение), а также постоянного источника энергии для повторного нагрева цилиндра.

Несмотря на этот серьезный недостаток, конструкция двигателя Ньюкомена не подвергалась сомнению в течение следующих 50 или около того лет и, помимо откачки шахт, также использовалась для осушения водно-болотных угодий, подачи воды в города и даже для электростанций и заводов путем откачки воды. снизу водяного колеса наверх для повторного использования.

В 1698 году Томас Савери запатентовал машину, которая могла эффективно забирать воду из затопленных шахт с помощью давления пара. (Изображение предоставлено: общественное достояние.)

Энергия промышленной революции

Но к 1765 году судьба двигателя Ньюкомена была решена.В том же году Джеймс Ватт, шотландский производитель приборов, работавший в Университете Глазго, начал ремонт небольшой модели двигателя Ньюкомена. Ватт был озадачен большим количеством пара, потребляемого машиной Ньюкомена, и понял, что для устранения этой неэффективности ему придется отказаться от постоянного охлаждения и подогрева парового цилиндра.

Для этого Уотт разработал отдельный конденсатор, который позволял поддерживать постоянную температуру в паровом цилиндре и значительно улучшал функциональность двигателя Ньюкомена.

По финансовым причинам Ватт не смог сразу произвести свой новый улучшенный атмосферный двигатель. Но к 1776 году он заключил партнерство с Мэтью Бултоном, английским производителем и инженером, решительно настроенным на использование паровых двигателей не только для выкачивания воды из шахт.

При финансовой поддержке Бултона Ватт разработал роторный паровой двигатель одностороннего (а позже и двустороннего) действия, который, наряду с фирменным отдельным конденсатором Ватта, имел механизм параллельного движения, который удваивал мощность существующего парового цилиндра.Двигатель Boulton-Watt был также первым, который позволил оператору машины управлять частотой вращения двигателя с помощью устройства, называемого центробежным регулятором. В улучшенном двигателе использовалась новая зубчатая передача, разработанная сотрудником Бултона и Уоттса Уильямом Мердоком, известная как солнечная и планетарная передача, для преобразования возвратно-поступательного (линейного) движения во вращательное движение.

Усовершенствования Ватта в паровой машине в сочетании с видением Бултоном страны, работающей на паре, способствовали быстрому внедрению паровых двигателей в Соединенном Королевстве и, в конечном итоге, в Соединенных Штатах.К 1800-м годам паровые машины приводили в действие фабрики, фабрики, пивоварни и множество других производственных предприятий. В 1852 году состоялся первый полет парового дирижабля. Будущие итерации парового двигателя также стали определять путешествия, поскольку поезда, лодки и железные дороги переняли технологию для продвижения пассажиров в 20-м веке. [См. Также: Как Steam Engine изменил мир]

Следите за Элизабет Палермо в Twitter @techEpalermo, Facebook или Google+. Следите за LiveScience @livescience.Мы также в Facebook и Google+.

История УЗИ — Обзор истории и открытий сонографии

Обзор истории ультразвуковых исследований и открытий

Технологии, используемые в медицинском ультразвуке, постоянно развиваются и в настоящее время вносят свой вклад в важные улучшения в диагностике и лечении пациентов. Наука и технологии, используемые в сонографии, имеют долгую и интересную историю. Эта история начинается с женщин и мужчин (и, конечно же, животных) со всего мира, которые внесли свой вклад в развитие ультразвука за последние более 225 лет.

Давайте взглянем на историю ультразвука и узнаем, как звуковые волны в качестве диагностического инструмента нашли применение в клиниках и больницах по всему миру.

Раннее начало эхолокации и ультразвука

Лаццаро ​​Спалланцани

Многие спрашивают, а кто изобрел ультразвук? Итальянский биолог Лаззаро Спалланцани чаще всего считается человеком, открывшим УЗИ.

Лаззаро Спалланцани (1729-1799) был физиологом, профессором и священником, который провел множество экспериментов, которые привели к большим открытиям в области биологии человека и животных.

В 1794 Спалланцани провел исследования летучих мышей, которые пришли к выводу, что они могут перемещаться, используя звук, а не зрение. Это теперь известно как эхолокация, когда местоположение определяется или идентифицируется посредством отражения или отражения звуковых волн от объектов в окружающей среде. По этим же принципам сегодня работает ультразвуковая медицинская техника.

СВЯЗАННЫЕ С: 7 женщин-пионеров в области медицинской визуализации

Ультразвук — это звуковые волны с частотой выше, чем то, что слышно человеческим ухом.«Первые подробные эксперименты, показавшие, что может существовать неслышимый звук, были выполнены на летучих мышах Лазаро Спалланцани», — заявляют Д. Кейн, В. Грасси, Р. Старрок, П. В. Балинт; Краткая история опорно-двигательного аппарата УЗИ: «От летучих мышей и кораблей к младенцам и бедра», ревматологии, том 43, выпуск 7, 1 июля 2004 г.

Что такое эхолокация?

Мы можем найти еще несколько примеров эхолокации в природе. Импульсы эхолокации — это короткие звуковые импульсы с частотами от примерно 1000 герц у птиц до более 200000 герц у китов.

Ранние эксперименты в ультразвуке

Джеральд Нойвайлер в своей книге Биология летучих мышей описывает, как Спалланцани принес сов в свою лабораторию и заметил, что они не летают по комнате, если там нет источника света. «Когда он повторил тот же эксперимент с летучими мышами, эти маленькие млекопитающие уверенно летали вокруг кабинета епископа даже в полной темноте, избегая проводов, которые Спалланцани подвесил к потолку», — написал Нойвайлер.

Нойвайлер добавляет, что итальянский ученый даже ослепил летучих мышей, сжег их «раскаленной иглой», и все же они смогли избежать попадания проводов.Спалланцани знал это, потому что на концах проводов были прикреплены колокольчики.

Физиолог понял, что летучие мыши для навигации полагались на слух, потому что, когда он помещал закрытые латунные трубки в уши млекопитающих, они не могли перемещаться по комнате должным образом и влетали в провода.

Хотя он не знал, что летучие мыши издают свой собственный звук для ориентации, звук выше, чем он или любой другой человек мог бы услышать, Спалланцани смог сделать вывод, что существа использовали свои уши для навигации по окружающей среде.

Польза для медицины от достижений в области ультразвука

Со временем другие продолжали развивать работу Спалланцани. Считается, что в 1942 невролог Карл Дуссик первым использовал ультразвуковые волны в качестве диагностического инструмента. Он пропустил ультразвуковой луч через человеческий череп, пытаясь обнаружить опухоли мозга. Это все еще очень ранняя история диагностической медицинской сонографии, но было ясно, что эта неинвазивная технология имеет огромные возможности.

Ультразвуковая технология и ее применение в здравоохранении продолжают развиваться. Улучшение инструментов и совершенствование процедур происходит каждый день. В последнее время более широкое распространение получили портативные сканеры меньшего размера, которые помогли еще больше интегрировать использование ультразвука в большее количество областей и этапов лечения пациентов.

Для меня было действительно честью взять интервью у Джоан П. Бейкер из MSR, RDMS, RDCS, FSDMS. Родом из Англии, Бейкер была приглашена в Соединенные Штаты в 1960-х годах — из-за ее страсти и практики сонографии — и с тех пор она здесь.

Хронология истории ультразвукового исследования

Вот некоторые из ключевых этапов развития и истории ультразвуковых технологий.

Дата	Историческое достижение или событие
1794	Физиолог Лаззаро Спалланцани был первым, кто изучил эхолокацию летучих мышей, которая составляет основу ультразвуковой физики.
1877	Братья Пьер и Жак Карри открывают пьезоэлектричество.Ультразвуковые преобразователи (зонды) излучают и принимают звуковые волны посредством пьезоэлектрического эффекта.
1915	Вдохновленный гибелью «Титаника», физику Полю Ланжевену было поручено изобрести устройство, обнаруживающее объекты на дне моря. Лаугевен изобрел гидрофон — то, что Ультразвук в медицинском образовании Всемирного конгресса назвал «первым преобразователем».
1920-1940-е годы	Сонография использовалась для лечения членов европейских футбольных команд в качестве формы физиотерапии, для снятия боли при артрите и экземы, а также для стерилизации вакцин, — заявляет Джоан Бейкер, имеющая несколько сертификатов ультразвукового исследования ARDMS.
1942	Невролог Карл Дуссик считается первым, кто применил сонографию для постановки медицинских диагнозов. Он пропустил ультразвуковой луч через человеческий череп, пытаясь обнаружить опухоли мозга.
1948	Джордж Д. Людвиг, доктор медицины, терапевт в Морском научно-исследовательском медицинском институте, разработал ультразвуковое оборудование с режимом А для обнаружения камней в желчном пузыре.
1949-1951	Дуглас Хоури и Джозеф Холмс из Университета Колорадо были одними из ведущих пионеров ультразвукового оборудования в B-режиме, включая линейный составной сканер 2D B-режима.Джон Рид и Джон Уайлд изобрели портативное устройство B-режима для обнаружения опухолей груди.
1953	Врач Инге Эдлер и инженер К. Хельмут Герц выполнили первую успешную эхокардиограмму, используя устройство для контроля эхо-теста с верфи Сименс.
1958	Д-р Ян Дональд включил ультразвук в акушерство и гинекологию.
1966	Дон Бейкер, Деннис Уоткинс и Джон Рид разработали технологию импульсного допплера; их разработки привели к визуализации кровотока в различных слоях сердца.
1970-е годы	В 1970-е годы произошло множество разработок, в том числе приборы для непрерывного волнового допплера, спектрального волнового допплера и цветного ультразвукового допплера.
1980-е годы	Кадзунори Баба из Токийского университета разработал трехмерную ультразвуковую технологию и сделал трехмерные изображения плода в 1986 году.
1989	Профессор Даниэль Лихтенштейн начал использовать сонографию легких и общую сонографию в отделениях интенсивной терапии.
1990-е годы	Начиная с 1980-х годов, ультразвуковые технологии стали более сложными с улучшенным качеством изображения и возможностями трехмерной визуализации. Эти улучшения продолжались и в 1990-е годы с внедрением возможностей 4D (в реальном времени). Биопсия под ультразвуковым контролем (эндоскопическое ультразвуковое исследование) также началась в 1990-х годах.
2000-е — настоящее время	Ультразвуковые технологии постоянно развиваются и становятся все удобнее и удобнее.В последние годы на рынке появилось множество компактных портативных устройств. В iPhone теперь есть приложение для телесонографии, а НАСА разработало виртуальную программу для проведения ультразвуковых исследований в космосе для специалистов, не занимающихся сонографией.

История сонографии в акушерстве и гинекологии

В нашей современной культуре ультразвук может быть наиболее известен тем, что его используют во время беременности для получения сонограммы, визуального изображения, полученного в результате ультразвукового исследования.Акушерство и гинекология, входящие в более широкую группу ультразвуковых специальностей, также пережили некоторые важные исторические моменты. Ниже вы найдете некоторые из наиболее заметных достижений в области акушерства и гинекологии.

Дата	Историческое событие
1958	В этом году была опубликована первая статья в журнале «Акушерское ультразвуковое исследование» «Исследование новообразований в брюшной полости с помощью импульсного ультразвука» Яна Дональда, MBE, B.А. Кейптаун, доктор медицины Лондона, F.R.F.P.S., F.R.C.O.G. Дж. Маквикар, М. Glasg., M.R.C.O.G. Т. Г. Браун. Это исследование стало первым ультразвуковым изображением головы плода.
1962 — конец 1960-х годов	Джордж Коссофф из Австралии разработал статический сканер Octason. Снимки Octason mark 2 позволяют нам увидеть подробную анатомию плода и знаменуют важный момент в развитии ультразвуковой диагностики.
1970-е годы	Развитие оборудования и методов сонографии прогрессировало в конце 1960-х и в 1970-х годах.Методы определения биометрии плода и аномалий плода продолжали развиваться и совершенствоваться с адаптацией и заменой различных методов.
1983	Сэм Маслак разрабатывает аппарат, который устанавливает новые стандарты как в пространственном, так и в контрастном разрешении.

Если вы хотите стать частью этой развивающейся области, вы можете получить степень в одной из многочисленных школ ультразвукового исследования по всей стране.

Ультразвук

является потенциально безопасным и эффективным способом уничтожения бактерий — ScienceDaily

Ультразвук высокой мощности, который в настоящее время используется для разрушения клеток, уменьшения размера частиц, сварки и испарения, показал эффективность 99,99% в уничтожении спор бактерий после всего 30 секунд бесконтактного воздействия в экспериментах, проведенных исследователями из Penn State and Ultran Labs, Boalsburg, PA

В экспериментах споры бактерий, содержащиеся в бумажном конверте, помещали немного (3 мм) над активной областью специально оборудованного источника неслышных высокочастотных (от 70 до 200 кГц) звуковых волн и ударяли в течение 30 секунд.Между источником ультразвука и спорами не было контактной среды, такой как вода или гель, что обычно используется в ультразвуковой диагностике малой мощности. Эксперименты знаменуют собой первый случай, когда было показано, что бесконтактный ультразвук (NCU) инактивирует бактериальные споры.

Исследователи говорят, что эксперименты демонстрируют, что NCU является потенциально безопасным, эффективным и нерадиоактивным способом обеззараживания почты, в том числе пакетов, поскольку ультразвуковые волны потенциально могут проникать через картон и другую упаковку так же, как слои кожи и ткани при использовании для изображения. внутренние органы в организме человека.Они добавляют, что технология потенциально может стерилизовать медицинское и хирургическое оборудование, пищевые материалы, системы воздуховодов зданий, самолеты и даже космическую станцию.

В исследовательскую группу входят доктор Келли Гувер, доцент энтомологии; Махеш Бхардвадж, директор по исследованиям и разработкам Ultran Labs; и доктор Нэнси Остиги, старший научный сотрудник по энтомологии. Патент на методику «Гермицид с газовым контактным ультразвуком и терапевтическое лечение» находится на рассмотрении.

Гувер объясняет, что в своих экспериментах команда использовала споры Bt, а не смертельные споры сибирской язвы, заражающие почту в прошлом году. Bt, bacillus thuringiensis, является обычным коммерческим инсектицидом, а также является близким родственником бациллы сибирской язвы. «Bacillus anthracis и bacillus thuringiensis — очень близкие родственники», — добавляет она. «Они отличаются лишь несколькими генами в своих плазмидах, которые кодируют разные токсины. Если удалить эти плазмиды, Bt не будет отличаться от B.anthracis и поэтому может служить безопасной моделью для тестирования ».

В экспериментах каждый образец спор Bt подвергался разному количеству воздействия NCU в течение разного времени. Затем споры были снабжены питательными веществами, чтобы они могли расти. Количество выживших бактериальных спор определяли путем подсчета количества выросших колоний.

Устройства NCU, используемые в экспериментах, были изобретены Бхардваджем, который также разрабатывает и продает специальные преобразователи для промышленных и биомедицинских приложений.Бхардвадж владеет американскими и международными патентами на преобразователи NCU с очень высокой трансдукцией, которые могут генерировать в воздухе ультразвук высокой мощности в диапазоне частот от 50 кГц до 10 МГц, что сравнимо с обычными ультразвуковыми частотами.

«Я думал, что эти преобразователи NCU следует исследовать на предмет уничтожения микробов и спор, так как традиционный ультразвуковой сканер высокой мощности уже использовался для инвазивного и неинвазивного разрушения тканей», — добавляет Бхардвадж, директор отдела исследований и разработок в Ultran.

Он говорит: «Эффективность устройства NCU зависит от свойств переходных слоев пьезоэлектрического материала, которые создают в воздухе ультразвуковые волны высокого акустического давления.Этот принцип, в сочетании с новыми материалами, применяется в новом запатентованном устройстве NCU, разработанном для разложения ».

Бхардвадж, выпускник штата Пенсильвания, нанял Гувера и Остиги для исследований по дезактивации, которые частично финансировались грантами Hoover’s Hatch.

Исследователи описали свои выводы в статье «Уничтожение бактериальных спор феноменально высокоэффективными бесконтактными ультразвуковыми преобразователями», опубликованной по адресу http: //link.springer.de / link / service / journals / 10019 / tocs.htm изданием Materials Research Innovations и будет выпущен в печатном виде. Чтобы получить доступ к статье в Интернете, нажмите «Сначала онлайн — немедленные публикации в Интернете».

История Источник:

Материалы предоставлены Penn State . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.