Механизм разрушения тканей


При сравнении данных по пороговым интенсивностям, при которых происходит разрушение тканей, оказалось, что при интенсивностях звука меньше 2103 Вт/см2 и времени экспозиции меньше 410-2 с работает кавитационный механизм, а в случае, когда время экспозиции превышает 1с, а интенсивность звука меньше, чем 200 Вт/см2 работает механизм теплового разрушения. В промежуточной области механизм разрушения не ясен. Под акустической кавитацией понимают образование и активацию газовых или паровых полостей (пузырьков) в среде, подвергаемой ультразвуковому воздействию.
По общепринятой терминологии существуют два типа активности пузырьков: стабильная кавитация и коллапсирующая, или не стационарная, кавитация, хотя граница между ними не всегда четко очерчена.
Стабильные полости пульсируют под воздействием давления ультразвукового поля. Радиус пузырька колеблется около равновесного значения, полость существует в течение значительного числа периодов звукового поля. С активностью такой стабильной кавитации может быть связано возникновение акустических микропотоков и высоких сдвиговых напряжений.
Коллапсирующие или нестационарные полости осциллируют неустойчиво около своих равновесных размеров, вырастают в несколько раз и энергично схлопываются. Схлопыванием таких пузырьков могут быть обусловлены высокие температуры и давления, а также преобразование энергии ультразвука в излучение света или химические реакции.
На пылинках и примесных частицах, содержащихся в жидкостях могут существовать микротрещины. Избыточное давление внутри частичек, задаваемое s/R, где R - радиус частичек и s - коэффициент поверхностного натяжения, мало, но под действием звука достаточно высокой интенсивности газ может накачиваться в них и полости могут расти. Было показано, что интенсивность звука, необходимая для получения кавитации, заметно повышается при увеличении чистоты жидкости.
Малые пузырьки могут расти вследствие процесса, называемого выпрямленной, или направленной, диффузией. Объяснение этого явления состоит в том, что за период акустического поля газ поочередно диффундирует в пузырек во время фазы разряжения и из пузырька во время фазы сжатия. Так как поверхность пузырька в фазе разряжения максимальна, суммарный поток газа направлен внутрь пузырька, поэтому пузырек растет. Чтобы пузырек рос за счет выпрямленной диффузии, амплитуда акустического давления должна превысить пороговое значение. Порог выпрямленной диффузии и определяет порог кавитации.

Микроскопическая структура разрушений.

Изучение зоны поражений под микроскопом, выполненное Уорвиком и Пондом, показывает, что разрушения имеют структуру "остров" и "ров", причем существует резкая граница между нормальной и пораженной тканью. В мозговой ткани "остров" представляет собой коагулированную центральную часть, а "ров" характеризуют разрыхление цитоплазмы нервных клеток. Изучение ткани с помощью электронного микроскопа показывает, что вначале разрушаются митохондрии; они набухают и приобретают низкую электронную плотность. Однако в мозге наиболее чувствительными оказываются синапсы и они разрушаются еще раньше.

Подготовила Дрейд А.И. 2000 г