Ultradźwięki - zastosowanie, bezpieczeństwo

Ultradźwięki (naddźwięki) to fale mechaniczne, sprężyste, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby mógł je usłyszeć człowiek - wynosi od około 20 kHz (górna granica słyszalności przez człowieka) do 10 GHz (częstotliwość hiperdźwięków).

Rewolucję technologii ultradźwiękowej zapoczątkowało odkrycie efektu piezoelektrycznego w 1880 roku. Została po raz pierwszy zastosowana na statkach do wykrywania głębokości, a także w metalurgii do identyfikacji pęknięć. Dopiero w następnych latach doceniono ich medyczne zastosowanie.

Ultradźwięki rozchodzą się w gazach, cieczach i ciałach stałych. Określane są potocznie jako "piski" - tak wysokie, że ich nie właściwie słychać. W środowisku naturalnym ultradźwięki wytwarzane są przez niektóre zwierzęta, takie jak:

• nietoperze;
• szczury;
• wieloryby;
• delfiny;
• psy.

Wymienione zwierzęta wykorzystują emisję ultradźwięków do echolokacji, ponieważ zakres ich słyszalności wynosi niekiedy nawet 40 kHz.

Istnieją również sztuczne metody wytwarzania ultradźwięków. Są to metody:

• termiczne;
• mechaniczne;
• optyczne;
• odwrócenie efektu piezoelektrycznego;
• magnetostrykcja.

Obecnie ultradźwięki mają zastosowanie przede wszystkim w medycynie, m.in. dzięki obrazowaniu ultradźwiękowemu, stosowanemu od ponad pięćdziesięciu lat. Małe długości fal pozwalają na uzyskiwanie dokładnych obrazów narządów wewnętrznych.

Ultradźwięki są używane również do interwencji w czasie znieczulenia miejscowego oraz podania leków przeciwbólowych - dzięki ultradźwiękom lekarz może dokładnie zobaczyć cel igły i prawidłowo wstrzyknąć preparat.

Ultradźwięki używane są też w stomatologii do tzw. skalingu - ultradźwiękowego usuwania kamienia nazębnego i w zabiegach kosmetycznych, takich jak sonoforeza czy peeling kawitacyjny. Używane są również w rehabilitacji medycznej w zabiegach fizykoterapeutycznych.

Naddźwięki dzięki swoim właściwościom pozwalają na obserwację głębin morskich, aby odszukać obiekty zaburzone w wodzie. Znalazły zastosowanie w okrętach podwodnych.

Fale te pozwalają również na pomiar odległości za pomocą dalmierza ultradźwiękowego, w zakresie od 1 do 10 metrów. Użycie silnego źródła ultradźwięków może powodować niszczenie i rozgrzewanie niektórych materiałów, dzięki czemu mogą być używane do obróbki powierzchniowej wytwarzanych przedmiotów, stosując obróbkę ultradźwiękową.

Za pomocą ultradźwięków można prowadzić również nieniszczące badania właściwości połączeń i materiałów.

Naddźwięki mogą mieć zastosowanie także w produkcji żywności w wielu technologiach. Pozwalają zmniejszyć zużycie energii, zatrzymać więcej składników odżywczych oraz skrócić czas przygotowywania posiłków.

W latach 50. XX wieku stosowano je również w pamięciach rtęciowych w pierwszych komputerach.

Używanie ultradźwięków, oprócz korzyści może nieść za sobą także skutki uboczne. Zazwyczaj wynikają one z ich nieprawidłowego użycia lub niestosowania się do przeciwwskazań.

Skutki uboczne to m.in.:

• wrzody żołądka;
• biegunka;
• ból brzucha;
• schorzenia układu krążenia;
• problemy z rozwojem układu kostnego u płodu.

Zanim skorzystamy z ultradźwięków w celach medycznych, zawsze powinniśmy poinformować lekarza o stanie swojego zdrowia i ewentualnych nieprawidłowościach.

Poziomy ultradźwięków stosowane w medycynie są zbyt niskie, aby mogły spowodować uszczerbek na zdrowiu. U osób, które zawodowo narażone są ultradźwięki przekraczające 120 dB., może dojść do uszkodzenia lub utraty słuchu.

Osoby narażone na ekspozycję powyżej 155 dB. muszą liczyć się z efektami cieplnymi, szkodliwymi dla organizmów ludzkich. Ekspozycja powyżej 180 dB. może doprowadzić nawet do zgonu.