Математическая модель первичного взаимодействия ультразвуковых волн с биологической тканью

Введение 3
Цель и задачи 5
Глава 1. Вводные определения 6
Глава 2. Механизм воздействия ультразвука на биологические
ткани 9
2.1. Механическое воздействие 9
2.1.1 Акустические течения и потоки 10
2.1.2 Деформация среды 11
2.1.3 Кавитация 11
2.2. Физико-химическое воздействие 12
2.3. Тепловое воздействие 12
Глава 3. Построение математической модели 14
3.1. Модель 1 14
3.2. Модель 2 21
3.3. Модель 3 28
Выводы 31
Список литературы 33
Приложение

Купить

На протяжении многих лет учёные всего мира принимают активное участие в изучении ультразвукового воздействия на живые организмы. За это время проводились многочисленные исследования по обнаружению положительных и отрицательных влияний высокочастотных звуковых колебаний на биологические ткани. Выяснилось, что с помощью ультразвуковой терапии возможно не только бороться с воспалениями, отёками, спазмами, но и ускорить регенеративные восстановительные процессы, изменить чувствительность рецепторов, повлиять на скорость проведения нервных импульсов, максимально устранить последствия травм органов опорно-двигательного аппарата. Ультразвук терапевтической частоты (800 - 3000 кГц) осуществляет микромассаж клеток, облегчает транспортировку в ткани организма лекарственных препаратов, позволяет повысить проницательность клеточной мембраны. К тому же стало известно, что с его помощью можно улучшать работу сосудов мозга, а значит, обострять память и внимательность, бороться с хронической усталостью. Совсем недавно в университете Вирджинии ученые получили доказательство еще одного положительного влияния высокочастотных колебаний на мозг — их использование позволило обострить осязательные возможности человека[1].
Актуальность данной темы обусловлена важностью и относительно малой изученностью механизмов влияния ультразвука и современных ультразвуковых технологий, применяемых в биологии и медицине, на ткани живого организма.
В наши дни высокочастотные колебания имеют широкую сферу применения не только в биологии и медицине, но и в промышленной деятельности, а также при проведении комплексных научных исследований на стыке различных научных направлений, с применением нанотехнологий. Так, например, совсем недавно российские учёные научились использовать кремниевые наночастицы для уничтожения раковых клеток с помощью ультразвука, не затрагивая здоровые ткани[2].
Понимание процессов распространения УЗ волн в биологических тканях и механизмов их взаимодействия с живыми клетками играет важнейшую роль при создании и оптимизации новейшего ультразвукового медицинского оборудования. Однако, несмотря на обилие фактического материала, касающегося влияния ультразвуковых волн на биологические ткани, в литературе практически отсутствуют полезные математические модели, описывающие комплексное воздействие ультразвука на живые клетки человеческого организма. Отчасти это связано с особенностями и мультипараметричностью выбранной модельной системы. Построить наиболее точную математическую модель влияния ультразвуковых процессов на тканевом и клеточном уровнях, найти не только аналитическое её описание, но и численное решение - насущная научная проблема, имеющая не только теоретическое, но и важное практическое значение.
Целью настоящего исследования является построение математической модели, описывающей механизмы первичного взаимодействия ультразвука терапевтического диапазона интенсивностей с тканями человеческого организма.

Купить