Лечение зубов ультразвуком. Ультразвук в стоматологии: Источники ультразвуковых колебаний (Продолжение) Показания к ультразвуку в стоматологии
В современной стоматологии широко используются инновационные малоинвазивные лечебные технологии. Низкочастотный ультразвук тоже нашел свое применение: его используют для лечения пульпита или кариеса, для гигиенических манипуляций в полости рта.
Конечно, ультразвуковой генератор претерпел изменения и мало похож на своего «праотца», который предложил Циннер полвека тому. Прибор усовершенствован, приобрел новые функции, разработаны отдельные модификации для терапевтического и хирургического лечения низкочастотными ультразвуковыми волнами.
Применение ультразвука в стоматологии
УЗ-аппараты в стоматологической практике применяются в разных направлениях:
- Стоматологический ультразвуковой скалер и продуцируемые им выбрационные колебания используются при проведении гигиены полости рта. Удаление отложений на зубах необходимо делать не только в профилактических целях, но и перед препарированием зуба, установкой ортопедических конструкций или имплантов. Бесконтактное очищение зубов с помощью ультразвука проводится быстро и безболезненно.
- Ультразвуковой скальпель при лечении пульпита, глубокого кариеса оказывает антибактериальное и противовоспалительное действие, способствует улучшению обменных процессов в мягких тканях. Ультразвук дает возможность тщательно очистить корневой канал перед пломбированием зуба, полимеризовать пломбировочные компоненты.
- В качестве физиотерапевтического лечения ультразвук применяется в сочетании с противовоспалительными препаратами после имплантации, сложного удаления зуба. Это позволяет быстрее подавить воспалительный процесс, снять боль, усилить местное кровоснабжение, не допустить осложнения и сократить реабилитационный период.
- При зубопротезировании с помощью ультразвука санируют коронки и мосты, прессуют пломбировочные композиты.
- Ультразвуковые мойки позволяют более качественно обработать инструментарий многоразового пользования, наконечники и насадки, имеющие сложную конфигурацию и узкие каналы.
Как действует низкочастотный ультразвук?
С помощью ультразвука достигаются многочисленные терапевтические эффекты:
- улучшается всасывание лекарственных средств;
- губительное действие на патогенную микрофлору;
- очищение тканей от инфицированных наслоений;
- противоопухолевое действие;
- бесконтактное рассечение;
- кровоостанавливающий эффект.
Важным является и то, что ультразвук не повреждает зубную эмаль, оказывает щадящее действие на мягкие ткани.
В стоматологии УЗИ применяется для изображения слюнных желез, слизистой оболочки полости рта и лимфатических узлов. Это изображение получается благодаря способности ультразвуковых волн распространяться с различной скоростью и амплитудой колебаний в зависимости от плотности среды. Ультразвуковые волны на обследуемом участке тела создаёт ультразвуковой генератор.
УЗИ мягких тканей лица и шеи в его современном варианте не требует применения каких либо специальных ультразвуковых сканеров или датчиков и может быть выполнено на оборудовании, предназначенном для исследования периферических структур: вполне достаточными являются линейные датчики с частотой колебаний 5,0-7,5-9,0 МГц. Чрескожная эхография обладает достаточно высокой информативностью и в основном удовлетворяет запросам клиницистов: практически все отделы лица и шеи (включая тело и корень языка) доступны эхографическому исследованию с использованием наружных датчиков. Недоступными являются лишь верхние отделы окологлоточного пространства и крылочелюстное пространство, экранируемые ветвью нижней челюсти.
Возрастных ограничений и специальной подготовки пациента к проведению эхографического исследования не требуется.
Для врача ультразвуковой диагностики челюстно-лицевая область может представлять большой профессиональный интерес, поскольку здесь встречаются заболевания всех нозологических групп (от воспалительных, аутоиммунных и дегенеративно-дистрофических до опухолевых), а также разнообразные пороки развития (ангиодисплазии, лимфангиомы, врожденные кисты). Дифференциально диагностические сложности увеличиваются из-за того, что челюстно-лицевая область является зоной массивного инфицирования и существование первично невоспалительных заболеваний нередко маскируется присоединением воспали тельного процесса со всем спектром (от стертых до клинически выраженных) его признаков.
Сложность анатомического строения челюстно-лицевой области создает дополнительные трудности для трактовки результатов ультразвукового исследования. Вместе с тем анатомическая детализация имеет большое значение, поскольку определение органопринадлежности патологического процесса и уточнение топографо-анатомических особенностей его распространения являются одной из важнейших задач диагностики наряду с идентификацией нозологической формы заболевания. Этот момент приобретает особую актуальность, если учитывать, что при операциях именно на челюстно-лицевой области перед хирургами особенно остро стоит задача поиска компромисса между выбором оптимального доступа для осуществления максимально возможной радикальности вмешательства и нанесением возможно меньшего эстетического ущерба лицу пациента.
Ультразвуковое исследование вносит существенный вклад в диагностику заболеваний больших слюнных желез.
При воспалительных заболеваниях околоушных желез эхография позволяет провести дифференциальную диагностику различных форм паротита, выявить сиалодохит - воспаление в протоках слюнных желез, распознать воспаление внутрежелезистых лимфатических узлов (лимфаденит) и уточнить его стадию. Все это по существу является разграничением хирургической и нехирургической патологии околоушных желез. При слюнокаменной болезни, наиболее часто встречающейся в поднижнечелюстных железах, ультразвуковое исследование позволяет выявить конкременты независимо от их расположения (в паренхиме железы, внутрежелезистых протоках, выводном протоке) и степени их минерализации, уточнить наличие сиалоденита - воспаления паренхимы железы, которое может быть самостоятельным или сопутствовать слюнокаменной болезни.
Использование ультразвука при биологическом лечении пульпита.
Лечение традиционными биологическими методами остается многосеансным и не всегда гарантирует сохранность пульпы зуба. Вследствие недостаточной механической прочности лечебных прокладок снижается надежность постоянных пломб, нередко травмируется пульпа. Недостаточно эффективна и антибактериальная медикаментозная обработка инфицированных зубных тканей. Современное развитие стоматологии в значительной степени обусловлено широким использованием научно-технических достижений, среди которых одним из перспективных является использование ультразвука. Основой биологического действия ультразвука является его способность поглощаться тканями организма и далее трансформироваться в другие виды энергии, вызывая ряд физических, физико-механических и биологических реакций, что послужило основанием для его применения. Применение при лечении пульпита низкочастотного ультразвука в диапазонах от 24,5 до 28,5 кГц, впервые начатое нами, обусловлено его специфическим действием: 1) интенсивной очисткой зубных тканей от инфицированных масс; 2) фонофорезом лекарственных веществ в ткани зуба и периодонта: 3) бактерицидным действием на микрофлору пораженного дентита и пульпы; 4) стимуляцией репаративных процессов в воспаленной пульпе; 5) гемостатическим действием при кровотечениях из культи пульпы; 6) уменьшением механических усилий режущего инструмента при ампутации пульпы зуба. При лечении пульпита применяется серийная ультразвуковая медицинская установка УРСК-7Н-18, которая содержит электронный блок, укомплектованный тремя акустическими узлами. Волноводы-инструменты обладают высокой коррозийной стойкостью, подвергаются стерилизации кипячением в дистиллированной воде либо в сухожаровом шкафу. Амплитуда колебаний излучателей волноводов-инструментов в момент резонанса при частоте генератора 24,5-28,5 кГц не превышает 30-35 мкА. После включения генератора в электрическую сеть настраивают в резонанс акустический узел и волновод-инструмент в зависимости от вида и этапа вмешательства.Ультразвуковая терапия - применение ультразвука с
лечебной целью. В основе ультразвуковой
терапии лежит специфический характер
взаимодействия ультразвука с биологическими
тканями.
В физиотерапевтической практике
используют ультразвуковые колебания
частотой от 800 до 3000 кГц, в ультразвуковой
хирургии - от 20 до 100 кГц. Дотирование
осуществляется по интенсивности ультразвука,
длительности воздействия, а также по
режиму генерации ультразвука (непрерывный,
импульсный). Интенсивность ультразвука
до 0,4 Вт/см 2 считается
низкой, в пределах 0,5-0,8 Вт/см 2 -
средней, 0,9-1 Вт/см 2 и
выше - высокой. Как правило, в лечебных
целях используют ультразвук интенсивностью
не выше 1 Вт/см 2 .
В непрерывном режиме генерируется поток
ультразвуковых волн на протяжении всего
времени воздействия. Импульсный режим
предусматривает применение импульсов
ультразвука с частотой 50 Гц и длительностью 2, 4 и 10 мс.
Поглощение ультразвука
патологическими тканями зависит
от их акустических свойств и частоты
ультразвуковых колебаний. Интенсивность
ультразвука частотой 800-900 кГц уменьшается примерно вдвое
в мягких тканях на глубине 4-5 см, а при частоте
около 3000 кГц - на глубине
1,5-2 см. Жировая ткань
поглощает ультразвук примерно в 4 раза,
мышечная - в 10 раз, а костная - в 75 раз сильнее,
чем кровь. Наиболее сильное поглощение
ультразвука наблюдается на границе тканей,
обладающих разными акустическими свойствами
(кожа - подкожная клетчатка, фасция -
мышца, надкостница - кость). Поглощение
ультразвука заметно меняется при изменении
состояния ткани в связи с развитием в
ней патологического процесса (отек, инфильтрация,
фиброз и др.).
Первичный эффект действия ультразвука
проявляется влиянием на тканевые и
внутриклеточные процессы; изменение
процессов диффузии и осмоса, проницаемости
клеточных мембран, интенсивности
протекания ферментативных процессов,
окисления, кислотно-щелочного равновесия,
электрической активности клетки. В
тканях под влиянием ультразвука
активируются обменные процессы, увеличивается
содержание нуклеиновых кислот и стимулируются
процессы тканевого дыхания.
Под влиянием ультразвука
повышается проницаемость стенок сосудов,
поэтому воздействие ультразвука
на ткани, находящиеся в состоянии
воспаления с выраженными экссудативными
явлениями, может вызвать ухудшение
течения патологического процесса.
Это следует учитывать при
ультразвуковой терапии острых воспалительных
заболеваний. В то же время отмечено
рассасывающее действие ультразвука на
продуктивное воспаление, что позволяет
применять его при разрешающихся подострых
и хронических воспалительных процессах.
Установлено выраженное спазмолитическое
действие ультразвука, на чем основано
его применение в лечебных целях при бронхоспазмах,
дискинезиях кишечника, спазмах мочевого
пузыря, почечной колике и др.
Одним из специфических свойств
ультразвука является «разволокняющее»
действие, которое способствует менее
грубому рубцеванию и приводит, в известной
мере, к рассасыванию (размягчению) уже
сформировавшейся рубцовой ткани, вследствие
расщепления пучков коллагеновых волокон
на отдельные фибриллы, их отделения от
аморфного цементирующего вещества соединительной
ткани. На этом основано применение ультразвука
при заболеваниях и повреждениях опорно-двигательного
аппарата, нервов, а также рубцовых и спаечных
процессах после оперативных вмешательств
и воспалительных заболеваний.
Относительно небольшие
дозы ультразвука оказывают стимулирующее
влияние на процессы регенерации
в различных тканях; большие дозы
угнетают эти процессы. Действие ультразвука
на организм больного характеризуется
также и эффектом, который связывают
с торможением и блокированием
проведения болевого импульса в нервных
клетках специальных ганглиев и
по нервным волокнам. Этот эффект лег
в основу применения У. т. при лечении
заболеваний и патологических состояний,
сопровождающихся выраженным болевым
синдромом (невралгии, остеохондроз, миозит
и др.).
Совокупность ответных реакций
организма больного на действие ультразвука
включает как местные тканевые изменения
(активацию ферментативных и трофических
процессов, микроциркуляции, стимуляцию
регенерации и др.), так и сложные
нейрогуморальные реакции. Происходит
стимуляция адаптивных и защитных механизмов,
повышение неспецифической резистентности
организма, активация механизмов восстановления
и компенсации.
В физиотерапии широко применяется
метод фонофореза (ультрафонофореза,
сонофореза) лекарственных средств, объединяющий
действие двух агентов: физического фактора
(т.е. ультразвука) и химического (лекарственного
препарата), вводимого в организм с его
помощью. Под действием ультразвука лекарственное
средство проникает в эпидермис, откуда
диффундирует в кровь и лимфу.
Для обеспечения акустического
контакта с ультразвуковой головкой
аппарата кожу в области воздействия
перед процедурой смазывают контактным
веществом (вазелиновым, растительным
маслом, лекарственной смесью). Воздействие
на кисти, стопы, лучезапястные, локтевые,
голеностопные суставы проводят,
погрузив их в ванночку с водой (t°
воды 32-36°).
Обычно применяют так
называемую лабильную методику воздействия,
при которой ультразвуковую головку
медленно перемещают по коже; при проведении
процедуры в воде соответствующие
движения излучателем проводят на расстоянии
1-2 см от поверхности кожи. Иногда
применяют так называемую стабильную
методику, при которой ультразвуковая
головка на протяжении всего периода воздействия
неподвижна относительно облучаемого
участка.
Ультразвуковое воздействие
осуществляют на соответствующие участки
поверхности тела (так называемые
поля), площадь каждого из них
составляет 150-250 см 2 . При
первых процедурах воздействуют на 1-2 поля,
при хорошей переносимости начиная с 3-4-й
процедуры количество полей можно увеличить
до 3-4. Продолжительность воздействия
на 1 поле от 2-3 мин до 5-10 мин, а длительность
всей процедуры не более 12-15 мин. Процедуры
проводят ежедневно или через день, на
курс назначают от 6 до 12 процедур.
Противопоказаниями для
проведения У. т. являются болезни крови,
острые воспалительные процессы, психические
заболевания, тяжелые формы неврозов,
выраженный церебральный атеросклероз
диэнцефальные кризы, ишемическая
болезнь сердца с наличием стенокардии,
инфаркт миокарда, гипертоническая
болезнь выше II А стадии, вегетативная
дистония с наличием артериальной гипотензии,
выраженные проявления сердечно-сосудистой
и легочно-сердечной недостаточности,
тиреотоксикоз, тромбофлебит, склонность
к кровотечениям. новообразования.
В хирургии, травматологии
и ортопедии специальные ультразвуковые
инструменты применяются для
рассечения и «сварки» костей, мягких
тканей и органов, для остеосинтеза
поврежденных костей и суставов, проведения
восстановительных и пластических
операций, профилактики и лечения
гнойной инфекции. Ультразвуковую обработку
гнойного очага целесообразно производить
после его хирургической и (в
отдельных случаях) лазерной обработки.
Обычно такая комбинация необходима
при значительном распространении
гнойно-воспалительного процесса и выраженных изменениях кожи
и окружающих тканей (см. Лазеры, в хирургии).
Гнойную полость (рану) заполняют
так называемой промежуточной средой.
В качестве которой обычно применяют
растворы антисептиков в комбинации с
различными антибиотиками, гормонами
или ферментами или 0,05% водный раствор
хлоргексидин-биглюконата и 3% раствор
перекиси водорода. Ультразвуковую обработку
раны струей этой смеси следует проводить
в первые 3-4 дня до появления грануляций.
Во 2-й фазе процесса заживления раны для
предупреждения разрушения грануляций,
вторичного инфицирования, а также для
стимуляции заживления осуществляют аэрозольную
ультразвуковую обработку смесью раствора
Рингера - Локка и суспензии гидрокортизона
в соотношении 1000:1. При этом контакт рабочей
части волновода со стенкой раны не допускается.
Продолжительность обработки (от 1 до 10 мин и более) зависит от выбора промежуточной
среды, размеров раны и выраженности воспалительного
процесса. Расстояние от рабочего конца
волновода до обрабатываемой поверхности -
1-15 мм (при непосредственном контакте
возможно повреждение здоровых тканей
и грануляций).
При наличии показаний
процедуру завершают наложением
первичного шва: при противопоказаниях
к первичному шву производят повторные
сеансы У. т. до полного очищения ран
от гнойных и некротических масс
и появления грануляций. Обработка
мелких ран, затеков карманов и свищевых
ходов малоэффективна и травматична.
В травматологии и ортопедии
У. т. широко используют в комплексном
лечении последствий травм органов
опорно-двигательного аппарата, а
также в восстановительном периоде
после реконструктивных операций на
суставах, мышцах, сухожил
и т.д.................
У большинства из нас ультразвук ассоциируется только как метод снятия зубных отложений. Да, ребята, так и есть, чаще всего ультразвук используется для гигиенических мероприятий, а ультразвуковые аппараты (скалеры) узурпировали стоматологи-гигиенисты. Нет, мы не спорим, удаление налета и зубного камня это основное применение ультразвуковых аппаратов, однако их “способности” гораздо шире.
Итак. Два самых распространенных типа ультразвуковых аппаратов – это магнитострикционные и пьезоэлектрические . Скалер Cavitron от Dentsply – пример магнитострикционного устройства, а PiezoLED от KaVo - пьезоэлектрического. Для магнитострикционных устройств существует довольно большой выбор насадок. Насадки для пьезоустройств в этой номинации побеждают, их значительно больше. Обе эти технологии могут помочь в выполнении множества манипуляций, каждая по-своему хороша, выбирайте сами.
Вот три необычных применения ультразвука в практике стоматолога:
- Перемещение эндодонтических ирригантов. Ни для кого не секрет, что активация ультразвуком эндодонтических ирригантов обеспечивает более существенное удаление остатков твердых и мягких тканей из просвета каналов. 30-60 секунд воздействия пьезоэлектрического ультразвукового аппарата может значительно улучшить вымывание органического «мусора».
- Удаление детрита. Ультразвуковые наконечники с алмазным покрытием могут удалять детрит консервативно с минимальным побочным повреждением мягких тканей. Друзья, уверены что вы оцените это при лечении пришеечного кариеса. NSK предлагает сферические пьезонасадки с алмазным покрытием, которые могут удалять мертвые ткани с минимальным риском возникновения кровотечения из десны.При создании сложных реставраций эти насадки станут незаменимыми помощниками.
- Снятие коронок. Бьемся об заклад, что ваши руки никогда не смогут производить необходимую для удаления старых реставраций величину вибрации, которую способен издавать ультразвуковой наконечник. Используйте возможности ультразвука, чтобы ослабить область контакта между коронкой и цементом и удалить старую коронку без разрушения ее на части.
Это всего лишь три примера того, как ультразвуковой аппарат может помочь вам в ежедневной практике, но у ультразвука есть и многие другие полезные применения. Его можно использовать при восстановительном лечении для удаления зубного налета и зубного камня, например, когда находите маленький поддесневой депозит камней во время подготовки культи зуба, или когда хотите удалить налет перед прямой реставрацией цервикального края зуба. В таких ситуациях, как эти (и во многих других), наличие ультразвука – это большой плюс.
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕРАПИЯ
Целевая установка.
Иметь представление о:
Принципах работы физиотерапевтических аппара тов, применяемых для ультразвуковой терапии
Знать:
технику и методику физиотерапевтических про цедур при лечении ультразвуком;
показания и противопоказания к применению уль тразвука.
Ультразвуковая терапия - это применение с лечебной целью механических колебаний частиц упругой среды, распространяющихся в виде волн в неслышном акустическом диапазоне частот, т.е. выше 16-20 кГц, которые вызывают переменные сжатия и расжа-тия вещества. Наиболее широко используется частота 880 кГц.
Физиологическое действие. В основе физиологического действия ультразвука лежат механический и тепловой факторы, которые обусловливают физико-химические изменения в организме. Энергия ультразвука при колебательных движениях передается от частицы к частице, что способствует глубокому воздействию. Ультразвуковая волна на границе раздела сред и тканей может отражаться, что создает условия для интерференции. При этом образуются участки повышенного звукового давления из-за большой разности акусти-
ческого сопротивления в области пограничных слоев (например кость - сухожилие, кость -мышца, подкожная клетчатка и мышечная ткань). Пациент может ощущать тупую боль. В результате переменного звукового давления в пределах ± 3 ат. возникает механическая энергия. Механические колебания тканевых частиц вызывают своеобразный «микромассаж клеток», приводят к сдвигу физико-химических процессов, в результате чего механическая энергия превращается в тепловую. В фазе растяжения при большой интенсивности звука может произойти разрыв межмолекулярных сил сцепления, притяжения и возникновения микрополостей, т.е. ковитация. В результате чего оболочка клетки разрывается, молекулы химического вещества разрушаются и выделяется много энергии (особенно на границе раздела сред). Это явление используется в стоматологии для снятия зубных отложений, когда парная волна на границе вода - эмаль выполняет механическую работу. Колебательные движения тканевых частиц приводят к ионизации, к изменениям биоэлектрических процессов в клетках, к повышению химической активности и образованию химических веществ. В терапии применяется ультразвук малой интенсивности.
Под его воздействием происходит:
слабое нагревание тканей;
расширение сосудов и ускорение кровотока;
ускорение обмена веществ;
повышение фагоцитоза, проницаемости тканевых мембран;
повышение усвоения тканями кислорода из крови;
улучшение процессов регенерации;
Нормализация нервно-мышечной возбудимости, сосудистого тонуса;
Основы стоматологической физиотерапии
Глава 4. Ультразвуковая терапия
Ультразвук оказывает противовоспалительное и обезболивающее, рассасывающее десенсибилизирующее, тонизирующие действие. С помощью ультразвука в ткани можно вводить лекарственные вещества. Этот метод получил название «ультрафонофореза». Для него используют водные масляные растворы. Чаще всего применяют ультрафонофорез с йодом, кальцием, фосфором, анальгином, гидрокортизоном, галоскорбином. Ультразвук находит применение в диагностике заболеваний, используется для снятия зубных отложений, изучается его применение при пломбировании корневых каналов.
Показания к применению ультразвука. Ультразвук применяется при:
глоссалгии;
невралгии тройничного нерва;
неврите лицевого нерва;
некоторых острых воспалительных процессах (при наличии оттока экссудата).
хронических воспалительных заболеваниях челю- стно-лицевой области;
рубцах, спайках;
пародонтите;
контрактуре жевательных мышц;
Противопоказания к применению ультразвука:
беременность;
атеросклероз;
заболевания центральной нервной системы;
новообразования;
болезни эндокринной системы;
болезни крови;
истощение;
металлический остеосинтез при переломе.
Ультразвук - это колебания с частотами, большими 20000 Гц. Распространение в жидкой, газообразной и твердой средах ультразвуковых колебаний конечной амплитуды порождает физические эффекты, использование которых в медицине создает реальные предпосылки интенсификации технологического процесса обработки биологических тканей, методов диагностики и воздействия лекарственных препаратов на организм при терапевтическом лечении.
Для создания ультразвуковых колебаний разработаны многообразные технические средства - аэродинамические и гидродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические источники ультразвука - дают возможность практического применения ультразвуковой технологии во многих отраслях медицины.
Частота сверхвысокочастотных ультразвуковых волн, применяемых в хирургии и биологии, лежит в диапазоне порядка нескольких МГц. Фокусировка таких пучков обычно осуществляется с помощью линз и зеркал.
Для диагностических исследований внутренних органов используется частота 2,5 - 3,5 МГц, для исследования щитовидной железы используется частота 7,5 МГц. Генератором таких волн является пьезодатчик, который одновременно играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор работает в импульсном режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду. В промежутках между генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик фиксирует отраженные сигналы. В качестве детектора сигнала применяется сложный датчик, состоящий из нескольких сотен мелких пьезокристаллов, работающих в одинаковом режиме. В датчик вмонтирована фокусирующая линза, что дает возможность создать фокус на определенной глубине.
В физиотерапевтической практике используют ультразвук в диапазоне частот 800-3000 кГц. Наиболее распространены керамические преобразователи из титаната бария.
В стоматологии впервые с середины пятидесятых годов прошлого века было предложено использовать ультразвук для лечения периодонтита и для удаления камней. Инструменты, применяемые для лечения зубов, обычно состоят из стержневого ультразвукового пьезокерамического, магнитострикционного или аэродинамического преобразователя и имеют на конце рабочий наконечник. В наконечнике возбуждаются продольные колебания в диапазоне частот 20 - 45 кГц и с амплитудой движения в области 6 -100 мкм. В аэродинамических стоматологических наконечниках частота работы преобразователя обычно на выходит за рамки слышимого звука.
Ультразвуковой пучок
Ультразвуковой пучок с необходимыми параметрами получают с помощью соответствующих ультразвуковых преобразователей . В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвукового пучка, обычно используются механические источники ультразвука.
Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путем (камертоны, свистки, сирены). Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Ультразвук здесь создается подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет "губа" в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту "губу"; возникают колебания, частота которых (она составляет около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика.
Другая разновидность механических источников ультразвука - сирена. Она обладает относительно большой мощностью и применяется в милицейских и пожарных машинах. Все ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (статором), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске - роторе. При вращении ротора положение отверстий в нем периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подается сжатый воздух, который вырывается из нее в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.
Иной принцип генерации звука реализуется в роторно-пульсационных аппаратах, принципиальная конструкция которых аналогична конструкции динамических сирен. Здесь звуковое излучение образуется за счет периодического механического прерывания потока воздуха, проходящего через щелевой ротор и статор. Вращение ротора осуществляется механическим воздушным приводом. Скорость вращения и характерные размеры щелевых отверстий задают частот и интенсивность пульсации давления в потоке, а следовательно частоту и интенсивность звукового излучения. При этом интенсивные колебания среды локализованы внутри объема аппарата. Достоинством этих систем является возможность работы при низком избыточном давлении и больших расходах струи. Однако роторно-пульсационные аппараты сложны в изготовлении вследствие чего более распространенное изготовление получили пульсационные приводы. Именно такой тип генерации чаще применен в стоматологических воздушно-приводных инструментах. Типичными представителями агрегатов с аэродинамическим приводом в стоматологии являются ультразвуковые скалеры применяемые для снятия пигментированного налета и зубных отложений. Роторно-пульсационные озвучивающие механизмы используются в воздушно-приводных обрабатывающих эндодонтических инструментах и ирригаторах.
Гидродинамические генераторы-излучатели служат для превращения кинетической энергии струи в энергию упругих акустических колебаний. Генерация звука происходит в области вихревого движения струи. Для расчета генерируемого звукового поля обычно применяют теорию акустической аналогии Лайтхилла, согласно которой турбулентный (вихревой) поток рассматривают как заданный источник звука определенной структуры.
Самое большее распространение в медицине и в стоматологии в частности, нашли пьезоэлектрические и магнитострикционные ультразвуковые преобразователи
Магнитострикция
Магнитострикция представляет собой деформирование тел при изменении их магнитного состояния. Данное явление, открытое в 1842 г. Джоулем, свойственно ферромагнитным металлам и сплавам (ферромагнетикам) и ферритам. Ферромагнетики обладают положительным межэлектронным обменным взаимодействием, приводящим к параллельной ориентации моментов атомных носителей магнетизма. Наличие постоянных магнитных моментов электронных оболочек характерно для кристаллов, состоящих из атомов, обладающих внутренними электронными оболочками. Это имеет место для переходных элементов Fe, Co, Ni и редкоземельных металлов Gd, Tb, Dy, Но, Ег, а также для их сплавов и некоторых соединений с неферромагнетиками. Способность вещества к намагничению характеризуется магнитной восприимчивостью, которая представляет собой отношение намагниченности к напряженности внешнего магнитного поля. Напряженность магнитного поля характеризуется силой, заключенной в единичной магнитной массе и действующей на северный магнитный полюс. Другой характеристикой магнитного поля является индукция магнитного поля. Магнитная энергия кристаллической решетки является функцией расстояния между атомами или ионами; следовательно, изменение магнитного состояния тела ведет к его деформированию, т. е. возникает явление магнитострикции. Магнитострикционная деформация сложным образом зависит от индукции и напряженности магнитного поля. В простейших случаях деформация пропорциональна квадрату намагниченности. Взаимосвязь между параметрами и геометрическими размерами преобразователя выводится на основе рассмотрения его конкретной формы. На практике используют два типа магнитострикционных преобразователей: стержневые и кольцевые, изготовленные из магнитных сплавов или ферритов. Металлические сплавы используют для изготовления мощных магнитострикционных преобразователей, поскольку они имеют высокие прочностные характеристики. Однако большая электропроводность сплавов обусловливает кроме потерь на перемагничение значительные потери на макровихревые токи, или токи Фуко. Поэтому преобразователи выполняют в виде пакета пластин толщиной 0,1-0,2 мм. Значительные потери определяют сравнительно низкий к. п. д. таких преобразователей (40-50%) и необходимость их водяного охлаждения. Ферритовые преобразователи обладают более высоким к. п. д. (70%), так как при большом электросопротивлении не имеют потерь на токи Фуко, но их мощностные характеристики весьма ограничены из-за низкой механической прочности.
При воздействии на обмотку, в которую помещен сердечник-стриктор, переменным электрическим током в последнем вследствие электромагнитной индукции возникают колебательные процессы соответствующие частоте генератора электрического сигнала. Достоинством таких генераторов является относительно низкое рабочее напряжение, что позволяет значительно упростить при изготовлении инструментов конструктивные параметры изоляции электрической части рабочего инструмента от приводного механизма и сделать их разборными для быстрой смены привода стоматологического наконечника. Недостатком же магнитострикционного преобразователя является условие обязательного постоянного охлаждения водой работающего преобразователя.
Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектрический эффект - образование электрической поляризации при механической деформации. Для получения ультразвуковых колебаний в ультразвуковых аппаратах используют обратный пьезоэлектрический эффект , т. е. физическое явление, которое может развиваться в некоторых кристаллах. При воздействии на такие кристаллы (пьезоэлементы) переменным током высокой частоты происходит их последовательное сжатие и расширение, что лежит в основе развития колебаний, соответствующих частоте подаваемого тока.
В отличие от электристрикции пьезоэффект наблюдается только у кристаллов, не имеющих цента симметрии. Кристаллическая решетка таких материалов состоит из полярных молекул, обладающих дипольным моментом. Все кристаллы по свойствам симметрии разделены на 32 класса, из них 20 не имеют симметрии. В ультразвуковой технике наибольшее распространение получили преобразователи на основе пьезокерамики. Основными материалами для изготовления преобразователей в медицинской аппаратуре является пьезокерамика на основе: титаната бария (ТБ); титаната бария, кальция (ТБК); цирконат титанат свинца (ЦТС); ниобат свинца, бария (PZT).
Терапевтические излучатели обычно сделаны в виде дисков из высококачественной пьезокерамики цирконат-титаната свинца. Они помещаются в водонепроницаемую оболочку из алюминия или нержавеющей стали, прикрепленную к концу легкой ручки. Обратная сторона диска граничит с воздухом.
В ультразвуковой технологии на частотах 20-60 кГц пьезокерамический преобразователь делают стержневого типа с частотопонижающими металлических накладками - преобразователь Ланжевена. Изготовление сплошного пьезокерамического полуволнового преобразователя нецелесообразно из-за технологических трудностей, сильного разогрева керамики в рабочем режиме, поскольку он имеет низкую теплопроводность, и необходимости высоких рабочих напряжений при большой толщине керамики. Обычно преобразователь выполняют в виде двух пьезокерамических шайб, рабочей дюралевой и тыльной стальной накладок, стянутых центральным болтом.
Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии, что и определяет преимущественное использование в ультразвуковой технологии систем, в которых источником механических колебаний являются электрические колебания ультразвуковой частоты. Электрические колебания заданной частоты формируются в ультразвуковых генераторах. В настоящее время широко используют два типа генераторов - транзисторные и тиристорные, отвечающие технологическим требованиям по уровню надежности, коэффициенту полезного действия, мощности и т. д. Кроме транзисторных и тиристорных генераторов для питания электроакустических преобразователей иногда применяют ламповые генераторы ("Ультрастом"). Ламповые ультразвуковые генераторы практически сняты с производства и их используют только в мощных генераторах мегагерцового диапазона.
Энергия электрических колебаний трансформируется в энергию механических колебаний в рассмотренных выше электроакустических преобразователях. Типичными представителями ультразвуковых стоматологических обрабатывающих приборов с магнитострикционным и пьезокерамическим приводом являются аппараты: "Turbo 25-30" /Parkell (США)/; "Piezon Master 400" /EMS (Щвейцария)/.