Презентация на тему "Механические волны. Эффект Доплера. Физические основы доплерографии"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Механические волны. Эффект Доплера. Физические основы доплерографии

• 
  Слайд 2
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 3

  Хронобиология и хрономедицина

  Ритмичность биологических процессов - неотъемлемое свойство живой материи. Циклические колебания физиологических процессов с точки зрения энергетики биологически целесообразны, выгодны и соответствуют принципу оптимальной организации. Биологические ритмы выявлены на всех уровнях организации жизни, начиная от простейших биохимических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Хронобиология – наука о биологических ритмах. Хрономедицинакак раздел хронобиологии включает в себя хронофизиологию, хронопатологию и хронотерапию. Хрономедицина ставит целью использовать закономерности биоритмов для улучшения профилактики, диагностики и лечения заболеваний.

• 
  Слайд 4

  Биоритмы систем и органов человека

• 
  Слайд 5
  
• 
  Слайд 6
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 7
  

  Механические колебания Колебания– это повторяющиеся изменения состояния системы: изменение температуры, концентрации (сахара, гормонов, и т.д.), электрического потенциала в сердечной мышце и т.д. По виду энергии, периодически меняющейся в системе, различают: электрические колебания, электромагнитные колебания, тепловые колебания, механические колебания, биохимические и др. Механические колебания– это повторяющиеся изменения механических параметров (смещения тела, скорости, ускорения, энергии) Любые колебательные процессы можно описать одними способами, лишь меняя параметры. Наиболее просто рассмотреть закономерности колебательного процесса на примере механических колебаний (пружинный, математический маятник).

• 
  Слайд 8

  Виды колебаний

  СВОБОДНЫЕ ВЫНУЖДЕННЫЕ АВТОКОЛЕБАНИЯ НЕЗАТУХАЮЩИЕ ЗАТУХАЮЩИЕ Свободные колебания возникают в системе, выведенной из состоянияравновесия, в отсутствие постоянной действующей внешней силы; Вынужденные колебания совершаются в условиях, когда на систему действует постоянная внешняя сила, изменяющаяся по гармоническому закону; Автоколебания – это незатухающие колебания, существующие в системе при отсутствии переменного внешнего воздействия.

• 
  Слайд 9
  
• 
  Слайд 10
  

  .Механические колебания- пружинный маятник x- смещение груза от положения равновесия -амплитуда - круговая частота - фаза -период а) положение равновесия, b) и c) отклонения (смещения) от положения равновесия Незатухающие колебания - совершаются в системе в отсутствие затухания (трения) при действии упругой (квазиупругой силы) n – частота колебаний        

• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  

  ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ -коэффициент затухания -амплитуда - период Логарифмический декремент затухания

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14
  

  ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. РЕЗОНАНС. - ПЕРИОД

• 
  Слайд 15
  

  АВТОКОЛЕБАНИЯ- Существуют системы, регулирующие периодическое восполнение потерянной энергии и поэтому способные колебаться длительное время. Автоколебания- незатухающие колебания, поддерживаемые внешним источником энергии, поступление которой регулируется самой колебательной системой. Системы, в которых возникают такие колебания, называются автоколебательными Обратная связь Источник энергии Колеблющееся тело Регулятор

• 
  Слайд 16
  

  Амплитуда и частота автоколебаний зависят от свойств самой автоколебательной системы. В автоколебательной системе сама колебательная система каналом обратной связи воздействует на регулятор энергии, информируя его о состоянии системы. Обратной связью называется воздействие результатов какого-либо процесса на его протекание. Если такое воздействие приводит к возрастанию интенсивности процесса, то обратная связь называется положительной. Если воздействие приводит к уменьшению интенсивности процесса, то обратная связь называется отрицательной. Примером механическойавтоколебательной системы являются часы, в которых маятник получает толчки за счет энергии поднятой гири, причем эти толчки происходят в те моменты, когда маятник проходит через среднее положение (демонстрация). Примером биологических автоколебательных систем являются такие органы, как сердце, легкие.

• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18

  Опрос

• 
  Слайд 19
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 20
  

  Волна– возмущения в среде, распространяющиеся с определенной скоростью Механическая волна– механические возмущения (колебания), распространяющиеся в упругой среде с определенной скоростью и несущие энергию. Распространение волны в среде не сопровождается перемещением частиц, частицы колеблются на месте, а волна переносит энергию

• 
  Слайд 21
  

  * * * МЕХАНИЧЕСКАЯ ВОЛНА ПРОДОЛЬНАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ Направление распространения волны x о x о x о Волна в которой колебания частиц среды совершаются вдоль направления распространения Волна в которой колебания частиц среды совершаются поперёк направления распространения

• 
  Слайд 22
  

  Продольные волны Поперечные волны Поперечные волны на поверхности воды Поперечные волны на поверхности твердого тела (волны Рэлея)

• 
  Слайд 23
  

  Ударная волна - тонкая переходная область, в которой происходит резкое увеличение плотности, давления и скорости вещества. Такие волны возникают при взрывах, детонации, при сверхзвуковых движениях тел, при мощных электрических разрядах и пр. Например, при взрыве образуются высоконагретыепродукты, обладающие большой плотностью и находящиеся под высоким давлением. Расширяющиеся продукты взрыва сжимают окружающий воздух, в каждый момент времени сжатым оказывается лишь воздух, находящийся в определённом объёме; вне этого объёма воздух остаётся в невозмущённом состоянии.

• 
  Слайд 24
  

  Простейший пример возникновения и распространения ударной волны- сжатие поршнем газа в трубе. Если покоившийся поршень мгновенно приходит в движение со скоростью и, то перед ним возникает ударная волна. Скорость её распространения Dпостоянна и больше и. Поэтому расстояние между поршнем и волной увеличивается пропорционально времени движения.  

• 
  Слайд 25
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 26

  УРАВНЕНИЕ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ

  * x о В УРАВНЕНИЕ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ Уравнение плоской волны – это зависимость смещения (S) любой точки среды в любой момент времени: S=f(х, t) X

• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 29

  Характеристики волны и среды, в которой она распространяется

  ФАЗА ВОЛНЫ ФРОНТ ВОЛНЫ – множество точек, имеющих одинаковую фазу в данный момент времени волна ФРОНТ ВОЛНЫ ПЛОСКОСТЬ СФЕРА

• 
  Слайд 30
  

  СКОРОСТЬ ВОЛНЫ – скорость распространения ее фронта (фиксированной фазы); зависит от свойств среды (плотности, температуры) ДЛИНА ВОЛНЫ – расстояние между двумя точками, фазы которых отличаются на 2π; расстояние,которое волна проходит за время, равное периоду колебанийчастиц среды Для однородной среды скорость распространения волны постоянна: При одинаковой частоте, длина волны меняется при переходе из одной среды в другую, так как скорость распространения волны зависит от свойств среды

• 
  Слайд 31
  

  r– плотность среды А– амплитуда колебаний точек среды w– частота колебаний –отношение потока энергии к площади поверхности, ориентированной перпендикулярно распространению волны, через которую переносится энергия ИНТЕНСИВНОСТЬ ПОТОК ЭНЕРГИИ –средняя энергия, переносимая волной через некоторую поверхность за единицу времени (усреднение за время, превышающее период колебаний)

• 
  Слайд 32

  Опрос

• 
  Слайд 33

  ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН

  В однородной среде волна распространяется прямолинейно с постоянной скоростью При переходе через границу раздела сред волна может отражаться и преломляться Если размер препятствия на пути распространения волны соизмерим с длиной волны, наблюдается явление дифракции- огибания волной препятствия При сложении двух волн одинаковой частоты с постоянной во времени разностью фаз происходит интерференция- чередование в пространстве максимумов и минимумов интенсивности результирующей волны

• 
  Слайд 34

  ЧАСТОТНЫЕ ДИАПАЗОНЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН

• 
  Слайд 35
  

  Понятие о хронобиологии и хрономедицине. II. Механические колебания. III. Механические волны. Виды волн. IV. Уравнение плоской волны. V.Характеристики волны и среды, в которой распространяется волна. VI. Эффект Доплера и его использование в медицине. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

• 
  Слайд 36
  

  Эффект Доплера изменение частоты волны, воспринимаемой наблюдателем (приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и/или их приёмникаоткрытом ((

  Кристиан Иоганн Доплер (1803–1853) Австрийский физик. Родился в Зальцбурге в семье каменщика. Окончил Политехнический институт в Вене, остался в нем на младших преподавательских должностях до 1835 года, когда получил предложение возглавить кафедру математики Пражского университета. Закончил свою карьеру в должности профессора Венского королевского имперского университета. В 1842 году предложил математическое объяснение смещения спектра некоторых звезд. Через 3 года провели опыт с целью опровержения данной теории, но неожиданно получили её подтверждение.

• 
  Слайд 37
  
• 
  Слайд 38
  

  ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА- кажущееся изменение частоты волны при взаимном перемещении источника и наблюдателя волн -скорость волны - скорость наблюдателя -скорость источника -частота генератора (источника) -наблюдаемая частота -движение навстречу -движение друг от друга    

• 
  Слайд 39

  Опрос

• 
  Слайд 40
  

  Источник неподвижен Источник движется с некоторой скоростью Источник движется со скоростью волны Скорость движения источника больше, чем скорость волны

• 
  Слайд 41
  

  Физические основы использования эффекта Доплера в медицине. «Доплеровский сдвиг частоты»

  ген ген+пр О «Доплеровский сдвиг частоты»:  

• 
  Слайд 42

  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ КРОВИ

  ПЕРЕДАТЧИК УЗ-ВОЛН ПРИЕМНИК УЗ-ВОЛН отраженная волна падающая волна ГЕНЕРАТОР УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ ПРИБОР ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧАСТОТ эритроциты в крови ДОПЛЕРОВСКИЙ СДВИГ ЧАСТОТЫ Полученные данные позволяют получить основные характеристики кровотока в исследуемом сосуде: скорость и направление движения крови, объем кровяной массы, движущейся с определенными скоростями. Исходя из этих характеристик, можно сделать определенные выводы о нарушении кровотока, состоянии сосудистой стенки, наличии атеросклеротического стеноза или закупорке сосудов тромбами и т.д.

• 
  Слайд 43
  

  Красныйсдвиг Фиолетовый сдвиг 43 На доплерограммах используют цветовое картирование изображения

• 
  Слайд 44

  Доплерография как метод диагностики в медицине

  Доплерография - методика ультразвукового исследования, основанная на использовании эффекта Доплера. Сущность эффекта состоит в том, что от движущихся объектов ультразвуковые волны отражаются с измененной частотой. Этот сдвиг частоты пропорционален скорости движения лоцируемых структур — если движение направлено в сторону датчика, то частота увеличивается, если от датчика — уменьшается. Допплерография относится к неинвазивным способам обследования, не оказывает на организм негативного воздействия и совершенно безболезненна. Метод обладает высокой информативностью, возможностью качественной визуализации исследуемой области. Оборудование оснащено компьютерной системой обработки результатов, это дает возможность воспроизведения и сравнительного анализа. Благодаря безопасному проведению процедуру можно постоянно назначать для наблюдения, для контроля лечения и с профилактической целью. Проведенное ультразвуковое обследование сосудов головного мозга позволяет специалисту выявить уязвимую зону сосудистого русла, грамотно спланировать предстоящее лечение, подобрать лекарственные препараты и методики терапии.

• 
  Слайд 45
  

  Классификация методов ультразвуковой допплерографии Потоковая спектральная допплерография (ПСД) Энергетическая допплерография (ЭД) Используется для оценки кровотока в относительно крупных сосудах и камерах сердца (эхокардиография). Полученные данные похожи на кардиограмму, представляют собой график скорости кровотока за определенное время (по вертикальной оси отражается скорость, а по горизонтальной – время). Непрерывная ПСД регистрирует движение крови на всю глубину проникновения ультразвуковой волны, а импульсная позволяет фиксировать только кровоток на заданном расстоянии от датчика. Позволяет отображать кровоток во всех сосудах на исследуемом участке тела, в том числе мелких сосудах с очень небольшой скоростью течения крови. Применяется для оценки достаточности кровоснабжения внутренних органов и отдельных участков мягких тканей. Полученные при ЭД данные выводятся на монитор прибора в виде цветного изображения исследуемого органа, при этом оттенки цвета несут информацию об интенсивности эхосигнала, и, соответственно, о качестве кровоснабжения.

• 
  Слайд 46
  
• 
  Слайд 47
  

  Доплерография скорости течения крови в каротидной артерии220px‑Doppler_ultrasound_analyzer_of_blood_velocity.jpg220 × 152 - Спектральный Доплер Общей Каротидной Артерии ru.wikipedia.org

  Доплеровское исследование митрального клапана 47

• 
  Слайд 48
  

  В 1980-х годах начали применять экстракорпоральную ударно-волновую терапию (УВТ) в дроблении мочевых камней в человеческом теле. Сегодня с помощью фокусированных ударных волн лечению поддаются не только почечные камни, но и камни, образующиеся в желчном пузыре, слюнных и поджелудочной железах (ударно-волновая литотрипсия). ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН В МЕДИЦИНЕ Лечение мочекаменной болезни Лечение пяточной шпоры

• 
  Слайд 49
  

  СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ