2) излучатели с пьезоэлементом (+)
3) стеклянные вакуумные электроды
4) электромагниты
Ультразвук представляет собой механические упругие колебания среды с частотой выше 20 кГц. В физиотерапевтической аппаратуре их формирует пьезоэлектрический излучатель, содержащий кристалл или керамический элемент, чаще на основе цирконата-титаната свинца. Под действием переменного электрического напряжения пьезоэлемент ритмично изменяет свои размеры — это обратный пьезоэлектрический эффект, благодаря которому электрическая энергия преобразуется в акустическую.
Частота собственных колебаний излучателя определяется составом и толщиной пьезоэлемента; в лечебном ультразвуке обычно применяют частоты около 0,8–3 МГц, а в диагностике — более широкий диапазон, включая примерно 1–15 МГц. В ультразвуковой диагностике тот же элемент может работать в обратном режиме: принимать отражённые от тканей волны и преобразовывать их в электрический сигнал. Поэтому именно излучатель с пьезоэлементом является конструктивной основой аппаратуры для генерации и регистрации ультразвука.
Индукторы резонансного типа создают переменное электромагнитное поле и применяются в методах высокочастотной электротерапии, стеклянные вакуумные электроды — при дарсонвализации, а электромагниты — в магнитотерапии. Эти устройства воздействуют на ткани электрическим или магнитным полем, но не формируют направленную акустическую волну ультразвукового диапазона.
| Устройство или элемент | Физический фактор | Основной механизм | Типичное применение | Отношение к ультразвуку |
|---|---|---|---|---|
| Пьезоэлектрический излучатель | Механические акустические колебания | Обратный пьезоэлектрический эффект: переменное напряжение вызывает деформацию кристалла | Лечебный и диагностический ультразвук | Основной преобразователь для генерации ультразвуковой волны |
| Магнитострикционный преобразователь | Механические колебания | Изменение размеров ферромагнитного сердечника в переменном магнитном поле | Отдельные специальные или исторически применявшиеся ультразвуковые установки | Возможный альтернативный принцип, но не стандартный вариант в рассматриваемой аппаратуре |
| Индуктор резонансного типа | Переменное электромагнитное поле | Индукционный ток и нагрев тканей за счёт электромагнитной индукции | Индуктотермия и другие методы высокочастотной электротерапии | Не преобразует электрическую энергию в ультразвуковую волну |
| Стеклянный вакуумный электрод | Высокочастотный электрический разряд | Разряд в разреженном газе с локальным воздействием на кожу | Дарсонвализация | Не является акустическим излучателем |
| Электромагнит | Постоянное или низкочастотное магнитное поле | Воздействие магнитного поля на заряженные частицы и магниточувствительные структуры | Магнитотерапия | Не формирует механические колебания ультразвукового диапазона |
| Контактная среда: гель или вода | Акустическая передача | Устранение воздушной прослойки между излучателем и кожей, согласование акустических сопротивлений | Проведение лечебного или диагностического ультразвука | Не генерирует ультразвук, но обеспечивает его эффективное проникновение в ткани |
Для передачи ультразвуковой энергии излучатель устанавливают через контактный гель или водную среду, поскольку воздух резко отражает акустические колебания. Рабочую частоту выбирают с учётом глубины воздействия: более низкие частоты проникают глубже, а более высокие преимущественно воздействуют на поверхностные ткани. Эффект процедуры зависит также от интенсивности, режима излучения и длительности экспозиции. Правильный акустический контакт и равномерное перемещение излучателя повышают эффективность и уменьшают риск локального перегрева тканей.