Андрей Сазонов - Не жилец!

Итальянский натуралист Ладзаро Спалланцани, живший в XVIII веке, прославился своими исследованиями по физиологии животных, а весь его вклад в медицину заключался в больном мочевом пузыре, который он завещал для исследований: «Выньте его после моей смерти и сохраните, возможно, это поможет вам открыть что-то новое, касающееся заболеваний мочевого пузыря». Но, изучая летучих мышей, Спалланцани открыл удивительный факт — мыши, лишенные зрения, преспокойно ориентировались в пространстве, а вот мыши с залепленными воском ушами этого делать не могли. Спалланцани предположил, что летучие мыши испускают некий звук, не воспринимаемый человеческим ухом, улавливают его эхо и таким образом ориентируются в пространстве. Это явление впоследствии назвали «эхолокацией», а звуки, которые испускают летучие мыши, — «ультразвуком». Приставка «ультра-» указывает на высокую частоту этих звуков.

В конце XIX века французский физик Пьер Кюри, прославившийся своими исследованиями радиоактивности, вместе со своим братом Жаком открыли пьезоэлектрический эффект — возникновение электричества в кристаллах, подвергающихся сжатию. Заодно генерируются ультразвуковые волны. Во время Первой мировой войны другой французский ученый, Поль Ланжевен, использовал пьезоэлектрический эффект для генерации ультразвуковых волн в воде. Так были созданы первые аппараты для подводной локации. Потребность в них остро обозначилась после гибели «Титаника», который столкнулся с айсбергом, а начавшаяся война еще сильнее стимулировала исследования в этом направлении.

Странно, но идея использования ультразвука в целях медицинской диагностики была реализована только в сороковых годах ХХ века. Первая попытка оказалась не совсем удачной. Два австрийца, врач-невропатолог Карл Дуссик и его брат Фридрих, физик, при помощи ультразвука смогли обнаружить опухоль мозга. Однако впоследствии выяснилось, что никакой опухоли у пациента не было. То, что Дуссики приняли за опухоль, оказалось отражением ультразвука от черепной кости. Вместо триумфа ультразвукового метода получилась его дискредитация.

Но ультразвуковые волны все же проникали в организм и отражались от его структур, поэтому исследования по их применению в медицине продолжались. В разных странах появлялись сообщения на эту тему, а в тысяча девятьсот пятьдесят четвертом году был создан первый ультразвуковой аппарат, позволявший исследовать брюшную полость. «Исследовать», а не «производить осмотр», потому что первые ультразвуковые аппараты были «одномерными» — на мониторе врач получал не изображения органов, а всего лишь график в прямоугольной системе координат. Но и график мог рассказать многое тому, кто знал, на что направлен луч ультразвука. Врач получал сведения о плотности тканей, через которые проходил луч, и делал выводы.

После того как чувствительный элемент ультразвукового датчика стало возможным вращать так, чтобы волны расходились бы веером, стало возможным получать двухмерное изображение исследуемых тканей. Это важное событие, произошедшее в семидесятые годы ХХ века, сделало ультразвуковую диагностику популярной, поскольку информативность ее резко возросла. Впоследствии вращающийся элемент заменили на совокупность мелких элементов, работающих в автономном режиме — вместо вращения электрические импульсы подавались то к одним, то к другим элементам. Это дало возможность получения высококачественных двухмерных изображений.

Но каким бы качественным не было двухмерное изображение, трехмерное будет лучше. Ультразвуковые аппараты, способные давать трехмерное изображение исследуемых органов, вошли в арсенал медицины только в начале нынешнего века. Переход от двухмерного изображения к трехмерному занял гораздо больше времени, нежели переход от одномерного к двухмерному. Это связано со сложностями, которые нужно было преодолеть разработчикам. Главных проблем было две — датчик не мог быть слишком громоздким, иначе врач просто не смог бы удержать его в руке, и получение изображения не должно было занимать много времени.

От движущихся объектов ультразвуковые волны отражаются с разной частотой. Если приближается к датчику, то частота волн увеличивается, а если удаляется, то уменьшается. Это явление, получившее название «эффекта Доплера» в честь открывшего его австрийского физика Кристиана Доплера, используется для определения направления тока крови при ультразвуковом исследовании сердца и сосудов.