Пульсации кавитационных пузырьков вызывают колебательное движение жидкости, примыкающей к их наружной поверхности. Амплитуда и частота колебаний жидкости в первом приближении повторяют амплитуду и частоту колебаний самого пузырька. Таким образом, пульсирующие в поле ультразвука кавитационные пузырьки становятся вторичными источниками акустических волн в озвучиваемой жидкости. В связи с тем что скорости таких микротечений быстро изменяются по направлению и величине, вблизи пузырька возникают условия гидродинамического сдвига. Микробная клетка подвергается действию сдвиговых напряжений в то время, как она проносится мимо пузырька в потоке жидкости. При амплитуде звукового давления р = 3*104 Па и радиусе оболочки микроорганизма r=10-5 м градиент скорости потока по нормам к поверхности микробной клетки равен 5*106*с-1. При этом напряжение сдвига составляет 3*104 Па [Гуревич Г. А. и др., 1972].

Этот тип механического воздействия ультразвуковой кавитации на микробную клетку может привести к потере вирулентной способности кишечной палочки при обработке ее ультразвуком. Действие ультразвука на микроорганизмы при обработке инфицированных ран и полостей зависит от бактерицидных свойств лекарственного препарата, объема и концентрации озвучиваемой взвеси микроорганизмов, а также от конфигурации микробных клеток.

Влияние ультразвука на бактерицидные свойства лекарственного препарата in vitro изучались на модельной среде — 1000 мл изотонического солевого раствора помещали в стерильную колбу, затем добавляли культуру кишечной палочки из расчета, чтобы концентрация микроорганизмов в исследуемой среде составила 105 микробных тел/мл. На полученную таким образом взвесь кишечной палочки воздействовали двумя различными бактерицидными агентами: канамицином и ультразвуком, а также их комбинацией. Бактерицидные свойства примененного агента оценивались по количеству колоний, выросших из посева обработанной взвеси на питательную среду.
Более эффективной оказывается комплексная обработка антибиотиком и ультразвуком.

Этот факт можно объяснить тем, что наряду с механическим воздействием кавитационных пузырьков на оболочки микроорганизмов в ультразвуковом поле происходят и другие процессы, вызывающие гибель микробных клеток: в частности, увеличение проницаемости клеточных мембран, что облегчает перенос молекул антибиотика во внутреннюю среду микроорганизма.

При лечении обширных гнойных ран и полостей получить выраженный бактерицидный эффект трудно из-за значительного объема озвучиваемой жидкости и наличия труднодоступных участков типа «кармана».

Для ультразвуковой обработки инфицированных биотканей разработаны и серийно выпускаются несколько отечественных аппаратов: УРСК7Н-180, УОР-1, УРСК7Н-22. Они состоят из электронного блока, акустических узлов с электромеханическими преобразователями и сменных инструментов-концентраторов энергии ультразвука.

Широкое распространение в хирургии получили ультразвуковые аппараты УРСК-71 и УРСК7Н-18 с потребляемой мощностью соответственно 0,45 и 0,16 кВА. Аппараты УРСК7Н-18 имеют систему автоматической подстройки частоты, что упрощает работу с ними при смене инструментов.

Акустические узлы установок имеют электромеханические преобразователи различных типов. В акустических узлах аппаратов УРСК7Н-18, УРСК7Н-22 использованы магнитострикционные преобразователи из пластин никеля Н-1. В акустических узлах некоторых других аппаратов (например, УЗХ-201) преобразователь выполнен на основе пьезокерамики ЦТС-19. Анализ характеристик ультразвуковых аппаратов на базе преобразователей из различных материалов показывает, что выбор типа преобразователя зависит от конкретного назначения аппарата. Аппараты для ультразвуковой обработки инфицированных тканей должны работать без перегрева в течение длительного времени, обеспечивать необходимую для обработки интенсивность ультразвука. Этим требованиям удовлетворяют аппараты с преобразователями из магнитострикционных материалов и пьезокерамики.

- Читать далее "Магнитострикционный эффект ультразвука. Пьезопреобразователь"