Advertisement
1 / 38

Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka


Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka. Warszawa, 5 listopada 2009. Ultradźwięki.

Presentation posted in : General

Download Presentation

Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other sites. SlideServe reserves the right to change this policy at anytime.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.











- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -




Presentation Transcript


Wp yw czynnik w mechanicznych na organizm cz owieka

Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka

Warszawa, 5 listopada 2009


Ultrad wi ki

Ultradźwięki

  • Ultradźwiękami nazywamy fale mechaniczne rozchodzące się w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych mające charakter fal dźwiękowych, o częstotliwościach wyższych od górnej granicy słyszalności ucha ludzkiego

  • f>16 kHz (20 kHz)

  • Psy, myszy, szczury słyszą do 40 kHz

  • Ultradźwięki wydają delfiny i nietoperze - echolokacja


Generowanie ultrad wi k w

Generowanie ultradźwięków

  • Generowanie ultradźwięków odbywa się zwykle za pomocą odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego – za pomocą zmiennego potencjału elektrycznego pobudza się płytkę kwarcu do drgań rezonansowych.


Parametry ultrad wi k w

Parametry ultradźwięków

  • Częstotliwość fal (f) jest stała dla danego generatora i nie zmienia się przy przechodzeniu fal przez różne ośrodki.

  • W diagnostyce stosuje się fale o częstotliwościach 1 do 15 MHz, a w terapii od 0.8 MHz do 1.2 MHz.


Parametry ultrad wi k w1

Parametry ultradźwięków

  • Prędkość fal ultradźwiękowych jest różna w różnych ośrodkach: w powietrzu wynosi ~ 340 m/s, a w wodzie 1500 m/s, w kościach czaszki 3400 m/s, w tkance tłuszczowej 1440 m/s, w mięśniach 1580 m/s.

  • Długość fali ultradźwiękowej zależy od częstotliwości i prędkości rozchodzenia się fali: λ = v/f.


Parametry ultrad wi k w2

Parametry ultradźwięków

  • Natężenie fali (gęstość mocy): I = P/S, gdzie P – moc [W], S powierzchnia [m2].

  • Natężenie fali maleje wraz z odległością od źródła, i to tym szybciej im wyższa jest częstotliwość, a więc krótsza jest długość fali.


Efekty oddzia ywania ultrad wi k w

Efekty oddziaływania ultradźwięków

  • Efekt mechaniczny. Na skutek drgań ośrodka (rozrzedzeń i zagęszczeń) może dojść do kawitacji (szczególnie przy częstotliwościach zbliżonych do 100 Hz), czyli powstawania miejscowej próżni. Możliwe jest również (zjawisko tyksotropowe) powodowanie przechodzenia żelu w zol i uzyskiwanie emulsji cieczy nie mieszających się.


Efekty oddzia ywania ultrad wi k w1

Efekty oddziaływania ultradźwięków

  • Efekt termiczny. Energia fal przekształca się w ciepło, szczególnie na granicy ośrodków o różnej prędkości przewodzenia dźwięków. Efekt ten jest wykorzystywany w terapii.


Efekty oddzia ywania ultrad wi k w2

Efekty oddziaływania ultradźwięków

  • Efekt chemiczny. Ultradźwięki mogą powodować rozpad cząsteczek białka i jonizację roztworów wodnych. Zwiększają dyfuzję przez błony półprzepuszczalne.


Efekty oddzia ywania ultrad wi k w3

Efekty oddziaływania ultradźwięków

  • Działanie na organizm: Ultradźwięki o dużym natężeniu > 10kW/m2 mogą powodować uszkodzenia tkanek i narządów oraz poparzenia. W przypadku ultradźwięków o umiarkowanym natężeniu w komórkach maleje pH, zmienia się aktywność enzymów i przemiana materii, rośnie temperatura, poprawia się ukrwienie. Ultradźwięki o odpowiednim natężeniu mają działanie przeciwbólowe, przeciwskurczowe i przeciwzapalne.


Infrad wi ki

Infradźwięki

  • Infradźwiękami nazywamy fale mechaniczne rozchodzące się w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych mające charakter fal dźwiękowych (wibracje powietrzne), lecz o częstotliwościach niższych od dolnej granicy słyszalności ucha ludzkiego, f < 16 Hz (20 Hz).


Powstawanie infrad wi k w

Powstawanie infradźwięków

  • Źródłami infradźwięków mogą być uderzenia piorunów, wiatry fenowe (mistral, halny, wstrząsy tektoniczne. W wyniku działalności człowieka infradźwięki powstają podczas pracy dużych wentylatorów, silników wysokoprężnych, są obecne w halach fabrycznych, na statkach. Infradźwięki, jak wszystkie fale o niskiej częstotliwości rozchodzą się na duże odległości.


Dzia anie infrad wi k w na organizm

Działanie infradźwięków na organizm

  • Infradźwięki, podobnie jak wibracje, mogą powodować rezonans narządów wewnętrznych. Wywołują bóle głowy, mdłości, bezsenność, obniżenie nastroju, trwogę i nerwice. Przy dużych natężeniach mogą powodować omdlenia, krwotoki, a nawet zatrzymanie akcji serca.


Wibracje

Wibracje

  • Wibracje przenoszone są na organizm przez bezpośredni kontakt z układami drgającymi. Ich oddziaływanie zależy od amplitudy i częstotliwości. Drgania o pewnych częstotliwościach mogą powodować rezonans narządów. Szczególnie niebezpieczne są wibracje o częstotliwościach 4 – 18 Hz. Mogą powodować bóle klatki piersiowej, zaburzenia oddechowe, zmiany ciśnienia krwi. Długotrwałe oddziaływanie wibracji prowadzi do choroby wibracyjnej objawiającej się zaburzeniem krążenia, wzmożonym drżeniem kończyn i bólami o różnej lokalizacji.


Wibracje1

Wibracje

  • Człowiek jak i zwierzęta źle znosi wibracje ziemi. W czasie zagrożenia trzęsieniem ziemi ludzie wpadają w panikę a zwierzęta wykazują nadmierną nerwowość.

  • Wibracjom towarzyszą różne objawy chorobowe: neurowegetatywne, gastryczne, zmiany ciśnienia, zmiany w EKG.

  • Trudno wskazać epidemiologiczne lub fizjologiczne przyczyny tych dolegliwości.

  • Szkodliwe efekty wibracji zależą od ich częstotliwości i natężenia.


Wp yw wibracji

Wpływ wibracji

  • Długotrwałe wibracje powodują bóle stawów, grzbietu oraz części lędźwiowej kręgosłupa. Dolegliwości te pojawiają się u kierowców samochodów ciężarowych, rolników, operatorów maszyn drogowych po 30-40 latach.

  • Wibracje < 2 Hz wywołują chorobę komunikacyjną (jednym z jej typów jest choroba morska) z nudnościami, wymiotami. Objawy nasilają się przy koncentrowaniu wzroku na przedmiotach, które znajdują się w pobliżu i również się poruszają.

  • Wibracje 5 Hz powodują zmniejszenie ostrości widzenia poprzez rezonans oraz kłopoty z koordynacją przedniego odcinka oka, utrudniają akomodację.


Wp yw wibracji1

Wpływ wibracji

  • Wibracje 5 do 15 Hz mają wpływ na układ oddechowy. Mięśnie oddechowe dostosowują swoją pracę do wibracji i oddychanie jest utrudnione.

  • Wibracje od 10 do 30 Hz powodują drgania pola widzenia (na przykład drgania 18 Hz w helikopterach utrudniają odczytanie podziałki na wskaźnikach pokładowych).


Dolegliwo ci wywo ane wstrz sami drgania 40 hz m oty pneumatyczne

Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania < 40 Hz (młoty pneumatyczne)

  • Bóle stawów przedramienia, ramienia, nadgarstka (dotyczy 50 % ludzi narażonych na takie wibracje)

  • Choroba Kienbocha

  • Choroba Kohlera

  • Bóle reumatyczne typu zapalnego

  • Urazy nadkłykci

  • Zespół cieśni kanału nadgarstka

  • Dolegliwości angioneurotyczne


Dolegliwo ci wywo ane wstrz sami drgania od 40 do 300 hz maszyny do wykop w i odwiert w

Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania od 40 do 300 Hz (maszyny do wykopów i odwiertów)

  • Problemy angioneurotyczne

  • Zespół Raynaud

  • Rogowacenie skóry

  • Zniesienie czucia


Wibracje powy ej 300 hz urz dzenia trzymane w r kach

Wibracje powyżej 300 Hz (urządzenia trzymane w rękach)

  • Uczucie palenia w kończynie górnej obejmujące ręce do ramienia

  • Nadciśnienie mięśniowe

  • Zaczerwienienie lub zasinienie skóry rąk, obrzęki


Zastosowanie wibracji whole body vibration w sporcie i medycynie

Zastosowanie wibracji (whole body vibration) w sporcie i medycynie

  • W 1949 przedstawiono pracę, w której zauważono pozytywny wpływ zastosowania drgających łóżek na pacjentów z opatrunkiem gipsowym.

  • W wielu pracach stwierdzono poprawę siły i gibkości.

  • Podczas ćwiczeń na platformie wibracyjnej wzrasta ciśnienie krwi w mięśniach łydek i ud.

  • Zmniejszenie bólu u chorych z chronicznym bólem krzyża.

  • Stwierdzono poprawę wyskoków pionowych.

  • Wpływają na aktywność bioelektryczną mięśni.

  • Częstotliwość wibracji ma wpływ na aktywację mięśni.


Mechanizmy fizjologiczne zmian adaptacyjnych wywo anych wibracj

Mechanizmy fizjologiczne zmian adaptacyjnych wywołanych wibracją

  • Drgania powodują wzrost obciążeń w wyniku dużych przyspieszeń przenoszonych na ciało. Sinusoidalny przebieg bodźca wibracyjnego determinuje szybkie i krótkotrwałe zmiany długości zespołu mięsień ścięgno. Zakłócenie to podrażnia receptory czuciowe, co moduluje aktywność mięśni w celu tłumienia fal sinusoidalnych. Wibracje działające na mięsień lub ścięgna powodują odruchowe napięcie mięśni, nazywane odruchem skurczowym na wibrację (tonic vibration reflex TVR).

  • Odpowiedź na wibracje może być przypisywana nie tylko pobudzeniu wrzecion, ale i reakcji wszystkich innych receptorów czuciowych.

  • Wibracje powodują specyficzne reakcje hormonalne, zwiększenie testosteronu i hormonu wzrostu (podobnie jak trening siłowy).


Zastosowanie wibracji

Zastosowanie wibracji

  • Odpowiednio zastosowane wibracje zwiększają efekt treningowy zawodników uprawiających dyscypliny siłowo-szybkościowe.

  • Nie wolno stosować wibracji poniżej 20 Hz.

  • Zbyt długa wibracja powoduje zmęczenie.

  • Wiele efektów wibracji nie jest dokładnie zbadanych, a przede wszystkim jej wpływ na koordynację mięśniowo-nerwową.


Przyspieszenia

Przyspieszenia

  • Oddziaływanie przyspieszeń związane jest z występowaniem sił bezwładności oddziałujących w całej objętości ciała na każdy jego punkt. Przyspieszenia [m/s2] często wyraża się w wielokrotnościach normalnego przyspieszenia ziemskiego g

  • Na przykład: 7g = 68,67 m/s2

  • Alarmowe zatrzymanie windy a = 2,5g; t = 1s,

  • Lądowanie na spadochronie a = 3-4g; t = 0,1-0,2s,

  • Katapultowanie z samolotu a = 10-15g; t = 0,25s,

  • Zderzenie samolotu możliwe do przeżycia a = 20-100g; t = 0,1s.


Oddzia ywanie przyspiesze

Oddziaływanie przyspieszeń

  • Skutek działania przyspieszeń zależy od wartości, czasu ich występowania i kierunku działania względem ciała.

  • Przyspieszenia krótkotrwałe: oddziaływanie przyspieszeń (ułamki sekund) może nie wywołać ujemnych skutków, ale przyspieszenia rzędu dziesiątek i setek g mogą spowodować poważne uszkodzenia ciała, a nawet śmierć na skutek przemieszczania i rozerwania tkanek.

  • Bardzo duże przyspieszenia występują podczas wypadków komunikacyjnych.


Oddzia ywanie przyspiesze1

Oddziaływanie przyspieszeń

  • Przyspieszenia o średnim i długim czasie trwania.Efekt ich działania zależy głównie od kierunku.

  • Przyspieszenia podłużne, równoległe do osi długiej ciała powodują przede wszystkim przemieszczanie krwi i narządów wewnętrznych. Lepiej tolerowane jest przyspieszenie w kierunku głowy to jest przeciążenie w kierunku stóp. Powoduje spadek ciśnienia krwi w górnej części ciała. Kilkusekundowe przeciążenie rzędu 6g prowadzi do zaburzeń widzenia i utraty przytomności – czarna zasłona, krew odpływa z głowy.

  • Przyspieszenie w kierunku stóp powoduje gwałtowny ból głowy, zaburzenia czynności serca, krwotoki i utratę przytomności - czerwona zasłona.

  • Człowiek wytrzymuje: 3g do 3600 s; 4g do 1200 s; 5g do 480 s; 8g do kilku s; -3g około 30 s; -4,5g około 5 s; -5g około 2 s; -10g mniej niż 1s.


Oddzia ywanie przyspiesze2

Oddziaływanie przyspieszeń

  • Przyspieszenia poprzeczne: przód-tył lub na boki są lepiej znoszone od podłużnych, ale powyżej 12 g może dojść do zatrzymania oddechu.


Wir wka do badania pilot w

Wirówka do badania pilotów


Badanie wp ywu przyspiesze

Badanie wpływu przyspieszeń


Wplyw czynnik w mechanicznych na organizm czlowieka

Manekin do badania skutków wypadków

komunikacyjnych (crash test dummy)


Badanie skutk w zderze

Badanie skutków zderzeń


Efekt zderzenia czo owego

Efekt zderzenia czołowego


Wplyw czynnik w mechanicznych na organizm czlowieka

Przyspieszenie głowy podczas zderzenia


Samonastawny zag wek

Samonastawny zagłówek


Przemieszczenia g owy podczas uderzenia z ty u

Przemieszczenia głowy podczas uderzenia z tyłu


Wplyw czynnik w mechanicznych na organizm czlowieka

Przykłady analizy wypadków

z udziałem pieszych

(badania na zwłokach)


Ci nienie

Ciśnienie

  • Spadek ciśnienia powoduje rozprężanie gazów w uchu, jelitach i ubytkach zębowych co wiąże się z wystąpieniem bólów, wzdęć i kolek jelitowych.

  • Nagła dekompresja może prowadzić do poważnych uszkodzeń tkanek. Uwalnianie gazów (azotu) z krwi prowadzi do pojawienia się zatorów gazowych. Najniebezpieczniejsze dla żywego organizmu jest niedotlenienie. Długotrwałe przebywanie pod wpływem niskich ciśnień w wyniku niedotlenienia (hipoksji) prowadzi do zmian adaptacyjnych zwiększenia liczby czerwonych ciałek i hemoglobiny oraz niekorzystnych zmian trawienia, koordynacji ruchów i zmian psychicznych (halucynacje, agresja itp.). Silne niedotlenienie powoduje utratę przytomności, a nawet śmierć (deterioracja).


Ci nienie1

Ciśnienie

  • Podwyższone ciśnienie: Gwałtowne zwiększenie ciśnienia powoduje objawy bólowe związane z wyrównywaniem ciśnień wewnątrz ciała. Najgroźniejsze jest jednak ponowne zmniejszenie ciśnienia. W wyniku saturacji (nasycenie cieczy gazem) azotu we krwi pod wpływem zwiększonego ciśnienia, jego zmniejszenie powoduje pojawienie się pęcherzyków tego gazu we krwi – choroba kesonowa. Dochodzi do wystąpienia duszności, porażeń kończyn i utraty przytomności, a w skrajnym przypadku do śmierci. Oddychanie tlenem pod zwiększonym ciśnieniem może wywołać zatrucie tlenowe – toksyczne zmiany w organizmie, drgawki, utratę przytomności, uszkodzenie wzroku. Oddychanie powietrzem zawierającym azot może wywołać narkozę azotową – halucynacje, niezborność ruchową i utratę przytomności.