УЛЬТРАЗВУК – это упругие волны с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц, не слышимые человеческим ухом. Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от упругих волн слышимого диапазона. Распространение У. подчиняется основным законам, общим для акустических волн любого диапазона частот. Вместе с тем высокая частота ультразвуковых колебаний и малая длина волн обусловливают ряд специфических свойств, присущих только У. Возможно:
визуальное наблюдение ультразвуковых волн оптическими методами;
получение направленного излучения (благодаря малой длине ультразвуковые волны хорошо фокусируются);
получение высоких значений интенсивности при относительно небольших амплитудах колебаний.
К техногенным источникам У. относятся все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, которые генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам У. относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.
Применение У.:
низкочастотные (до 100 кГц) ультразвуковые колебания, распространяющиеся контактным и воздушным путем, – для активного воздействия на вещества и технологические процессы: очистка, обезжиривание, сварка, пайка, механическая и термическая обработка материалов (сверхтвердых сплавов, алмазов, керамики и др.), коагуляция аэрозолей; в медицине – ультразвуковой хирургический инструментарий, установки для стерилизации рук медперсонала, различных предметов и др.;
высокочастотные (100 кГц – 100 МГц и выше) ультразвуковые колебания, распространяющиеся исключительно контактным путем, – для неразрушающего контроля и измерений; в медицине – для диагностики и лечения различных заболеваний.
Анализ распространенности и перспектив применения ультразвуковых источников в различных отраслях хозяйства показал, что 60 –70% всех работающих в условиях неблагоприятного воздействия У. составляют: дефектоскописты; операторы очистных, сварочных, ограночных агрегатов; физиотерапевты, хирурги, врачи, проводящие ультразвуковые исследования (УЗИ), и др. Установлено, что работающие с технологическими и медицинскими ультразвуковыми источниками подвергаются воздействию У. с частотой колебаний 18,0 кГц – 20,0 МГц и интенсивностью 50 –160 дБ.
Ультразвуковые волны способны вызывать разнонаправленные биологические эффекты, характер которых определяется интенсивностью ультразвуковых колебаний, частотой, временными параметрами колебаний (постоянный, импульсный), длительностью воздействия, чувствительностью тканей.
При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного У., если его уровень превышает предельно допустимый, у работающих могут наблюдаться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов, гуморальные нарушения. Наиболее характерно наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома. Работники, длительное время обслуживающие низкочастотное ультразвуковое оборудование, жалуются на головную боль, головокружение, общую слабость, быструю утомляемость, расстройство сна, сонливость днем, раздражительность, ухудшение памяти, повышенную чувствительность к звукам, боязнь яркого света. Иногда – жалобы на похолодание конечностей, приступы бледности или покраснения лица; нередки жалобы на диспепсию.
Общецеребральные нарушения часто сочетаются с явлениями умеренного вегетативного полиневрита рук. Это обусловлено тем, что наряду с общим воздействием на организм работающих через воздух низкочастотный У. оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами, в которых возбуждены колебания, или с ручными источниками. Напр., во время загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковых ванн при удержании деталей и выполнении др. технологических операций интенсивность воздействующего на руки У. может достигать 6 –10 Вт/см2 и более.
Операторы низкочастотных ультразвуковых установок могут подвергаться воздействию и др. факторов производственной среды (органических растворителей, ПАВ, свинца и др.), загрязняющих воздух рабочих помещений, одежду и руки работающих. Систематический (даже кратковременный) контакт с жидкими и твердыми средами, в которых возбуждены ультразвуковые колебания, заметно усиливает действие воздушного У. По сравнению с высокочастотным шумом У. слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от нормы со стороны вестибулярной функции.
По данным ряда исследователей в зависимости от интенсивности контактного У. различают 3 типа его действия:
У. низкой интенсивности (до 1,5 Вт/см2) способствует ускорению обменных процессов в организме, легкому нагреву тканей, микро-массажу и т. д.; низкая интенсивность не дает морфологических изменений внутри клеток, т. к. переменное звуковое давление вызывает только некоторое ускорение биофизических процессов, поэтому малые экспозиции У. рассматриваются как физиологический катализатор;
У. средней интенсивности (1,5 –3,05 Вт/см2) за счет увеличения переменного звукового давления вызывает обратимые реакции угнетения, в частности, нервной ткани; скорость восстановления функций зависит от интенсивности и времени облучения У.;
У. высокой интенсивности (3,0 –10,05 Вт/см2) вызывает необратимое угнетение, переходящее в процесс полного разрушения тканей.
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что ультразвуковые колебания, генерируемые в импульсном режиме, оказывают несколько иное биологическое действие, чем постоянные колебания. Своеобразие физиологического действия импульсного У. заключается в меньшей выраженности, но большей мягкости и длительности проявления эффектов. Мягкость действия импульсного контактного У. связана с преобладанием физико-химических эффектов действия над тепловым и механическим. Воздействие У. на биологические структуры обусловлено целым рядом факторов. Эффекты, вызываемые У., условно подразделяют:
на механические, вызываемые знакопеременным смещением среды, радиационным давлением и т. д.;
физико-химические, связанные с ускорением процессов диффузии через биологические мембраны, изменением скорости биологических реакций;
термические, являющиеся следствием выделения тепла при поглощении тканями ультразвуковой энергии и сопровождающиеся повышением температуры на границах тканевых структур, нагревом на газовых пузырьках;
эффекты, связанные с возникновением в тканях ультразвуковой кавитации (образование с последующим захлопыванием парогазовых пузырьков в среде под действием У.).
Данные о действии высокочастотного У. на организм человека свидетельствуют о полиморфных изменениях почти во всех тканях, органах и системах. Происходящие под воздействием У. (воздушного и контактного) изменения подчиняются общей закономерности: малые интенсивности стимулируют, активируют; средние и большие – угнетают, тормозят и могут полностью подавлять функции.
Высокочастотный контактный У. вследствие малой длины волны практически не распространяется в воздухе и оказывает воздействие на работающих только при контакте источника У. с поверхностью тела. Изменения, вызванные действием контактного У., более выражены в зоне контакта. Чаще это пальцы рук, кисти, хотя не исключается возможность дистальных проявлений за счет рефлекторных и нейрогуморальных связей. Длительная работа с У. при контактной передаче на руки вызывает поражение периферического нейро-сосудистого аппарата, причем степень выраженности изменений зависит от интенсивности У., времени воздействия и площади контакта, т. е. ультразвуковой экспозиции, и может усиливаться при наличии сопутствующих факторов производственной среды, усугубляющих это действие (воздушный У.; локальное и общее охлаждение; контактные смазки – различные виды масел; статическое напряжение мышц и т. д.).
Среди работающих с источниками контактного У. отмечен высокий процент жалоб на парестезии, повышенную чувствительность рук к холоду, слабость и боль в руках в ночное время, снижение тактильной чувствительности, потливость ладоней. Иногда – жалобы на головные боли, головокружение, шум в ушах и голове, общую слабость, сердцебиение, боли в области сердца.
Впервые в 1989 г. Вегетативно-сенсорная полиневропатия рук (ангионевроз), развивающаяся у работающих при воздействии контактного У., признана профессиональным заболеванием и внесена в список профзаболеваний. Установлено, что биологическое действие ультразвуковых колебаний при контактной передаче обусловлено влиянием на нервно-рецепторный аппарат кожи с последующим включением рефлекторных, нейрогуморальных связей и определяется механическими и физико-химическими факторами. Роль термического и кавитационного компонентов при уровнях, создаваемых источниками У. в контактных средах, незначительна.
Контактный У. вызывает сенсорные, вегетососудистые нарушения и изменения опорно-двигательного аппарата верхних конечностей. Выявляются остеопороз, остеосклероз фаланг кистей и др. дегенеративно-дистрофические изменения. Результаты клинико-физиологических исследований позволяют сделать вывод о возможности развития генерализованных рефлекторно-сосудистых изменений при воздействии контактного У. Ультразвуковая патология желудочно-кишечного тракта, почек, сердечно-сосудистой системы пока не очень хорошо изучена.
Гигиеническое нормирование воздушного и контактного У. направленно на оптимизацию и оздоровление условий труда работников «ультразвуковых» профессий. Материалы, полученные в результате проведенных в НИИ медицины труда РАМН комплексных исследований, послужили основанием для разработки новой системы гигиенической регламентации У., что нашло отражение в санитарных нормах и правилах – СанПиН 2.2.4/2.1.8.582 –96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения», которые устанавливают:
гигиеническую классификацию У., воздействующего на человека-оператора;
нормируемые параметры и предельно допустимые уровни У. для работающих и населения;
требования к контролю воздушного и контактного У.;
меры профилактики.
Настоящие нормы и правила не распространяются на лиц (пациентов), подвергающихся воздействию У. в лечебно-диагностических целях.
