wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka
DESCRIPTION
Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka. Warszawa, 16 listopada 2007. Ultradźwięki. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/1.jpg)
Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka
Warszawa, 16 listopada 2007
![Page 2: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/3.jpg)
Generowanie ultradźwięków
• Generowanie ultradźwięków odbywa się zwykle za pomocą odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego – za pomocą zmiennego potencjału elektrycznego pobudza się płytkę kwarcu do drgań rezonansowych.
![Page 4: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/4.jpg)
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.
![Page 5: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/5.jpg)
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.
![Page 6: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/6.jpg)
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.
![Page 7: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/7.jpg)
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.
![Page 8: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/8.jpg)
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.
![Page 9: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/9.jpg)
Efekty oddziaływania ultradźwięków
• Efekt chemiczny. Ultradźwięki mogą powodować rozpad cząsteczek białka i jonizację roztworów wodnych. Zwiększają dyfuzję przez błony półprzepuszczalne.
![Page 10: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/10.jpg)
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.
![Page 11: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/11.jpg)
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).
![Page 12: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/12.jpg)
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.
![Page 13: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/13.jpg)
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.
![Page 14: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/14.jpg)
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.
![Page 15: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/15.jpg)
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.
![Page 16: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/16.jpg)
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.
![Page 17: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/17.jpg)
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).
![Page 18: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/18.jpg)
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
![Page 19: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/19.jpg)
Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania od 40 do 300 Hz (maszyny do
wykopów i odwiertów)
• Problemy angioneurotyczne
• Zespół Raynaud
• Rogowacenie skóry
• Zniesienie czucia
![Page 20: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/21.jpg)
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.
![Page 22: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/22.jpg)
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).
![Page 23: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/23.jpg)
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.
![Page 24: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/24.jpg)
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.
![Page 25: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/25.jpg)
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.
![Page 26: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/26.jpg)
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.
![Page 27: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/27.jpg)
Oddziaływanie przyspieszeń
• Przyspieszenia poprzeczne: przód-tył lub na boki są lepiej znoszone od podłużnych, ale powyżej 12 g może dojść do zatrzymania oddechu.
![Page 28: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/28.jpg)
Wirówka do badania pilotów
![Page 29: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/29.jpg)
Badanie wpływu przyspieszeń
![Page 30: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/30.jpg)
Manekin do badania skutków wypadkówkomunikacyjnych (crash test dummy)
![Page 31: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/31.jpg)
Badanie skutków zderzeń
![Page 32: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/32.jpg)
Efekt zderzenia czołowego
![Page 33: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/33.jpg)
Przyspieszenie głowy podczas zderzenia
![Page 34: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/34.jpg)
Samonastawny zagłówek
![Page 35: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/35.jpg)
Przemieszczenia głowy podczas uderzenia z tyłu
![Page 36: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/36.jpg)
Przykłady analizy wypadkówz udziałem pieszych(badania na zwłokach)
![Page 37: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/37.jpg)
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).
![Page 38: Wpływ czynników mechanicznych na organizm człowieka](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061516/568131d3550346895d983c8b/html5/thumbnails/38.jpg)
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.