در سال 1876 ميلادي ، فرانسيس گالتون براي اولين بار پي بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهاني اول انگلستان براي کمک به جلوگيري از غرق شدن غم ‌انگيز کشتي‌هايش توسط زيردرياييهاي کشور آلمان در اقيانوس آتلانتيک شمالي دستگاه کشف کننده زيردريايي‌ها به کمک امواج صوتي به نام Sonar ابداع کرد. اين دستگاه امواج فراصوت توليد مي‌کرد که در پيد اکردن مسير کشتيها استفاده مي‌شد. اين تکنيک در زمان جنگ جهاني دوم تکميل گرديد و بعدها بطور گسترده‌اي در صنعت اين کشور براي آشکار سازي شکافها در فلزات و ساير موارد مورد استفاده قرار مي‌گرفت. از کاربرد بخصوصي که انعکاس صوت در جنگ و صنعت داشت Sonar به علم پزشکي وارد شد و تبديل به يک وسيله تشخيصي بزرگ در علم پزشکي گرديد.
نخستين دستگاه توليد کننده امواج فراصوت در پزشکي ، در سال 1937 ميلادي توسط دوسيک اختراع شد و روي مغز انسان امتحان شد. اگر چه اولتراسوند در ابتدا فقط براي مشخص کردن خط وسط مغز بود، اکنون بصورت يک روش تشخيصي و درماني مهم در آمده و پيشرفت روز به روز انواع نسلهاي دستگاههاي توليد اولتراسوند ، تحولات عظيمي در تشخيص و درمان در علم پزشکي بوجود آورده است.


◄   تعريف امواج اولتراسوند (فراصوت):
امواج فراصوت به شکلي از انرژي از امواج مکانيکي گفته مي‌شود که فرکانس آنها بالاتر از حد شنوايي انسانگوش انسان قادر است امواج بين 20 هرتز تا 20000 هرتز را بشنود. هر موج (شنوايي يا فراصوت) يک آشفتگي مکانيکي در يک محيط گاز ، مايع و يا جامد است که به بيرون از چشمه صوتي و با سرعتي يکنواخت و معين حرکت مي‌کند. در حرکت يا گسيل موج مکانيکي ، ماده منتقل نمي‌شود. اگر ارتعاش ذرات در جهت عمود بر انتشار صوت باشد، موج عرضي است که بيشتر در جامدات رخ مي‌دهد و در صورتي که ارتعاش در راستاي انتشار امواج باشد، موج طولي است. انتشار در بافتهاي بدن به صورت امواج طولي است. از اين رو در پزشکي با اينگونه امواج سر و کار داريم.
 

◄   روشهاي توليد امواج فراصوت:

      +   روش پيزو الکتريسيته
تاثير متقابل فشار مکانيکي و نيروي الکتريکي را در يک محيط اثر پيزو الکتريسيته مي‌گويند. بطور مثال بلورهايي وجود دارند که در اثر فشار مکانيکي ، نيروي الکتريکي توليد مي‌کنند و برعکس ايجاد اختلاف پتانسيل در دو سوي همين بلور و در همين راستا باعث فشردگي و انبساط آنها مي‌شود که ادامه دادن به اين فشردگي و انبساط باعث نوسان و توليد امواج مي‌شود. مواد (بلورهاي) داراي اين ويژگي را مواد پيزو الکتريک مي‌گويند. اثر پيزو الکتريسيته فقط در بلورهايي که داراي تقارن مرکزي نيستند، وجود دارد. بلور کوارتز از اين دسته مواد است و اولين ماده‌اي بود که براي ايجاد امواج فراصوت از آن استفاده مي‌شد که اکنون هم استفاده مي‌شود.
اگر چه مواد متبلور طبيعي که داراي خاصيت پيزو الکتريسيته باشند، فراوان هستند. ولي در کاربرد امواج فراصوت در پزشکي از کريستالهايي استفاده مي‌شود که سراميکي بوده و بطور مصنوعي تهيه مي‌شوند. از نمونه اين نوع کريستالها ، مخلوطي از زيرکونيت و تيتانيت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است که به شدت داراي خاصيت پيزوالکتريسيته مي‌باشند. به اين مواد که واسطه‌اي براي تبديل انرژي الکتريکي به انرژي مکانيکي و بالعکس هستند، مبدل يا تراسديوسر (transuscer) مي‌گويند. يک ترانسديوسر اولتراسونيک بکار مي‌رود که علامت الکتريکي را به انرژي فراصوت تبديل کند که به داخل بافت بدن نفوذ و انرژي فراصوت انعکاس يافته را به علامت الکتريکي تبديل کند.


      +   روش مگنتو استريکسيون
اين خاصيت در مواد فرومغناطيس (مواد داراي دو قطبي‌هاي مغناطيسي کوچک بطور خود به خود با دو قطبي‌هاي مجاور خود همخط شوند) تحت تاثير ميدان مغناطيسي بوجود مي‌ايد. مواد مزبور در اين ميدانها تغيير طول مي‌دهند و بسته به فرکانس (شمارش زنشهاي کامل موج در يک ثانيه) جريان متناوب به نوسان در مي‌ايند و مي‌توانند امواج فراصوت توليد کنند. اين مواد در پزشکي کاربرد ندارند و شدت امواج توليد شده به اين روش کم است و بيشتر کاربرد آزمايشگاهي دارد.
 

◄   کاربرد امواج فراصوت:
 

      +   کاربرد تشخيصي (سونوگرافي)

  • بيماريهاي زنان و زايمان (Gynocology) مانند بررسي قلب جنين ، اندازه ‌گيري قطر سر (سن جنين) ، بررسي جايگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهاي پستان.

  • بيماريهاي مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسي تومور مغزي ، خونريزي مغزي به صورت اکوگرام مغزي يا اکوانسفالوگرافي.

  • بيماريهاي چشم (ophthalmalogy) مانند تشخيص اجسام خارجي در درون چشم ، تومور عصبي ، خونريزي شبکيه ، اندازه ‌گيري قطر چشم ، فاصله عدسي از شبکيه.

  • بيماريهاي کبدي (Hepatic) مانند بررسي کيست و آبسه‌ کبدي.

  • بيماري‌هاي قلبي (cardology) مانند بررسي اکوکار ديوگرافي.

  • دندانپزشکي مانند اندازه‌گيري ضخامت بافت نرم در حفره‌هاي دهاني.

 

 

اين امواج به علت اينکه مانند تشعشعات يونيزان عمل نمي‌کنند. بنابراين براي زنان و کودکان بي‌خطر مي‌باشند.

      +   کاربرد گرمايي
با جذب امواج فراصوت بوسيله بدن بخشي از انرژي آن به گرما تبديل مي‌شود. گرماي موضعي حاصل از جذب امواج فراصوت بهبودي را تسريع مي‌کند. قابليت کشساني کلاژن (پروتئيني ارتجاعي) را افزايش مي‌دهد. کشش در scars (اسکار=جوشگاههاي زخم) افزايش مي‌دهد و باعث بهبود آنها مي‌شود. اگر اسکار به بافتهاي زيرين خود چسبيده باشد، باعث آزاد شدن آنها مي‌شود. گرماي حاصل از امواج فراصوت با گرماي حاصل از گرمايش متفاوت است.


      +   ميکروماساژ مکانيکي
به هنگام فشردگي و انبساط محيط ، امواج طولي فراصوتي روي بافت اثر مي‌گذارند و باعث جابجايي آب ميان بافتي و در نتيجه باعث کاهش ورم (تجمع آب ميان بافتي در اثر ضربه به يک محل) مي‌شوند.

  • درمان آسيب تازه و ورم :آسيب تازه معمولا با ورم همراه است. فراصوت در بسياري از موارد براي از بين بردن مواد دفعي در اثر ضربه و کاهش خطر چسبندگي بافتها بهم بکار مي‌رود.

  • درمان ورم کهنه يا مزمن :فراصوت چسبندگيهايي که ميان ساختمانهاي مجاور ممکن است ايجاد شود را مي‌شکند.

◄   خطرات اولتراسوند:
      +   سوختگي
اگر امواج پيوسته و در يک مکان بدون چرخش بکار روند، در بافت باعث سوختگي مي‌شود و بايد امواج حرکت داده شوند.
 

      +   پارگي کروموزومي
استفاده دراز مدت از امواج اولتراسوند با شدت خيلي بالا پارگي در رشته دي ان اي (DNA) را نشان مي‌دهد.
 

      +   ايجاد حفره يا کاويتاسيون
يکي از عوامل کاهش انرژي امواج اولتراسوند هنگام گذشتن از بافتهاي بدن ايجاد حفره يا کاويتاسيون مي‌باشد. همه محلولها شامل مقدار قابل ملاحظه‌اي حبابهاي گاز غير قابل ديدن هستند و دامنه بزرگ نوسانهاي امواج اولتراسوند در داخل محلولها مي‌تواند بر روي بافتها تغييرات بيولوژيکي ايجاد کند (پارگي در ديواره سلولها و از هم گسستن مولکولهاي بزرگ).