Ультразвуком называют волны, частота которых лежит за пределами сдышимого для человека диапазона - приблизительно от 20кГц и выше. Нижняя частотная граница ультразвука простирается до частот 1013-1014 Гц, т. е. до частот, при которых длина волны делается сравнимой с межмолекулярными расстояния и в твёрдых телах и жидкостях.
Воздействие ультразвукового облучения вызывает в тканях организма целый ряд специфических изменений, зависящих от параметров ультразвукового воздействия: акустические течения, деформация среды и кавитация.
Акустическое течение способствует ускорению процессов диффузии, теплопередачи и перемещению внутриклеточных структур. Скорость таких потоков достигает 10 м/сек. Уже при интенсивностях от 0,1 до 1 Вт/м2 возникают сильные микропотоки, способные перемешивать жидкие среды, изменяя их свойства. При увеличении интенсивности ультразвукового воздействия повышается вероятность разрыва клеточных мембран, что приводит к гибели клетки. В связи с плследовательным раздражением и сжатием среды, при распространении удьтразвука происходит изменение взаимного положения элементов и структур клеток. При больших интенсивностях удьтразвука это приводит к разрушению биологической ткани. При распространении ультразвуковой волны также происходит последовательное образование и схлопывание пузырьков газа в движущихся потоках среды, которое порождает ударную волну с большой разрушительной силой. Схлопывание пузырьков сопровождается выделением энергии, повышением температуры и свечением. Ультразвук ускоряет диффузию веществ, усиливает проницаемость клеточных мембран. Тепло активно образуется на границе тканей.
Эмульгирование, раздробление не смешивающихся между собой жидкостей и взвесей приводит к образованию стойких мелкодисперстных эмульсий, аэрозолей. Известно, что в кавитационных пузырьках образуются электрические заряды, которые вызывают ионизацию среды. Молекулы воды диссоциируют но Н+ и ОН-, появляется перекись водорода, а в присутствии азота - азотные и азотистые кислоты. В дегазированной жидкости кавитация отсутствует.
Некоторые ткани, особенно лёгкие взрослого человека и кишечник, действительно содержат пузырьки воздуха и поэтому более уязвимы к кавитационным эффектам.
Если пузырьки сжимаются до точки коллапса, они могут создавать очень высокие значения температуры и давления в течение нескольких десятков наносекунд. Эти высокие значения температуры и давления способны производить высокоактивные химические вещества, называемые свободными радикалами, и другие патенциально токсичные соединения, которые теоретически могут вызывать генетические повреждения. Когда диагностическое ультразвуковое исследование фокусировали на лёгких или кишечнике лабораторных животных, которые содержат пузырьки газа, эти кавитационные эффекты вызывали разрывы в кровеносных сосудах.
Поглощенная энергия видоизменяется, часть её преобразуется в тепло. Происходит нагрев тканей. Это вызывает расширение сосудов, усиление кровообращения, увеличивается скорость протекающих в организме реакций.
Описаны эксперименты в литературе, когда беременных лабораторных животных подвергли воздействию горячих ванн, у их потомства увеличивалость число рождённых дефектов.. По самым скромным оценкам для безопасности плода температура не должна повышаться более чем на 0,5 градуса Цельсия выше его нормальной температуры. Диагностические ультразвуковые аппараты способны вызывать повышение температуры тканей до 6 градусов Цельсия в том месте, на котором сосредоточен луч ультразвукового излучателя.
Согласно опытам Lele P. P. (1975 г.), воздействие на мышей повышением температуры 2,5-5,0 °С в течение часа или более во время беременности, вызывали значительное увеличение числа аномалий развития плода. В одном исследовании новорожденных Ультразвук вызывал повышение температуры на 1,3 градуса Цельсия, и кровь быстрее циркулировала в мозге младенца.
При воздействии высоких температур клетки млекопитающих вырабатывают белки теплового шока, которые помогают защитить клетки от температурного повреждения. Однако, ультразвук нагревает ткани так быстро, что клетки могут не успеть произвести эти защитные белки теплового шока. При обучении брюшной полости собаки ультразвуком (0,5 Вт/с 2, 0,88 МГц) температура в жировой ткани повышалась на 3-4 °С за 10 минут. Значительно больше чем в объёме однородной ткани, выделяется теплота на границах раздела тканей, на не однородностях структуры, между тканями с разницей температур и насыщенностью сосудами.
Обучение мышей ультразвуком (0,93 МГц, 5 мин) на 15-й день беременности увеличило предродовую смертность эмбрионов, послеродовая смертность при этом не изменилась. Ультразвуковое облучение в эксперименте замедляет рост и деление клеток.
Ещё в 1970 г. Macintosh и Davey сообщили об увеличении числа хромосомных аберраций после облучения культуры лейкоцитов человека ультразвуком дтагностической интенсивности.
Pellicer B. et Al., использовали ультразвуковое устройство низкой интенсивности со временем воздействия от 3 с до 10 минут. Была обнаружена линейная зависимость между апоптотической активностью и временем импульсного доплеровского сканирования: чем дольше время воздействия, тем больше наблюдали повреждение клеток печени.
Существует исследование китайских учёных Zhang J. et al., когда изменяли фрагментацию ДНК в ворсинках хориона в абортивном веществе после экспозиции ультразвуком соответственно 0, 10, 20 и 30 минут методом хроматографии.
Защитники ультразвука считают, что ещё не было проведено достаточное количество исследований, опровергающих безвредность этого метода для диагностики в акушерстве. Противники ультразвука заявляют, что, так как результаты исследований противоречивы, метод следует применять с осторожностью.
Таким образом,, выводы, полученные в результате современных исследований об отсутствии какого-либо вреда от диагностического ультразвука, не имеют под собой достаточной доказательной базы.
Диссертация Курылевой Н. А. «Опасность ультразвуковой диагностики на ранних сроках беременности» 17.11.2021 Санкт-Петербург.