ULTRADŹWIĘKI

ULTRADŹWIĘKI

Opracowano na podstawie:
- wykładów lek.med. Tomasza Kasińskiego
 
- „Fizkotrapia” pod redakcją T.Miki wyd. IV PZWL Warszawa 2003
 
- „Fizjoterapia” pod red. Gerarda Strabużyńskiego PZWL Warszawa 1988r.
 
- „Medycyna Uzdrowiskowa w zarysie” pod red. Ireny Ponikowskiej WATEXT`S
Warszawa 1995r.
 
- „Podstawy rehabilitacji i medycyny fizykalnej” pod red. S.J.Garrisona M.D. PZWL
Warszawa 1997

ULTRADŹWIĘKI - drgania mechaniczne o częstotliwości wykraczającej poza granicę
słyszalności ucha ludzkiego tj. 16-20 tys.Hz drgania  16tys. Hz  infradźwięki;  20

tys.Hz  ultradźwięki.

Lecznicze zastosowanie znajdują ultradźwięki o częstotliwościach: 800,1000,2400 i
3000 Khz
 
Działanie mechaniczne fal akustycznych w środowisku
 
Układ drgający wewnatrz dostatecznie sprezystego osrodka pobudza do drgań
sasiadujace z nim czasteczki około swoich położeń równowagi, przenosząc się na
kolejne cząstki  fala ultradźwiękowa (forma przenoszenia energii)

Na jej przebiegu występują strefy zagęszczeń z działaniem sił ściskających i
rozrzedzeń cząsteczek (z działaniem sił rozciągających).
W zagęszczeniach wychylenia cząsteczek są zgodne z kierunkami rozchodzenia się
fali, zaś w miejscach rozrzedzeń cząstki wychylają się w kierunku przeciwnym.
Odległość pomiędzy kolejnymi, i sąsiadującymi ze sobą strefami zagęszczeń i
rozrzedzeń odpowiada długości fali (odległość pomiędzy najbliżej położonymi
cząstkami znajdującymi się w tej samej fazie ruchu).

Prędkość rozchodzenia się fali zależy od właściwości ośrodka ;
- w gazach ok. 350 m/s
- w cieczach ok. 1500 m/s
- w ciałach stałych ok.5000 m/s
W wodzie fala ultradźwiękowa o częstotliwości 800 kHz rozchodzi się z prędkością
1497 m/s (odpowiada długości fali 1,875 nm.)
W tkankach ludzkich fale ultradźwiękowe rozchodzą się z prędkościami od 1445 do
1610 m/s W miarę rozchodzenia się fali jej prędkość
zmienia się:
od tzw. wartości zerowej (odpowiada maximum wychylenia cząsteczki) do tzw.
punktu równowagi. Prędkość tą określają jako: cząstkową.
Cząstki drgające w ruchu falowym cząstki posiadają
określoną m.in. wartość wychylenia, która rośnie wraz ze wzrostem natężenia fali i
maleje ze zwiększeniem się częstotliwości drgań.

W chwili, gdy prędkość cząstki jest równa zeru a jej wychylenie jest maxymalne -
przyspieszenie osiąga największą wartość.
Część ośrodka w której występuje zjawisko fal dźwiękowych, określamy jako p o l e d
ź w i ę k o w e , którego kształt jest uzależniony od:
- rozkładu energii drgań dźwiękowych,
- stosunku wymiarów źródła drgań do długości fali,
- kształtu źródła drgań,
- pochłaniania i istnienia przeszkód w rozchodzeniu się fali.
Używane w lecznictwie przetworniki ultradźwiękowe wytwarzają pole o kształcie
cylindrycznym (tzw. pole bliskie), które w miarę oddalania się od źródła przybiera
kształt stożka (tzw. pole dalekie).
Pole dźwiękowe jest niejednorodne z pkt. maximum i minimum natężenia (tzw. punkty
drgające wytwarzające własne fale, reagujące ze sobą w kierunku wytworzenia fal
rzeczywistych - płaskich)
 
Współczynnik odbicia – stosunek energii fali odbitej do energii fali padającej
(wartość zależy od właściwości akustycznych ośrodka).
Szczególnie wysoką wartość współczynnik ten osiąga przy przejściu granicy ośrodków
gazowego i ciekłego.
Fale odbite ulegają interferencji z padającymi tworząc tzw. fale stojące (o jednakowej
częstotliwości i amplitudzie drgań) Powstaja one również przy
odbiciu fal od wewnętrznej powierzchni naczynia z wodą.
Fale ultradźwiękowe padające na powierzchnię mogą ulec
- odbiciu,
- przenikaniu,
- załamaniu,
- ugięciu.
 

Energia fali - suma równych sobie wartości energii kinetycznej cząstek drgających i
potencjalnej energii cząstek zagęszczonych i rozrzedzonych.
 
Moc akustyczna - całkowita energia emitowana przez źródło w danej jednostce
czasu.

Absorbcja - zdolność do pochłaniania energii fal ultradźwiękowych; największą mają
gazy, najmniejszą ciała stałe.
Zdolność danego ośrodka do absorbcji określamy jako w s p ó ł c z y n n i k a b s o r
b c j i = % część energii przekształcona w energię cieplną.
 
Empirycznie wykazano, że fale krótsze o większej częstotliwości są pochłaniane na
mniejszej głębokości, dłuższe na większej ( przenikają głębiej ).
Tkanki ludzkie mają zróżnicowaną zdolność do pochłaniania ultradźwięków
- dużą zdolność ma tkanka nerwowa,
- mniejszą tkanka mięśniowa,
- najmniejszą tkanka tłuszczowa.
 
Głębokość połówkowa - warstwa połowiąca - głębokość na której natężenie fali
ultradźwiękowej spada do połowy.
Ocenia się, że lecznicze działanie fal ultradźwiękowych poniżej głębokości połówkowej
jest wątpliwe.
Empirycznie, opierając się na ww. wartości w lecznictwie największe znaczenie =
zastosowanie mają fale ultradźwiękowe o częstotliwości 800 kHz (głębokość
połówkowa wynosi ok. 3 cm) i 2.400 kHz (głębokość wynosi ok. 1 cm).
 

Kawitacja = fala ultradźwiękowa o dużym natężeniu i częstotliwości 500 kHz
wywołuje zaburzenia spójności cieczy z powstawaniem pustych przestrzeni
wypełnianych parami cieczy lub rozpuszczonymi w niej gazami (działanie
zmiennych ciśnień) Przestrzenie te zanikając wytwarzają bardzo silną falę
mechaniczną.
 
Prawo Grotthusa - Drapera = energia fal ultradźwiękowych wywołuje odczyn =
efekt w tkankach, jeśli zostanie przez nie pochłonięta.
 
DZIAŁANIE BIOLOGICZNE
- MIEJSCOWE


    

działanie mechaniczne - wahania ciśnień w przebiegu fal ultradźwiękowych

wywołują tzw. mikromasaż (zależny od częstotliwości),


    

działanie cieplne - którego rozchodzenie jest zależne od rodzaju tkanek oraz od

natężenia i czasu udźwiękowienia
* Największy efekt cieplny zostaje wywołany na granicy niejednorodnych struktur
np. tkanka tłuszczowa /tkanka mięśniowa/tkanka kostna.

Na ich granicy występują największe zagęszczenia energii wywołane głównie
poprzez odbicia fal ultradźwiękowych.
Powstające różnice temperatur wywołują wtórne zmiany, m.in. zmiany dyfuzji
wewnątrzkomórkowych oraz na granicy przestrzeni międzykomórkowych i komórek.
 
działanie fizykochemiczne - przejawia się głównie wpływem na koloidy tkankowe
poprzez przyspieszenie rozpadu białek i przemianę żelu w zol tj. u w o d n i e n i e
ż e l u. Zachodzące reakcje chemiczne to w większości
utlenianie oraz rozpad H

2

O  na H i OH

-

(rodnik hydroksylowy) stanowiące czynną

grupę atomów.
Nasilenie zmian fizykochemicznych zależy głównie od natężenia fali(oraz od czasu
ekspozycji i rodzaju tkanek).
 
DZIAŁANIE OGÓLNE = WTÓRNE
-  przepuszczalność błon komórkowych,

- usprawnienie przemiany tlenowej i  przemiany materii,

- uwodnienie koloidów,
- zmiany składu jonowego tkanek,
- zmiany pH w kierunku zasadowym,
- stymulacja układu współczulnego.
 
Należy pamiętać o możliwości wytworzenia reakcji odruchowej przy stosowaniu
ultradźwięków na tzw. strefy Heada oraz zwojów i dróg nerwowych.
 

EFEKTY KLINICZNE
- działanie p/bólowe,
- zmniejszenie napięcia mięśni,
- powstanie i uwolnienie związków aktywnych (m.in. hormonów),
- stabilizacja czynności układu współczulnego,
- rozszerzenie naczyń krwionośnych,
- hamowanie procesów zapalnych,
- przyspieszenie wchłaniania tkankowego.
 
DAWKOWANIE


    

Prawo Arndta - Schultza  bodźce słabe pobudzają średnie adaptują, a

najsilniejsze wywołują destrukcje.


    

dawki słabe od 0,05 do 0,5 W/cm

2

,



    

dawki średnie od 0,5 do 1,5 W/cm

2

,



    

dawki mocne od 1,5 do 2,0 W/cm

2

.

 
Moc akustyczna = natężenie ultradźwięków w W/cm

2

x powierzchnię drgającą

przetwornika:


    

czynniki mające wpływ na dobór dawki:

- powierzchnia działania,
- rodzaj i stadium choroby,
- powierzchnia drgająca przetwornika,
- częstotliwość drgań,
- rodzaj fali (ciągła i impulsowa),
- czas zabiegu,
- sposób wykonywania,
* stacjonarnie,
* dynamicznie,
* sposób mieszany.
 

Czas zabiegu może być:
- krótki 1-3 min.,
- średni 4-9 min.,
- długi 10 min. i .

 
Zabiegi stosuje się zwykle w 2 -gi dzień, pełny cykl 12-15 z 3-4 miesięczną przerwą.
 
WSKAZANIA:
- zespoły bólowe w przebiegu chorób zwyrodnieniowych kręgosłupa,
- rwa kulszowa,
- zmiany zwyrodnieniowe stawu biodrowego, stóp i rąk,
- zespół bolesnego barku, łokcia,
tzw. ostrogi piętowe,
- nerwoból n.trójdzielnego,
- bóle fantomalne,
- owrzodzenia goleni,
- przykurcz Dupuytrena.
 

PRZECIWWSKAZANIA:
- nowotwór i stany po ich usunięciu,
- ciąża,
- czynne procesy gruźlicze,
- skazy krwotoczne,
- niewydolność krążenia, zaburzenia rytmu serca,
- zaburzenia krążenia obwodowego,
- stany gorączkowe,
- ostre stany zapalne,
- brak zrostu kostnego po złamaniu,
- OBECNOŚĆ IMPLANTU METALOWEGO,
- tzw. nerwice wegetatywne,
- niewyjaśnione nerwobóle,
 
Szczególna ostrożność przy zaburzeniach na twarzoczaszce i nie stosować powyżej C 3
(uwaga na rdzeń przedłużony)
Przetworniki

wytwarzające

fale

ultradźwiękowe

oparte

są

na

zjawisku

piezoelektrycznym (odwracalnym) tj. ściskanie lub rozciąganie wzdłuż jednej z osi
elektrycznej np. kwarcu (osie te łączą przeciwległe krawędzie prostopadłościanu, i sa
normalnie obojętne.) powoduje powstanie impulsu elektrycznego.

 kryształ ulega polaryzacji.

Elementem drgającym jest najczęściej płytka z kryształu kwarcu lub tytanianu
baru.
Drgania płytki są synchroniczne ze zmianą kierunku prądu.

Obok fal ultradźwiękowych ciągłych wytwarzane są też fale ultradźwiękowe
impulsopwe , zwykle sa to z impulsy prostokątne o tzw. współczynniku
wypełnienie = 1/5, 1/10, 1/20;
współczynnik wypełnienia = stosunek czasu trwania impulsu do sumy czas trwania
impulsu i przerwy.

Przekazanie do tkanek fal ultradźwiękowych wymaga użycia tzw.
s u b s t a n c j i s p r z ę g a j ą c e j przetwornik tkankami najczęściej jest to
ciekła parafina  sprzężenie bezpośrednie w postaci naniesionej, lekko ogrzanej

warstwy lub w postaci kąpieli w parafinie lub wodzie  sprzężenie pośrednie

(konstrukcyjne przystosowane przetwornika i wanny zapobiegającej powstawaniu
tzw. fal stojących).

Woda winna być odgazowana.
Zabieg można wykonywać w sposób
- stacjonarny; ok. 1/4 dawki z metody dynamicznej,
- dynamiczny głowicą ruchomą
- i tzw. semistacjonarnie.
 
ULTRAFONOFOREZA: wprowadzenie do skóry leku, substancji czynnej użytej jako
substancja sprzęgająca podczas zabiegu ultradźwiękowego, wzmagającego efekt
ultradźwiękowy (wzrost gęstości substancji ograniczenia penetrację fal
ultradźwiękowych).
Wprowadzenie leku jest zależne od natężenia fali ultradźwiękowej.