Ultradźwięki - sonoterapia

Współczesna technika wytwarza drgania mechaniczne o dowolnej częstotliwo­ści. Drgania o częstości większej niż percepowane przez człowieka nazywamy ultra­dźwiękami (UD).

Są to drgania mechaniczne, harmoniczne, o częstości znacznie przekraczającej percepcję narządu słuchu. Ucho odbiera jako dźwięki drgania od częstości 16 Hz (to­ny niskie) do 20 000 Hz (tony wysokie). Niektóre zwierzęta (nietoperze, delfiny i in­ne) percepują drgania do 100 000 Hz. Dźwięki służą do przekazywania informacji. Zorganizowane dźwięki, nazywane muzyką, wywierają bogate oddziaływania emo­cjonalne i estetyczne. Oddziaływania te wykorzystuje się w muzykoterapii. Istnieją hipotezy o mechanicznym oddziaływaniu niskich rytmicznych dźwięków muzycz­nych na całe ciało człowieka. W lecznictwie fizykalnym stosuje się drgania o często­ści od 800 kHz do 5 MHz.

Właściwości fizyczne i fizjologiczne

Do wytwarzania ultradźwięków (UD) wykorzystuje się odwrotny efekt piezo­elektryczny występujący w kryształach. Niektóre kryształy pod wpływem napięcia elektrycznego (ok. 500 V lub więcej) zmieniają nieznacznie swój kształt: zwężają się i poszerzają. Zmiana kształtu następuje bardzo szybko i z wielką siłą, chociaż tylko w zakresie mikrometrów. Pierwotne, tzw. proste, zjawisko piezoelektryczne polega na wystąpieniu różnoimiennych ładunków elektrycznych na przeciwległych ścia­nach kryształu poddanego ściskaniu mechanicznemu. Odkształcenie piezoelektry-ków pod wpływem napięcia elektrycznego wykorzystywane przy wytwarzaniu UD jest nazywane odwrotnym zjawiskiem piezoelektrycznym. Częstość zmian wielko­ści kryształu odpowiada częstości drgań pola elektrycznego i może sięgać milionów herców. Tak uzyskuje się drgania mechaniczne, które rozchodzą się w otaczającym środowisku jako fala sił mechanicznych, podobnie jak fale dźwiękowe odbierane narządem słuchu.

Zjawisko piezoelektryczne występuje w wielu kryształach, np. winianu sodowo--potasowego (sól Seignette'a), w kwarcu, turmalinie, germanie, wytwarzanym synte­tycznie krysztale łączącym ołów, cyrkon i tytan (PZT) oraz w wielu innych. Zjawiska piezoelektryczne występują w kryształach tworzących kość oraz w niektórych innych strukturach krystalicznych tkanek (płynnych kryształach), np. w błonach komórko­wych, co pozwala przypuszczać, że pole elektryczne także w ten sposób może wpły­wać na czynności fizjologiczne.

Intensywność pola UD określa się gęstością mocy, tj. w watach przypadających na 1 cm2. Moce powyżej 10 W/cm2 powodują zniszczenie tkanek biologicznych. W takich warunkach, ulegają one procesowi homogenizacji, z tkanek tworzy się jed­nolita masa. Jeśli UD o odpowiedniej mocy trafi na granicę między powietrzem a cia­łem płynnym, np. wodą, powstaje rozdrobnienie i wymieszanie wody z powietrzem w postaci aerozolu. Mechanizm ten jest wykorzystywany do wytwarzania aerozoli do inhalacji leczniczych.

Fala ultradźwiękowa trafiająca na tkanki częściowo przenika w ich głąb i jest po­chłaniana, częściowo ulega odbiciu i rozproszeniu. Współczynnik pochłaniania jest tym mniejszy, im bardziej sprężyste jest ciało nadźwiękawiane. Przenikanie UD w głąb tkanek (i innych ciał) jest odwrotnie proporcjonalne do pochłaniania; im słab­sze pochłanianie, tym głębsze przenikanie. Ponadto im większa częstotliwość fali ultradźwiękowej, tym łatwiej jest ona pochłaniana. Drgania w zakresie częstości 800 kHz do 1 MHz przenikają tkanki do głębokości około 7 cm, przy częstości 2,4MHz-2 cm.

Gazy absorbują UD intensywniej (przewodzą słabiej) niż ciecze, a te intensyw­niej niż ciała stałe. Gdy fala UD napotyka granicę pomiędzy tkankami o różnej gę stości i sprężystości, następuje częściowe jej odbicie, a fala przenikająca do ośrodka

0 innej sprężystości ulega załamaniu. W tkankach UD napotykają rozmaite gęstości i sprężystości struktur narządowych, co powoduje rozmaitość absorpcji, kątów odbi­cia i załamania, a to przyczynia się do rozproszenia części strumienia UD.

Drgania UD nadają cząstkom ruch z przyspieszeniem i szybkością o zmieniają­cym się cyklicznie kierunku. Wraz ze zmianami przyspieszenia i szybkości zmienia się ciśnienie w tkankach.

Pochłonięta energia UD zmienia się w energię cieplną, zatem w miejscu wzmo­żonej absorpcji następuje nagrzanie tkanek. Miejscem szczególnie dużej absorpcji jest granica pomiędzy tkanką miękką a kością oraz sama kość. Największe zmiany w rozkładzie energii i największa absorpcja energii następują na granicy kości i oko-stnej. Stwierdzono, że ultradźwięki nagrzewają okostną i kość najsilniej ze wszyst­kich energii absorbowanych wewnątrz tkanek. Jest to spowodowane budową okostnej i różnicą gęstości tkanek. Część fali dostającej się przez okostną do powierzchni kości odbija się od niej, wraca do okostnej, ponownie odbija się od podstawnej war­stwy okostnej i wraca do powierzchni kości, oscylując w cienkiej warstwie między kością a okostną i ulegając w końcu absorpcji. Jedynie energia UD jest w stanie po­dnieść wybiórczo temperaturę okostnej i dostępnych dla niej powierzchni stawo­wych.

Wśród fizykoterapeutów przeważa opinia, że najważniejszym oddziaływaniem UD jest sprężyste odkształcanie tkanek drganiami mechanicznymi. Drgania powodu­ją przemieszczanie się wszystkich napotkanych cząsteczek organicznych i nieorga­nicznych na przestrzeni kilku lub kilkudziesięciu nm równolegle do kierunku prze­mieszczania się fali dźwiękowej w przód i do tyłu. Falę taką nazywamy podłużną, (w odróżnieniu od fal elektromagnetycznych, które są falami poprzecznymi). Rozma­itość struktur tkankowych powoduje dość znaczne rozproszenie fal ultradźwięko­wych. W doświadczeniu laboratoryjnym można stwierdzić, że UD zwiększają tem­peraturę tkanek, przyspieszają reakcje chemiczne i zwiększają przepuszczalność błon biologicznych zarówno dla wody, jak i dla cząstek w niej rozpuszczonych.

Energia ultradźwiękowa w dawkach leczniczych nie jest percepowana przez re­ceptory nerwowe, ponieważ ustrój ludzki nie dysponuje receptorami wrażliwymi na UD. Pacjent nie czuje podawanego UD w dawkach leczniczych. Jest to cecha zasa­dniczo różniąca UD od innych postaci energii mechanicznych.

Oddziaływanie UD przyrównuje się do masażu i określa jako mikromasaż. Moż­na przyjąć, że działanie UD jest wynikiem zarówno oddziaływań mechanicznych, jak i termicznych.

Aparaty do terapii ultradźwiękami:

Do celów terapeutycznych stosuje się drgania od 800 kH do 3 MHz. Przenikalność przy 800 kH, mierzona warstwą połowiącą, wynosi 3 cm, dla 2,4 MH - 1 cm. Warstwa połowiąca jest to taka grubość tkanki, która z powodu absorpcji zmniejsza moc strumienia UD o połowę.

Aparat generujący UD składa się z części odbierającej energię elektryczną z sie­ci lub baterii transformującej ją na napięcie zwykle około 500 V i nadającej drgania o potrzebnej częstości. Na obudowie tej części aparatu umieszczony jest pulpit ste­rowniczy. Drgania elektryczne są przenoszone przewodem do ruchomej głowicy zawierającej piezoelektryk. Głowica umieszczona jest na rękojeści. Na przednio--bocznej stronie głowicy znajduje się płaska powierzchnia, z której emitowane są UD. Powierzchnie emitujące mają różne wielkości, od jednego do kilkunastu centy­metrów kwadratowych.

Aparat może być wyposażony w jedną lub kilka głowic o różnej wielkości. Emi­sja z głowicy jest sterowana pokrętłem i pokazywana wskaźnikiem na pulpicie ste­rowniczym. Moc jest przedstawiana w postaci wielkości na 1 cm2 powierzchni głowicy, tj. jako jej gęstość. Rozróżniamy moce słabe - od 0,1 do 0,5 W/cm2; średnie - od 0,5 do 1,5 W/cm2 i silne - powyżej 1,5, lecz nie więcej niż 3 W/cm2. Ogólna moc emitowana z głowicy jest iloczynem jej gęstości i całkowitej powierzchni głowi­cy, np. przy mocy 1,0 W/cm2 i powierzchni głowicy równej 10 cm2 cała moc emito­wana wynosi 10 W.

Poza wskaźnikiem mocy na płycie sterowniczej znajduje się zegar, zwykle auto­matycznie wyłączający emisję, ponadto lampka i (lub) brzęczyk wskazujący brak od­powiedniego kontaktu między głowicą a skórą. Pomiędzy głowicą a skórą nie może być powietrza, które bardzo źle przewodzi UD, absorbuje je i odbija z powrotem do głowicy. Aby wytworzyć dobre przewodzenie UD, nakłada się na skórę substancje dobrze przewodzące UD i niejako „przyklejające" wodzoną po skórze głowicę. Sub­stancje te nazywa się sprzęgającymi lub immersyjnymi. Najczęściej używa się oleju parafinowego lub specjalnych żeli (są one bezbarwne, nieplamiące i łatwe do usunię­cia ze skóry po zabiegu, ale droższe od oleju parafinowego).

Emisja UD może być ciągła lub impulsowa. Częstość i szerokość impulsów oraz przerw miedzy nimi może być regulowana. Przy emisji impulsowej oznacza się „wy­pełnienie emisji". Jest ono stosunkiem czasu impulsu do okresu (okres = czas przerwy + czas impulsu), określa, jaka część okresu jest „wypełniona" impulsem UD, a jaką część stanowi przerwa. Wypełnienie wyraża się w odsetkach i można je regulować. Stosuje się emisję impulsową wypełnioną w zakresie od 10 do 50%. Wypełnienie re­guluje się częstością impulsów, rzadziej ich szerokością. Stosowane są różne często­ści, np. 100 Hz, 60 Hz. Za pomocą emisji ciągłej można uzyskać efekty termiczne. Emisja impulsowa pozwala na zastosowanie większych mocy, a więc uzyskanie głęb­szej penetracji z uniknięciem przedawkowania (przegrzania) warstw transmitujących.

W miarę postępu techniki aparaty ulegają miniaturyzacji. Przed 25 laty miały wielkość szafki nocnej, produkowane obecnie można nosić w teczce.

Technika zabiegu

Pierwszą czynnością przy wykonywaniu zabiegu UD jest wybranie powierzchni skóry rzutującej się na najkrótszej drodze na leczone narządy. Skóra w tym miejscu mu­si być zdrowa i czysta. Następną czynnością jest wybranie głowicy i częstości UD oraz rodzaju emisji: ciągłej lub impulsowej, jeśli wybrana zostania ta ostatnia, to dobranie częstości impulsów i ustawienie wybranych parametrów na tablicy sterowniczej.

Głowicę należy podgrzać do temperatury ciała. Można to zrobić własnymi ręka­mi lub w ciepłej wodzie. Wybraną powierzchnię skóry pokrywa się substancją sprzę- gającą. Trzeba mieć pod ręką czystą ligninę do wytarcia ewentualnego nadmiaru tej substancji. Potem należy włączyć emisję UD od najsłabszych dawek, stopniowo zwiększać moc do wielkości docelowej i ustawić czas zabiegu.

Najczęściej stosuje się technikę labilną, co oznacza, że głowice przesuwa się po skórze nad chorym miejscem powolnym ruchem okrężnym, głaszczącym. Cały czas należy dbać o takie przyleganie głowicy do skóry, aby między nimi nie znalazło się powietrze. Można stosować łagodny ucisk, przez co zmniejsza się warstwę tkanki po­średniczącej.

Technika stabilna polega na punktowym podawaniu energii UD z nieruchomej głowicy. Wówczas należy zastosować mniejsze moce (maksymalnie do 0,5 W/cm2) lub emisję impulsową.

Zabieg kończy się po automatycznym wyłączeniu aparatu, sterowanym zegarem czasu zabiegu, i wytarciem skóry.

Można stosować UD w kąpieli wodnej. Woda służy tu jako immersja, ułatwia lub wręcz umożliwia za­biegi na części ciała o bardzo nierównej powierzchni, jak bardzo szczupłe dłonie i stopy. Kończynę umieszcza się w wanience z ciepłą wodą, w której także zanurza się głowicę. Na uchwycie ponad głowicą jest zaznaczona granica dozwolonego za­nurzenia. W wodzie można stosować technikę labilną lub stabilną.

Ultradźwięki w połączeniu z środkami leczniczymi

Do terapii UD można dołączyć podawanie leku przez skórę dzięki zjawisku fo-noforezy, polegającym na przemieszczaniu substancji wraz z falą dźwiękową. Ener­gia UD, poruszając cząsteczki, powoduje niejako ich „wciskanie" między komórki tworzące nabłonek i skórę. Cząstki mogą penetrować do 1 mm w głąb skóry, prze­ważnie jednak bardziej płytko. W ten sposób można niektóre leki wprowadzać do skóry. Lek taki musi mieć postać żelu lub maści. Uzyskuje się głównie miejscowe działanie leku, a dawkę można ocenić tylko w wielkim przybliżeniu.

Podawanie UD można łączyć w tym samym zabiegu z przeciwbólowymi prąda­mi elektrycznymi. Energie te można podawać z dwóch osobnych aparatów (osobny aparat UD, osobny aparat do elektroterapii) lub z aparatu, który wytwarza impulsy elektryczne i emituje UD. W tym ostatnim przypadku głowica UD służy jako elektro­da czynna. Poza oszczędnością czasu, nie opisano dotąd większej skuteczności jed­noczesnego podania obu tych energii.

Ogrzanie tkanki przed nadźwiękawianiem powoduje głębsze przenikanie UD, natomiast oziębienie absorpcję UD w płytszej warstwie tkanki.

Działanie

Jedynie za pomocą ultradźwięków można uzyskać oddziaływanie energetyczne, w tym także cieplne, na powierzchnię kości. Dlatego ważnymi wskazaniami są prze­wlekłe, zwyrodnieniowe procesy chorobowe na okostnej, na dostępnych powierzch­niach stawowych i w ich okolicach. UD powoduje rozluźnienie tkanek o nadmiernie zwiększonej gęstości, dzięki cze­mu mogą być wykorzystywane w postępowaniu po urazach, po zabiegach chirur­gicznych, szczególnie po operacjach plastycznych i kosmetycznych, gdy powstały zbyt grube blizny, ściągające zrosty, przykurczę mięśni, zwapnienia pozaszkieletowe.

UD stosowane jest w segmentarnym oddziaływaniu na ukrwienie i regenera­cję, a także inne procesy chorobowe. W tych przypadkach nadźwiękawianie kieruje się na okolicę korzeni nerwowych i ośrodków wegetatywnych położonych przykre-gosłupowo, a odnoszących się do segmentu, w którym przebiega proces chorobowy.

Przez podanie UD uzyskuje się efekty przeciwbólowe oraz działanie pobudzają­ce aktywność tkankową, a dzięki temu przeciwdegeneracyjne oraz przeciwzapalne. To ostatnie dotyczy tylko procesów przewlekłych, wzmożenie przepuszczalności błon komórkowych, zmiany w strukturze kolo­idów w tkankach, przesunięcie odczynu w kierunku zasadowym, oddziaływanie na struktury krystaliczne, zwłaszcza w kościach, w sensie wywoływania efektu piezo­elektrycznego i inne. UD przyspiesza gojenie ran, najlepsze skutki uzyskuje się, stosując UD od pierwszych dni po po­wstaniu uszkodzenia. Gojenie przebiega w trzech fazach: zapalnej, ziarninowania i bliznowacenia. Doświadczalnie wykazano przyspieszenie pierwszej i drugiej fa­zy o co najmniej 20%, a blizna była silniejsza i bardziej elastyczna. Najskuteczniejsze są, dawki od 0,3 do 1,0 W/cm2. Wyższe mogą być wręcz szkodliwe. Pole zabiegowe należy dzielić na powierzchnie równe 1,5 powierzchni głowicy i nadźwiękawianie takiej powierzchni przez 1 min, zwiększając czas w każdym następnym zabiegu o 30 s aż do 3 min. Zalecane jest ciągłe poruszanie głowi­cy, aby uniknąć fali stojącej.

Dawkowanie

UD stosuje się na skórne obszary o powierzchni od kilku do około 100 cm2, naj­częściej w średnich dawkach mocy, tj. od 0,5 do 1,5 W/cm2. Czas trwania zabiegu zależy od wielkości nadiwiękawianej powierzchni i wynosi od 2 do 15 min. Zabie­gi stosuje się co dzień. Kuracje składają się z 1 0 do 30 zabiegów. Do leczenia skóry (np. blizny) i narządów leżących płytko, do 1,5 cm, pod skórą lepiej stosować częstości od 2 do 3 MHz. W leczeniu narządów głębiej leżących sto­suje się częstości od 750 do 1000 kHz.

Celem uzyskania efektów cieplnych poleca się emisję ciągłą. D!a efektów pobu­dzających przeciwdegeneracyjnych, zwłaszcza narządów położonych w głębszych warstwach ciała, poleca się emisję impulsową. Logiczne wydaje się w tych przypad­kach przedłużenie czasu zabiegów (10-15 min).

Wydaje się, że bezpośrednie nadźwiękawianie narządów położonych głębiej niż 5 cm pod skórą mija się z celem, gdyż istnieje niewielkie prawdopodobieństwo do­tarcia tam odpowiedniej ilości energii ultradźwiękowej.

Na bliznę po oparzeniu lub ranie skóry o powierzchni około 10 cm2 należy za­stosować UD o częstości 2,4 MHz (absorbowane w tkankach powierzchownych), emisji ciągłej, mocy 1,0 W/cm2, przy czasie zabiegu 5 min, 5-7 razy w tygodniu, w sumie 15 zabiegów.

Zabiegi UD można stosować także na twarz (omijając oczy), lecz z mocą nie większą niż 0,5 W/cm2. Na plecy i pośladek można zastosować do 1,5 W/cm2. Czas zabiegu należy przedłużać proporcjonalnie do rozległości nadźwiękawianego pola. Przy leczeniu stopy, ręki i w przypadkach dużych nierówności powierzchni nadźwię-kawianej najodpowiedniejszy jest zabieg w kąpieli wodnej.

W przypadkach przewlekłych zmian przykurczowych lub zwyrodnieniowych okołostawowych z objawami bólowymi zalecana jest emisja ciągła, przez 2 do 4 min, na pola do 10 cm2, na polach większych odpowiednio dłużej. Dla osób bar­dzo szczupłych - około 0,8 W/cm2, dla tęgich od 1,2 do 1,5 W/cm2. Na przykład przy zabiegu na staw kolanowy podaje się UD po 6 min na powierzchnię boczną i przyśrodkową. Zabieg na łokieć trwa 6 min, na stawy całej stopy lub ręki po 10 min, w tych przypadkach najlepiej w wodzie. Często poddaje się leczeniu UD staw bar­kowy i tkanki okoliczne, czas zabiegu wynosi około 8 min.

Do zabiegów na staw biodrowy, jako głębiej leżący, lub stawy kręgosłupa oraz mięśnie i ścięgna przykręgosłupowe, mięśnie pośladków lub uda należy używać UD o częstotliwości 800 do 1000 kHz, czas zabiegu powinien wynosić 8 do 15 min, a moc od 1,0 do 1,5 W/cm2. U osób otyłych w tych przypadkach warto użyć UD o emisji impulsowej, przedłużając czas zabiegów do 15 lub nawet 20 min.

Obok zabiegów miejscowych, tj. na miejsce chore, zalecane są zabiegi na okoli­ce przykręgosłupowe odpowiadające segmentowi (dermatomowi), w którym przebie­ga proces chorobowy. Przy schorzeniu w kończynach dolnych zaleca się nadźwięka­wianie przykręgosłupowe obszaru od L, do S, (do 1,0 W/cm2), a przy schorzeniach w kończynach górnych obszaru od C 5 do D 1 (do 0,8 W/cm2).

W niektórych publikacjach zaleca się nadźwiękawianie okolic przykręgosłupo-wych w chorobach wewnętrznych, przyjmując działanie przez strefy Heada, np. około C4 do Th9 przy nadciśnieniu tętniczym, od C 3 do Th 12 przy astmie oskrzelo­wej i chorobach oskrzeli, od C 3 do Th 10 przy chorobie wrzodowej. Zabiegi te nie znalazły szerszego zastosowania i należy wątpić w ich skuteczność, poza efektem placebo.

Emisję ciągłą UD zaleca się w zaburzeniach układu ruchu, jak: przykurczę, ograniczenia ruchomości stawów, ból; emisję pulsacyjną natomiast przy gojeniu tkanek, pobudzaniu ukrwienia, gojeniu złamań kości i gojeniu ścięgien.

Przeciwwskazania

Istnieją liczne przeciwwskazania do stosowania UD. Można je podzielić na ogól­ne i miejscowe.

Przeciwwskazania ogólne to: stany gorączkowe, ciąża, wiek poniżej 21 lat (ze względu na niezakończony rozwój kości), skazy krwotoczne, choroba nowotworowa w stanie czynnym, zmiany ogólne i lokalne po radioterapii, niewydolność krążenia, niewydolność nerek, choroby umysłowe i stany chorobowe przebiegające z wyni­szczeniem ustroju.

Przeciwwskazania miejscowe to: ostre miejscowe procesy zapalne, przewlekłe zapalenia swoiste, rozrusznik serca, okolice podstawy czaszki i górnych kręgów szyj­nych (bliskość rdzenia przedłużonego), gonady, otwarte owrzodzenia (niektóre mogą być poddane zabiegom w kąpieli wodnej).

---