Wykład z dnia 18.10.2008r
Fala dźwiękowa charakteryzuje się następującymi właściwościami fizycznymi
-cząsteczki przekazujące energię drgają wzdłuS kierunku rozchodzenia się fali=fala podłuSna
-fala rozchodzi się w środowisku spręSystym, co równa się zaburzeniom stanu równowagi
środowiska, polegającym na przenoszeniu energii bez jednoczesnego przenoszenia masy,
-Fala mechaniczna powoduje chwilowe zmiany gęstości ośrodka, w którym się rozchodzi,
wskutek czego powstają róSnice ciśnień, które z kolei stają sięźródłem zaburzeń cząstek
przyległych i powodują chwilowe zmiany gęstości ośrodka
-faza mechaniczna podległa wszystkim właściwościom charakterystycznym dla ruchu
falowego, tzn. załamaniu, odbiciu, odchyleniu, absorpcji, rozproszeniu.
Częstotliwość fali uzaleSniona jest od drgań generatora, który je wytwarza.
Podział na poszczególne zakresy częstotliwości dokonany został na podstawie moSliwości
odbiorczych ucha ludzkiego i zawiera się w granicach:
· Infradźwięki 1-16Hz
· Dźwięki słyszalne 16-20 KHz
· Ultradźwięki powySej 20KHz
Do celów terapeutycznych wykorzystuje się częstotliwości z zakresu: 0.8 MHz: 1MHz: 2,4
MHz: 3,2 MHz a do celów diagnostycznych
-w zakresie 5 MHz - 40MHz. Prędkość rozchodzenia się fali mechanicznej uzaleSniona jest
od gęstości oraz spręSystości środowiska i wynosi:
· W gazach - 350 m/s
· W cieczach 1500m/s
· W ciałach stałych 5000m/s
Pomiary Ludwiga i Fruchta wykazały, Se prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej w
tkankach waha się w zakresie 1445-1610 m/s. Długość fali zawiera się w zakresie 0,5-2 mm.
W czasie rozchodzenia się fali mechanicznej powstają strefy zagęszczeń i rorzedzeń
środowiska.
Występują
· Siły ściskające powodujące chwilowe odkształcenie w kierunku rozchodzenia się fali.
· Siły rozciągające (ssanie) powodujące wychylenia w przeciwnym kierunku
rozchodzenia się fali
DuSe częstotliwości drgań wymagają bardzo szybkich zmian kierunku wychylenia. Jest to
moSliwe dzięki bardzo duSym przyśpieszeniom cząsteczkowym.
Wartości przyśpieszeń zaleSą od:
-częstotliwości drgań
-zastosowanej mocy
-gęstości ośrodka
-szybkości rozchodzenia się fali.
Takie siły mechaniczne mogą wywołać zjawisko kawitacji powodujące niszczenie spójności
środowiska, szczególnie cieczy. Zmiany destrukcyjne związane ze zjawiskiem kawitacji mogą
powstać takSe w czasie rozchodzenia się fali mechanicznej w tkankach, podczas terapii
ultradźwiękowej. W polu nadzwiękawianym powstają puste przestrzenie wskutek rozrywania
środowiska siłami działającymi w przeciwnych kierunkach.
W kaSdym przypadku ruchu falowego występuje zjawisko interferencji. Szczególnym
przypadkiem interferencji jest nakładanie się dwu fal o jednakowej amplitudzie i
częstotliwości, ale biegnących w przeciwnych kierunkach. Powstają wtedy fale stojące,
będące źródłem największych wahań ciśnień. Fale stojące posiadają wielokrotnie większą
moc niS fale wyjściowe, co moSe powodować niekorzystne działanie na tkanki ultradźwięków
w polu zabiegowym.
Created by M. Góra & M. Wielis
Zjawisko to wymusza technikę zabiegu, polegającą na przesuwaniu głowicy zabiegowej po
powierzchni skóry, objętej zabiegiem, wolnym okręSnym ruchem.
Fala ultradźwiękowa przechodząca prze ośrodki o róSnej budowie strukturalnej ulega na
granicy tych ośrodków załamaniu i odbiciu w róSnym stopniu, zaleSnym od gęstości struktur
oraz szybkości rozchodzenia się fali. W organizmie ludzkim największe róSnice strukturalne
występują na granicy dwóch tkanek, np. skóra + tkanka tłuszczowa, tkanka tłuszczowa +
tkanka mięśniowa; tkanka mięśniowa + okostna.
Najszerzej stosowana jest ciekła parafina woda oraz Sele mające właściwości płynów
immersyjnych. Spełnienie tych warunków ułatwia wręcz umoSliwia zastosowanie zabiegów
ultradźwiękowych.
Działanie lecznicze ultradźwięków opiera się na mechanizmach pierwotnych - bezpośrednich
i pośrednich - wtórnych.
Wpływ działania pierwotnego występuje w tkankach w czasie nadźwiękawiania i składa się z
kilku elementów, które łącznie decydują o rezultatach terapii ultradźwiękowej.
Najczęściej wyróSniane są mechanizmy oddziaływania ultradźwięków takie jak
-fizykochemiczny
-mechaniczny
-termiczny
. Podstawową składową działania ultradźwięków jest jej działanie mechaniczne
wywołanie wahaniem ciśnień w przebiegu fali ultradźwiękowej.
. Bardzo waSną składową działania ultradźwięków jest jej wpływ na chemizm
tkanek:
· Na koloidy tkankowe:
-przyśpieszenie rozpadu białek
-przemiana Selu w zol
-zwiększenie ich przewodności elektrycznej
• Na przebieg reakcji chemicznych polegających w większości na utlenianiu
• Na reakcji w roztworach wodnych w wyniku, których dochodzi do rozpadu wody na
wodór i rodnik hydroksylowy (OH).
. Następną składową jest działanie cieplne. Ilość wytworzonego ciepła w
tkankach zaleSy od dawki natęSenia ultradźwięków, czasu nadźwiękawiania
oraz właściwości fizycznych tkanek i moSliwości rozproszenia ciepła.
Największe przegrzanie występuje na granicy tkanek o róSnej strukturze,
głównie w wyniku odbicia się fal ultradźwiękowych i największego
zagęszczenia energii.
. Powstaje na granicy ośrodków róSnice temperatur powodują między innymi:
• Zmiany w dyfuzji wewnątrzkomórkowej,
• Zmiany w dyfuzji między komórką a przestrzeniami
międzykomórkowymi.
Reasumując, moSna stwierdzić, Se podstawą leczniczego działania ultradźwięków są
następujące czynniki:
• Usprawnienie oddychania tkankowego
• Pobudzenie przemiany materii komórek
• Wpływ na enzymy ustrojowe
• Zmiany w strukturze koloidów tkankowych i ich uwodnienie
• Zmiany w układach jonów tkankowych
• WzmoSenie przepuszczalności błon komórkowych
• Zmiany odczynu tkankowego pH w kierunku zasadowym
• Poprawa mikrokrąSenia.
Created by M. Góra & M. Wielis
W wyniku zmian pierwotnych zyskujemy wtórne biologiczne odczyny układowe lub
ogólnoustrojowe. Zaliczyć moSna do nich moSemy:
. Działanie przeciwbólowe
. Przyspieszenie wchłaniania tkankowego
. Zmniejszenie napięcia mięśniowego w polu objętym procesem chorobowym
. Hamowanie procesów zapalnych
. Oddziaływanie na drodze odruchowej i wywoływanie zmian w odległych narządach oraz
układach przez nadźwiękawianie okolic splotów zwojów nerwowych.
Wskazania do stosowania ultradźwięków SA następujące:
. Przewlekłe stany zapalne stawów, mięśni, nerwów, tkanek okołostawowych
. Zmiany zwyrodnieniowe stawów i kości
. Choroby krąSka międzykręgowego
. Stany pourazowe i powikłania pourazowe
. Blizny, przykurcze
. Ch. Reumatyczne
. Neuralgie
. Bóle poamputacyjne
. Stany po przebytym półpaścu
Przeciwwskazania do terapii ultradźwiękowej są:
. Nowotwory i stany po ich operacyjnym usunięciu
. CiąSa niewydolność krąSenia obwodowego
. Zakrzepowe zapalnie Sył
. Uogólnione ostre procesy zapalne i stany gorączkowe
. Niezakończony wzrost kostny u dzieci i młodzieSy
. Stan po terapii promieniowaniem rtg
. Obecność ciał metalowych w tkankach
. Nerwica wegetatywna znacznego stopnia
Wpływ na organizm:
. Usprawnianie uszkodzonych grup motorycznych w celu zwiększenia ich tonusu i
ewentualnie masy
. Zahamowanie procesu przejmowania funkcji
. Uszkodzonych mięsni przez mięsnie zdrowe
. Eliminacja ruchów zastępczych
. Redukcję, odtwarzanie dróg nerwowo-mięśniowych.
Warunki dobrej stymulacji:
. Dobra znajomość anatomii człowieka
. Dokładna diagnostyka
. Prawidłowy dobór parametrów
. Prawidłowe zastosowanie techniki zabiegowej, metody, dawki.
W elektrostymulacji wykorzystuje się:
. Prąd galwaniczny impulsowy
. Impulsy małej częstotliwości, powstające w wyniku prostowania prądu sinusoidalnie
zmiennego
. Prądy średniej częstotliwości
. Prądu średniej częstotliwości zmodyfikowane przez zastosowanie interferencji do prądów
małej częstotliwości.
Aparatura stosowana w placówkach wyposaSona jest równieS w prąd faradyczny, indukcyjny
asymetryczny o częstotliwości od 50-100Hz i neofaradyczny, czas impulsu 1ms czas przerwy
20ms.
Created by M. Góra & M. Wielis
Stymulacja mięsni polega na wywołaniu skurczu.
Impulsy otrzymane z prądu stałego galwanicznego:
. Prostokątne
. Trapezoidalne
. Trójkątne
. Ekspotencjalne, którego narastanie natęSenia jest zgodne z przebiegiem funkcji
wykładniczej, czyli natęSenie osiągając swoją wartość szczytową wzrasta w postaci
płaskiej krzywej. Prądy te noszą nazwę prądów wykładniczych.
RYSUNEK IMPULSU PROSTOKATNEGO
Impuls prostokątny ma czas impulsu t (imp)=1min, czas przerwy 1 min, I=4mA, czas
narastania, czyli czoła impulsu t cz=0,05 ms, poniewaS ani dla mięśni ani dla oka nic nie
znaczy to piszemy t .0,t (opadania) . 0.
RYSUNEK IMPULSU TRAPEZOIDLNEGO
T cz > 0
T p = 1s
RYSUNEK IMPULSU TRÓJKĄTNEGO
Impuls trójkątny - do mięśni odnerwionych
T imp = t cz
Imp = 6 mA
Tp=1 s
Przy prawidłowym ustaleniu parametrów do elektrostymulacji musi być zachowana
zaleSność: czas przerwy musi być przynajmniej 3 razy dłuSszy od czasu impulsu.
T p = 3 x t imp
RYSUNEK IMPULSU MODULOWANEGO
Impulsy prostokątne zebrane w modulowanych seriach impulsów (modułach) małej
częstotliwości. Przedstawiono moduły o obwiedniach: trapezowej, sinusoidalnej, prostokątnej
(w tym ostatnim nie zaznaczono obwiedni). Czas trwania impulsów = t imp przerwy między
impulsami= tp okres = T, częstotliwość impulsów= F czas trwania modułu= tmod
Czasy trwania impulsu stosowane są w zakresie 1 ms-1000ms.
Gdy czas trwania impulsu i przerwy nie gwarantuje dostatecznego czasu trwania
przerwy wtedy stosuje się prąd modulowany.
O tym czy mięsień zareaguje na bodziec czy nie, wiemy z elektrodiagnostyki.
Chronaksymetria - jaki potrzebny jest czas do skurczu danego mięśnia.
Celem elektrodiagnostyki jest wykazanie zmian pobudliwości, zachodzących w
układzie nerwowo-mięśniowym w stanach chorobowych.
Metody jakościowe polegają na obserwacji rodzaju siły skurczu mięśnia w odpowiedzi
na określony impuls elektryczny.
Metody ilościowe oparte SA na ilościowym określaniu wielkości fizycznych, które stanowią
miarę pobudliwości mięśnia.
Skurcz, zatem w wypadku prądu stałego moSe wystąpić tylko przy zamykaniu i
otwieraniu jego obwodu. Najsilniejszy skurcz uzyskuje się przy zamykaniu obwodu w
wypadku, gdy katoda jest elektrodą czynną. Sytuację taką określa się skrótem KZS.
Jeśli elektrodą czynna będzie anoda, to uzyskany w tej sytuacji skurcz - AZS-jest
słabszy. Przy otwieraniu obwodu natomiast, w sytuacji, gdy elektroda czynną jest anoda,
skurcz-AOS-jest silniejszy niS w wypadku, gdy elektrodą czynną jest katoda-KOS.
ZaleSności te przedstawia wzór podany, przez erba, a mianowicie: KZS>AZS
AOS>KOS
Do ilościowych metod elektrodiagnostycznych zalicza się, chronaksymetrię,
wykreślenie krzywej i/t oraz oznaczanie współczynnika akomodacji.
Created by M. Góra & M. Wielis
CHRONAKSYMETRIA. Metoda ta polega na oznaczeniu chronaksji tkanki
pobudliwej, np. nerwu lub mięśnia, przy uSyciu specjalnego urządzenia, zwanego
chronaksymetrem lub elektrostymulatora wyposaSonego w obwód do pomiaru wartości
szczytowej natęSenia.
Chronaksja jest miara pobudliwości tkanek wyraSającą się najkrótszym czasem
impulsu prądu stałego o natęSeniu równym podwójnej reobazie, który powoduje reakcję
tkanki, np. skurcz mięśnia czy powstanie impulsów w nerwie. Wartość chronaksji wyraSa się
w milisekundach.
Reobaza jest miarą pobudliwości tkanki i odpowiada najmniejszej, czyli progowej
wartości natęSenia impulsu prostokątnego, o czasie trwania 1000 milisekund, która powoduje
reakcję tkanki pobudliwej. W przypadku badania reobazy mięśnia reakcją tą będzie jego
minimalny skurcz. Wartość reobazy, wyraSenia w miliamperach, pozostaje w odwrotnym
stosunku do pobudliwości, duSe wartości reobazy świadczą o małej pobudliwości tkanki i
odwrotnie.
Krzywa i/t
Impuls elektryczny działający na tkankę pobudliwą p. nerw lub mięsień, musi spełniać trzy
warunki niezbędne do wywołania stanu pobudzenia a mianowicie:
. Musi wykazywać dostatecznie duSą wartość natęSenia, równą lub większa od wartości
progowej,
. NatęSenie bodźca musi narastać szybko,
. Czas trwania impulsu musi być odpowiednio długi.
Współczynnik akomodacji.
RóSnice, jakie się obserwuje w reakcji mięśnia na impulsy prostokątne i trójkątne, są
podstawą do oznaczenia tzw. Współczynnika akomodacji.
Wartości współczynnika:
. PowySej 6 - świadczy o nerwicy wegetatywnej
. Od 3-6 -prawidłowy stosunek pobudliwości nerwowo-mięśniowej.
. PoniSej 3 -świadczy o uszkodzeniu mięśnia
. Bliski lub równy 1 -całkowite zwyrodnienie mięśnia.
Iloraz akomodacji jest stosunkiem wartości amplitudy natęSenia impulsu trójkątnego o czasie
trwania 500ms do amplitudy natęSenia impulsu prostokątnego, równieS o czasie trwania
500ms, wywołujących minimalny skurcz badanego mięśnia.
Ustalono przybliSone wartości ilorazu akomodacji, charakteryzujące zdolność mięśnia do
akomodacji:
1 - całkowita utrata zdolności do akomodacji
1,1-1,5 -zmniejszona zdolność do akomodacji
1,6-2,5-prawidłowa zdolność do akomodacji
3-4 -podwySszona zdolność do akomodacji
Created by M. Góra & M. Wielis