Charakterystyka fali ultradźwiękowej, Fizykoterapia


Charakterystyka fali ultradźwiękowej

Ultradźwiękami nazywamy drgania mechaniczne o częstotliwości przekraczającej granicę progu słyszalności ucha ludzkiego. Dotyczy to częstotliwości drgań powyżej 20kHz. Dźwięki słyszalne dla ucha ludzkiego składają się z drgań mieszczących się w granicach od 16Hz do 20 000 Hz (20 kHz =2 MHz ). Drgania o częstotliwości większej niż 20 kHz to ultradźwięki, a mniejsze niż 16 Hz to infradżwięki.

Do wytworzenia fali ultradźwiękowej wykorzystuje się efekt odwróconego zjawiska piezoelektrycznego, które występuje w kryształach.

Istotą tego zjawiska jest skracanie bądź wydłużanie w osi kryształu pod wpływem napięcia elektrycznego o wartości powyżej 500V. Najlepszym materiałem do tego celu jest kwarc, jednak ze względów praktycznych większe zastosowanie mają kryształy sztuczne, jak siarczan litu lub tytanian baru.Cząsteczki sąsiadujące z drgającą powierzchnią źródła fali głowicy zaczynają drgać tam i z powrotem wokół położenia równowagi. Drgania przenoszą się na następne cząstki powodując powstanie fali mechanicznej rozchodzącej się w przestrzeni i czasie. Fale ultradźwiękowe to fala która jest transporterem energii.

Rozprzestrzenianie się ultradźwięków

Przenoszenie energii odbywa się drogą zmieniających się stanów ciśnienia w ośrodku. Ponieważ cząsteczki drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali, mówimy o fali podłużnej. Fala podłużna wywołuje na swym przebiegu wiele następujących po sobie zagęszczeń i rozrzedzeń. Zagęszczenia ośrodka powstają w miejscach, gdzie wychylenie cząstek następuje w kierunku rozchodzenia się fali, natomiast tam, gdzie wychylenie następuje w kierunku przeciwnym, występują rozrzedzenia ośrodka.

Odległość między dwoma sąsiadującymi ze sobą zagęszczeniami lub rozrzedzeniami, odpowiada długości fali ultradźwiękowej i jest uzależniona od częstotliwości oraz prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku.

Zakres długości fali ultradźwiękowej przy częstotliwości 800kHz wynosi:

Fale ultradźwiękowe rozchodzą się z pewną prędkością niezależną od częstotliwości drgań , lecz zależną od właściwości fizycznej czyli gęstości ośrodka materialnego. Im większa gęstość ośrodka tym większa jest prędkość z jaką rozprzestrzenia się w nim fala UD.

Prędkość rozchodzenia fal ultradźwiękowych jest wielkością stałą i charakterystyczną dla określonego ośrodka:

Dla tkanek ludzkich, przy tej samej częstotliwości, wartość prędkości waha się od 1445m/s do 1610m/s.

Częstotliwość drgań akustycznych jest równoznaczna z ilością okresów na sekundę i oznacza to, że jedno drganie na sekundę równa się 1 Hz (1 kHz = 1000 Hz ).

Długość fali dźwiękowej w danym ośrodku zależna jest od prędkości rozchodzenia się oraz częstotliwości drgań. Jest to fala podłużna, która w swoim przebiegu wykazuje wiele nastepujących po sobie stref zagęszczeń i rozrzedzeń cząstek. Zagęszczenia powstają gdy cząstki ulegaja wychyleniu w kierunku rozchodzenia się fali ,natomiast rozrzedzenia powstają gdy cząstki ulegają wychyleniu w kierunku przeciwnym. Odległość między dwoma cząstkami, które ulegają zagęszczeniu i rozrzedzeniu w tej samej fazie ruchu odpowiada długosci fali.

Pole dźwiękowe i jego kształt

Część ośrodka, w którym występuje zjawisko fali dźwiękowej nazywa się polem dźwiękowym. Kształt pola uzależniony jest:

Pole dźwiękowe wytwarzane w pobliżu przetwornika emitującego ultradźwięki (cylindryczne), określa się je jako pole bliskie. W miarę oddalania się od źródła pole przybiera kształt stożka i nazywane jest polem dalekim. Rozkład energii w polu dźwiękowym jest nierównomierny i zależy od wielu czynników. Jednym z ważniejszych są właściwości akustyczne ośrodka.

Część fali skierowanej na powierzchnię ośrodka ulega odbiciu. Stosunek energii fali odbitej do energii fali padającej nazywa się współczynnikiem odbicia. Współczynnik ten osiąga szczególnie wysoką wartość przy przejściu fali z ośrodka stałego do ciekłego bądź gazowego lub odwrotnie. Tkanka ludzka stanowi wysoce niejednorodne i zróżnicowane skupisko ośrodków, dlatego głębokość wnikania fali ultradźwiękowej jest ograniczona, a jeżeli na swym przebiegu napotka ośrodek różniący się gęstością to zostaje częściowo lub całkowicie odbita.

Fale odbite mogą ulegać interferencji z falami padającymi i wywoływać zjawisko fali stojącej. Działanie takiej fali uznaje się za niekorzystne dla tkanki, gdyż fala stojąca może zwiększać siłę działania w stosunku do fali padającej nawet o 100% i doprowadzić do uszkodzenia tkanki.

Na granicy ośrodków o różnej prędkości rozchodzenia fal dochodzi do zjawiska załamania się fali, natomiast w sytuacji gdy na swym przebiegu napotka przeszkodę lub szczelinę o wymiarach rzędu swej długości może również ulec ugięciu. Przeszkoda staje się wtedy źródłem fal o kierunku rozchodzenia innym niż kierunek fali pierwotnej. Konsekwencją tego jest zakłócenie pola dźwiękowego za przeszkodą.

Moc akustyczna fali ultradźwiękowej

Energia fali dźwiękowej to suma równych sobie wartości energii kinetycznej cząstek drgających oraz energii potencjalnej cząstek zgęszczonych i rozrzedzonych.

Całkowitą energię wyemitowaną przez źródło ultradźwięków w ciągu jednostki czasu określa się jako moc akustyczną. Jest ona iloczynem natężenia mierzonego w watach na centymetr kwadratowy [W/cm2] oraz powierzchni drgającej przetwornika.

Współczynnik absorpcji ultradźwiękowej

Natężenie fali ultradźwiękowej maleje w miarę oddalania się od źródła drgań. Jest to spowodowane absorpcją energii przez ośrodek. Zdolność ośrodka do pochłaniania energii określa się jako współczynnik absorpcji. W organizmie ludzkim największą chłonność dla fali ultradźwiękowej wykazuje tkanka nerwowa, mniejszą mięśniowa, a najmniejszą tkanka tłuszczowa. Ważną z punktu widzenia dźwiękochłonności tkanki, jest częstotliwość aplikowanych drgań

Konarska [27] podaje, że fale o większej częstotliwości są pochłaniane na mniejszej głębokości, natomiast fale o mniejszej częstotliwości absorbowane są na większej głębokości.

Drgania w zakresie częstotliwości 800kHz- 1000kHz przenikają tkanki do głębokości ok. 5- 7 cm, natomiast przy częstotliwości 2400kHz głębokość przenikania wynosi ok. 2cm. Głębokość na poziomie której natężenie aplikowanej fali zmniejsza się o 50%, nazywa się głębokością połówkową lub warstwą połowiącą. Parametr ten służy do oceny rozkładu natężenia aplikowanej fali. I tak dla częstotliwości 800kHz wynosi ok. 3cm, a dla częstotliwości 2400kHz ok. 1cm.

W praktyce , jeżeli istnieje wskazanie do powierzchniowego oddziaływania stosuje się UD o większej częstotliwości np. 3 MHz. Natomiast UD o częstotliwości 800 kHz czy 1 MHz stosuje się w celu oddziaływania na głębiej położone tkanki.

Mechanizm działania biologicznego ultradźwięków

Do zmian pierwotnych (miejscowych) zaliczamy:

Są to reakcje miejscowe występujące w chwili działania ultradźwieków w polu zabiegowym.

Działanie mechaniczne:

Energia UD w dawkach leczniczych nie jest rejestrowana przez receptory nerwowe ponieważ ustrój ludzki nie dysponuje receptorami wrażliwymi na UD. Jest to cecha różniąca UD od innych postaci energii mechanicznych.

Działanie termiczne:

Jest on konsekwencją działania mechanicznego, gdyż na skutek drgań dochodzi do wytworzenia ciepła w tkankach. Fizjologiczną odpowiedzią na podwyższenie temperatury w tkance są zmiany w przepływie krwi, wzrost aktywności enzymatycznej tkanki, zmiany w przewodnictwie nerwowym, podwyższenie progu bólowego, wzrost rozciągliwości kolagenu oraz zmiana napięcia mięśniowego. Miejscem szczególnie dużej absorpcji UD jest granica tkanki miękkiej i kości oraz sama kość. Stwierdzono, że UD najsilniej nagrzewają okostną i kość ze wszystkich energii absorbowanych wewnątrz tkanek i jest w stanie wybiórczo podnieść temperaturę okostnej i dostępnych dla niej powierzchni stawowych.

Działanie fizykochemiczne:

Kawitacja:

- wytworzenie się gazu we krwi, płynach ustrojowych oraz w warstwie rogowej skóry. podczas rozrzedzania fali pęcherzyki gazu rozprężają się, a podczas zagęszczania sprężają się. W efekcie takie „pulsowanie” pęcherzyków gazu może doprowadzić do zmiany aktywności komórki a nawet do uszkodzenia tkanki.

Zmiany wtórne (ogólne)

Zmiany ogolne powstją w wyniku reakcji odruchowej z odczynów w układach i narzadów oddalonych. Jest to stymulacji z autnowicznego układu nerwowego

Podstawę leczniczego działania ultradźwięków stanowią następujące czynniki:

Skutki biologiczne oddziaływania ultradźwieków:

  1. Działanie przeciwbólowe

  2. przyspieszenie procesów przemiany materii

  3. rozluźnienie mięśni

  4. rozszerzenie naczyń krwionośnych

  5. hamowanie procesów zapalnych

  6. hamowanie układu współczulnego

  7. wpływ na enzymy ustrojowe

  8. przyspiesza wchłanianie tkankowe

  9. zwiększa rozciągliwość włókien kolagenowych

  10. zwiększa ruchomość stawową

Metody stosowania ultradźwięków

Metoda miejscowa

Polega na bezpośrednim nadźwiękawianiu okolic zmienionych chorobowo lub miejsc dotkniętych bólem z uwzględnieniem napiętych odruchowo mięśni lub wrażliwych stref okostnowych.

Metoda ogólna

Polega na wykorzystaniu jedności czynnościowej istniejącej między segmentami rdzenia i mięśniami skórą i narządami wewnętrznymi unerwiane przez korzenie nerwowe danego odcinka rdzenia. Nadźwiękawianie stosuje się na okolicę korzeni nerwowych danego segmentu.

Metoda labilna

Do wykonania zabiegu stosujemy najczęściej metodę labilną , polegającą na poruszaniu głowicą w polu zabiegowym, w określonym tempie . Pełny ruch okrężny wykonywany przez głowicę trwa 2-3 sek.

Metoda stabilna

Jest to metoda, w której głowica emitująca falę ultradźwiękową pozostaje przez krótki czas nieruchomo w polu zabiegowym . Metoda stabilna jest rzadziej stosowana ze względu na niebezpieczeństwo uszkodzenia nadźwiękawianej tkanki. Natężenie stosowane w tej metodzie wynosi 0,1-0,5W/cm2 .

Dawki natężenia stosowane w zabiegach

Wybór dawki, uzależniony jest od:

Parametry zabiegu to:

  1. rodzaj fali, impulsowa, przerywana

  2. częstotliwość- kHz

  3. moc- W/cm2 w tym wielkość powierzchni czynnej glowicy

  4. czas trwania, liczba zabiegów w serii, przerwy między zabiegami.

Dawki zabiegu: wg Miki

  1. dawka słaba od 0,05 do 0,5 W/cm2

  2. dawka średnia od 0,5 do 1,5 W/cm2

  3. dawka mocna od 1,5 do 2,0 W/cm2

Nie należy przekraczać dawki 2 W/cm2

Rodzaje emisji UD

emisja ciągła 100% wypełnienia

emisja impulsowa gdzie stosujemy różne procentowo wypełnienie emisji( jest to stos. czasu impulsu do okresu) i określa jaka część okresu jest wypełniona impulsem , a jaką część stanowi przerwa.

Czasy trwania zabiegu stosowane w terapii

Liczba zabiegów w serii, stosowana w terapii

Częstotliwość wykonywania zabiegów

Wskazania do stosowania UD

  1. astma oskrzelowa

  2. bole ucha

  3. neuralgie po półpaśćcu

  4. choroby reumatyczne: RZS, artrozy

  5. zapalenia okolostawowe

  6. choroby ścięgien i przyczepów mięśni, przykurcze np.przykurcz Dupuytrena

  7. stany po złamaniach

  8. zespoły bólowe kręgosłupa w przebiegu dyskopatii

  9. choroba Bechterewa

  10. zespół Sudeka

  11. skręcenia, krwiaki pourazowe

  12. zwiększone napięcie mięśniowe.

Przeciwwskazania do stosowania UD

Bezwzględne:

  1. nadźwiękawianie okolic serca, płuc, narządów miąższowych jamy brzusznej, jąder

  2. nowotwory, stany przed nowotworowe

  3. ciąża, niedyzpozycja

  4. okolica oczu, okolica głowy- do C3 gdzie znajduje się rdzeń przedłużony

  5. kości u dzieci i mlodzieży- okolice nasad

  6. okolice po laminektomii

Względne:

  1. niewydolność krążenia

  2. zaburzenia rytmu serca

  3. zapalenia żył i zakrzepy

  4. ostre infekcje bakteryjne i wirusowe

  5. zaburzenia czucia

  6. gruźlica płuc, roztrzenie oskrzeli

  7. stany ostre, gorączka

  8. rozrusznik serca

  9. po naświetlaniach RTG- dopiero po 8 miesiącach

  10. metal w kościach

  11. u chorych na cukrzycę

BHP

  1. zabieg wykonuje osoba uprawniona

  2. zabiegi wykonywane są wg. zleceń lekarza z uwzględnieniem przeciwwskazań i wskazań

  3. aparat do UD nie może pracować w pobliżu aparatów elektromagnetycznych ( fale krótkie i mikrofale)- dochodzi do zmian mocy energii generatora w aparatach

  4. zawsze do zabiegu stosujemy środek sprzęgający

  5. przed zabiegiem sprawdzamy emisję UD

  6. pacjent powinien być poinformowany o wykonywanym zabiegu

  7. pacjent podczas zabiegu powinien przyjąć pozycję wygodną i powinien być rozluźniony

  8. po zabiegu pacjent powinien odpocząć przez czas okolo20-30 minut

  9. żądaną moc zabiegu należy ustawić dopiero po przyłożeniu głowicy do skóry

  10. osoba wykonująca zabieg powinna mieć założone białe rękawiczki, a w wodzie dodatkowo nałożone gumowe rękawiczki.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Charakterystyka fali
ULTRADŹWIĘKI, Fizykoterapia, Fizykoterapia
Ultradźwięki, Fizykoterapia
ultradzwieki, Fizykoterapia(1)
ultradzwieki, Fizykoterapia(1)
Ultradźwięki w fizykoterapii
Charakterystyka fali
Fizykoterapia wykład (ultradźwięki)
fizykoterapia ultradźwięki
PRZECIWWSKAZANIA DO ZABIEGÓW ULTRADZWIĘKOWYCH, Odnowa biologiczna człowieka, fizykoterapia
Skrypt Ultradzwieki, Fizjoterapia, fizykoterapia, Fizykoterapia
Otrzymywanie oraz charakterystyka fizykochemiczna skrobi różnego pochodzenia lab 16
Skrypt Ultradzwieki, DODATKOWE, WSM, fizyko
Fizykoterapia - Ultradzwieki, Materiały 2 rok Fizjoterapi, Fizykoterapia
INSTRUKCJA BHP - ultradźwięki, BHP, instrukcje, Fizykoterapia instrukcje na prace z określonym sprzę
Fizykoterapia wykład (ultradźwięki)
fizykoterapia ultradźwięki

więcej podobnych podstron