FALE GŁOSOWE

1. Fala głosowa - fala podłużna rozchodząca się w ośrodku sprężystym. Przemieszczanie cząsteczek podczas propagacji fali powodują wytwarzanie zagęszczeń i rozrzedzeń w środku. Fala zmienia ciśnienie.

• Fala głosowa nie rozchodzi się w próżni.

• Częstość fali głosowe: 16 Hz - 20kHz (20 000Hz)

To co słyszymy to dźwięki znajdujące się pomiędzy ultradźwiękami a infradźwiękami.

Równanie fali głosowej:

y - wychylenie punktu odległego od x do źródła fali

x - odległość od źródła fali ( droga przebyta przez falę w czasie t)

A - amplituda

T - okres drgań

t - czas propagacji fali

- długość fali (droga jaką przebędzie fala podczas jednego pełnego okresu drgań):

Drgania cząsteczek odbywają się w kierunku równoległym do kierunku propagacji fali.

2. Wrażenia słuchowe

Ton - odpowiada drganiom harmonicznym źródeł o jednej określonej częstotliwości

Dźwięk - powstaje gdy źródło wysyła fale o częstotliwości podstawowej oraz fale harmoniczne o częstotliwościach stanowiących całkowite wielokrotności częstotliwości fali podstawowej.

Szmer - powstaje gdy do ucha docierają fale o różnych dowolnych częstotliwościach.

Hałas - powstaje gdy do ucha dociera duża ilość tonów (fal) o dowolne charakterystyce.

3. Cechy dźwięku

Wysokość dźwięku - zależy od częstotliwości drgań źródła. O wysokości dźwięku decyduje częstotliwość tonu podstawowego.

Dźwięki:

niskie - mała częstotliwość tonu podstawowego

wysokie - duża częstotliwość tonu podstawowego

Natężenie dźwięku - ilość energii przenoszonej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni ustawionej prostopadle do promienia fali

Natężenie dźwięku jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy drgań ( I - A²)

Jednostka natężenia dźwięku jest [ J/m²s] lub [W/m²]

4. Prędkość fali głosowej

Prędkość fali głosowej zależy od własności ośrodka, w którym fala się rozchodzi.

Wzór Newtona:

E - moduł sprężystości ośrodka

d - Gęstość ośrodka

Prędkość rozchodzenia się fali głosowej:

Powietrze: 331,3 m/s

Woda: 1430 m/s

Szkoło: 4000 - 5600 m/s

5. Zjawiska fizyczne

Rodzaje zjawisk fizycznych :

Odbicie fal głosowych

• Załamanie fal głosowych

• Interferencja fal głosowych

• Dudnienia

• Zjawisko Doplera

Odbicie fal głosowych

Obowiązują prawa odbicia fal:

• Kąt padania jest równy kątowi odbicia

• Kąt padania i odbicia leżą w te samej płaszczyźnie.

Prawo załamania fal głosowych- Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest równy stosunkowi prędkości rozchodzenia się fali w pierwszym ośrodku do prędkości rozchodzenia się fali w drugim ośrodku.

Kąt padania i załamania leżą w tej same płaszczyźnie.

Interferencja fal głosowych

Zjawisko dodawania fali głosowej o jednakowej częstotliwości

• Szczególnym przypadkiem interferencji fali jest powstawanie fali stojących.

Gdy 2 fale o te same częstotliwości się nachodzą powstaje 3 fala o większej częstotliwości i amplitudzie.

Gdy 2 fale o te same częstotliwości ale o różnych fazach i amplitudzie się nachodzą powstaje 3 fala o mniejszej częstotliwości od fal pierwotnych.

Gdy 2 fale o te same częstotliwości i amplitudzie ale o różnych fazach to 3 fala nie powstaje.

Dudnienie

Zjawisko powstające podczas nakładania się fal głosowych o nieznacznych różniących się częstotliwościach (np. równoczesne uderzenie dwóch klawiszów pianina)

• Liczba dudnień w ciągu sekundy odpowiada różnicy częstotliwości nakładających się fal okresowo powtarzających się wzrost natężenia dźwięku a następnie spadek natężenia dźwięku.

• Okresowo powtarzające się wzrost natężenia dźwięku a następnie spadek natężenia dźwięku.

Zjawisko Dopplera

Zmiana częstotliwości tonu odbieranego w stosunku do częstotliwości tonu nadawanego występująca a przypadku ruchu źródła obserwatora lub źródła i obserwatora względem ośrodka w którym rozchodzi się fala głosowa

• Następuje zmiana wysokości tonu odbieranego podczas mijania nas przez źródło dźwięku.

v_z - prędkość źródła v_o - prędkość obserwatora v_g - prędkość fali głosowej T - okres fali nadawanej T'- okres fali odbieranych

5. Budowa Ucha

Ucho zewnętrzne:

Małżowina (pofałdowana) - wychwytuje fale głosowe

• dzięki nim wiemy z której strony do nas się mówi

• Przewód słuchowy - przekazuje informacje do błony bębenkowej

• Błona bębenkowa - drga

Ucho środkowe:

Młoteczek

• Kowadełko

• Strzemiączko

• Trąbka Eustachiusza

Przekazuje drgania z przewodu słuchowego do ucha wewnętrznego. Odbicie od granicy powietrze - ciecz jest duże, do cieczy przechodzi jedynie 0,04% energii.

Ciśnienie akustyczne jest 22-krotnie zwiększone przez układ kosteczek

Powierzchnia błony bębenkowej przekazującej drgania jest 17 razy większa od powierzchni styku strzemiączka z odcinkiem owalnym na wejściu do ślimaka.

p= F/S p - ciśnienie F - siła działająca S - powierzchnia na której działa siła

Ucho wewnętrzne:

Błędnik

• Ślimak - odpowiada z odbiór i analizę dźwięku

- ma ok. 2,5 - 2,75 skrętów, wypełnia go elektrolit

• Okienko owalne z błoną podstawną

• Kanały półkoliste

Strzemiączko wykonuje ruch posuwisto - zwrotny i wprawia w ruch błonę okienka owalnego, to powoduje ruch cieczy w ślimaku. Ciecz jest nieściśliwa, więc towarzyszy temu ruchu okienka okrągłego ku uchu środkowemu.

Ruch cieczy powoduje ruch błony podstawowej w błonie podstawowej zachodzi wstępna analiza fali głosowej oraz zmiana sygnału mechanicznego na elektroniczny. Pochodzi od wyładowań w nerwie ślimakowym.

Teoria wędrującej fali Bekesy'ego

Badania ruchów błony podstawne ślimaka pobranego ze zwłok ludzkich gdzie zgon spowodowany był dźwiękiem.

Stwierdzono zmiany miejsca wystąpienia amplitudy wychylenia błony podstawne oraz czasu.

Stwierdzono żależność miejsca wystąpienia amplitudy błony podstawnej od częstotliwości fali. Amplituda est połozona bliże okienka przy wyższych częstotliwościach.

6. Krzywa czułości ucha

ABC - dolny próg słyszalności - najmniejsze natężanie fali o dane częstotliwości

ADC - próg bólu - max natężenie fali o danej częstotliwości nie uszkadzające ucha.

Obszar słyszalności - taki układ natężeń oraz częstotliwości fal głosowych które odbiera ucho ludzkie.

1 kHz - największa wartość natężenia progu bólu.

Wartość I dla 1 kHz wynosi 10^-12 W/m²

Poziom ciśnienia akustycznego

Charakteryzuje natężenie danego dźwięku (I) w stosunku do natężenia tonu wzorcowego

(I'= 10^-12 W/m²)o częstotliwości 1 kHz L=[dB]

8. Ochrona przed hałasem

1. odsunięcie źródła hałasu, zamknięcie go w tunelu lub ogrodzenie ekranami akustycznymi. Przelotowe arterie o dużym natężeniu ruchu są kierowane do tunelu

2. hałas przenika do mieszkań przez otwory okienne i drzwi. Stosujemy uszczelnienia gumowe, podwójne szyby.

3. ściany budynków wykonujemy z materiałów skutecznie izolujących od hałasów zew. I wew.

4. Właściwe ustawienie budynków względem ruchliwej ulicy. Kuchnia, łazienka, schody od strony ulicy.

ULTRADŹWIĘKI W DIAGNOSTYCE MEDYCZNEJ

Ultrasonografia to metoda diagnostyczna stosowana w medycynie, która służy do obrazowania tkanek za pomocą ultradźwięków.

Ultradźwięki - 10⁴ - 10⁹ Hz

Hiperdźwięki - 10⁹ - 10¹³ Hz

Dźwięki - 10 - 10⁴ Hz

Infradźwięki - 10 > 0 Hz

W diagnostyce medycznej stosuje się ultradźwięki o 10⁵ do 10⁷ Hz.

10⁴ - 10⁵ - cząsteczka o takiej energii nie dojdzie do tkanki

10⁷ - 10⁹ - cząsteczki zniszczą tkankę

Fale ultradźwiękowa

• Fala podłużna mechaniczna

• Powstaje w wyniku zagęszczeń i rozrzedzeń

• Cząsteczki drgają w kierunku rozchodzenia się fali

• Powstają fale ciśnień

Rozchodzenie się ultradźwięków w różnych ośrodkach (różnica wynika z gęstości i sprężystości):

Nerka - 1560 Krew - 1570

Wątroba - 1550 Woda - 1493

Serce - 1580 Powietrze - 331

t. tłuszczowa - 1450

Fale stosowane w diagnostyce medyczne

v - 0,3 - 10 MHz (10⁶ Hz)

0,2 - 5 mm (10^-3 m)

Pierwszy ultrasonograf powstał na bazie sonografu badającego dno np. studni.

Fale mechaniczne odbijają się od narządów granicznych.

Zalety aparatów ultrasonograficznych: Małe rozmiary, Trwałe, Stosunkowo tanie, Badania nieinwazyjne

Wady aparatów ultrasonograficznych: Mała rozdzielczość,Utrata części obrazu diagnostycznego na skutek zbyt dużego konta załamania

2. Wytworzenie fal ultradźwiękowej - odwrotne zjawisko piezoelektryczne

PZT: PbZrO3 lub PbTiO3 ∆I = dp∙U dp - stała piezoelektryczna

Dla PZT I = 2,76 N/cm2 U ≈ pl p - ciśnienie fali ultradźwiękowej l - grubość płytki

Bez załamań w USG nie przechodziłyby dalej ultradźwięki

Bez odbić fale ultradźwiękowe nie dochodziłby do nas

3. Zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się ultradźwięków w tkankach

Współczynnik odbicia:

Ir; Io - natężenie fali padającej i odbitej

Z1; Z2 - impedancja akustyczna tkanek

R - współczynnik odbicia

Układy stykające się; granice na które trafiają ultradźwięki:

Mięsień - wątroba - 0,0002 (można obrazować)

Mięsień - krew - 0,0007 (można obrazować)

t. tłuszczowa - wątroba - 0,0079 (można obrazować)

t. tłuszczowa - nerka - 0,0006 (można obrazować)

t. tłuszczowa - mięsień - 0,0108 (można obrazować)

mięsień - kość - 0,4171 (nie można obrazować)

k. czaszkowa - mózg - 0,4946 (nie można obrazować)

mięsień- płuca - 0,5905 (nie można obrazować)

mięsień - powietrze - 0,9991 (nie można obrazować)

Gdy R jest małe to można obrazować gdy jest duże to nie.

Miękkie - miękkie - tak Miękkie - kość - nie

Miękkie - płyn - tak Miękkie - powietrze - nie

Rozproszenie fal ultradźwiękowych

Rozproszenie powstaje gdy: Mała powierzchnia, Zjawisko negatywne ponieważ fale są rozproszone w różnych kierunkach

Fala powinna często się załamywać ale rzadko odbijać.

Tłumienie fal ultradźwiękowych

Tłumienie fal powoduje wyciszenie ich w wyniku czego nie docierają do wszystkich części organizmu.

4. Podstawowe typy prezentacji wyników badań USG:

R₂>R₃>R₁

Prezentacja A - Odległość między pikami mówi nam o wielkości narządów

Prezentacja B- Im większe natężenie echa tym jaśniejszy prążek

Obraz prostokątny powstaje gdy wykorzystujemy - Głowice liniowe

Obraz w trójkącie rozwartym gdy wykorzystujemy - Głowicę sektorową z pojedynczym kryształem

Artefakty spowodowane odbiciami wielokrotnymi:

Prezentacja typu M służy do prezentacji ruchomych struktur.

Zastosowanie zjawiska Dopplera do wyznaczenia prędkości przepływu krwi.

1. Źródło ruchome - krwinka

Źródło nieruchome - element piezoelektryczny

2. Źródło nieruchome - element piezoelektryczny

Źródło ruchome - krwinka

5. Metody echokardiografii dopplerowskie:

1. Model fali ciągłej (nakładanie się fali wysyłanych i odbitych)

2. Metoda fali pulsacyjnej = metoda impulsowa (wysłanie - przerywanie - odbiór)

3. Metoda fali pulsacyjnej ze zwiększeniem częstości przetwarzania impulsów

4. Metoda badania dopplerowskiego kodowanego kolorem

• Kolor mówi o prędkości poruszania się badanego obiektu

Wyznaczanie objętości przepływu: V = (v_śr ∙ t)∙ A

v_śr - średnia prędkość przepływu t- czas przepływu A - pole poprzeczne przekroju poprzecznego naczynia

Ocena stopnia zwężenia naczynia

Równanie ciągłości strumienia objętości:

V₁∙A₁ = v₂∙A₂

Równanie Bernoulliego:

6. Ocena szkodliwości badania USG:

Brak szkodliwych efektów biologicznych: natężenie fali I < 100 mN/cm²

Negatywne zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fali ultradźwiękowe w tkankach:

Efekt termiczny, Drgania mechaniczne, Kawitacja

ULTRADŹWIĘKI - ZASTOSOWANIE W TERAPI

W leczeniu stosuje się ultradźwięki o częstotliwości: 8000,1000,2400 i 3000 kHz

Działanie biofizyczne ultradźwięków:

Zmiany miejscowe - pierwotne (powstają w wyniku działania i bezpośrednio po działaniu ultradźwięków na tkanki)

Powoduje efekty lecznicze: Fizykochemiczne, Mechaniczne, Cieplne

Działanie mechaniczne ultradźwięków - mikromasaż:

Zmiany ciśnień w tkance podczas propagacji powodują mikromasaż

• Na komórkę ludzką o średnicy ok. 0,02 mm fala ultradźwiękowa o częstotliwości 800 Hz i natężeniu 2 W/cm³

• Prowadzenie głowicy w odgłowowy sposób lub odogonowy.

Działanie mechaniczne ultradźwięków - przegrzanie:

Przegrzanie zależy od rodzaju tkanki, natężenia i czas działania ultradźwięków

• Najbardziej przegrzewa się tkanka nerwowa i mięśniowa

• Słabo przegrzewa się tkanka tłuszczowa

• Silne przegrzanie się występuje n granicy tkanki mięśniowej i kostne (fale stojące)

• Różnice tam powodują zmiany dyfuzji między komórką a przestrzenią między komórkową oraz wewnątrz komórki

Działanie fizykochemiczne ultradźwięków:

Ultradźwięki wywołują reakcję chemiczne w tkankach oraz powodują zmiany ich właściwości fizycznych

• W tkankach powstają reaktywne rodniki

Zmiany ogólne - wtórne (działają nie tylko na tkankę poddaną terapii ale na cały organizm)

2. Efekty terapii

Lecznicze efekty ogólne: Zwiększenie przepuszczalności błony komórkowej, Pobudzenie przemiany materii komórek, Usprawnienie oddychania tkankowego, Zmiany w układach jonowych i koloidach tkankowych

Efekty terapeutyczne: Działanie przeciwbólowe, Działanie przeciwzapalne, Działanie zmniejszające napięcie mięsni, Rozszerzenie naczyń krwionośnych, Przyśpieszenie wchłaniania tkankowego, Wpływ na enzymy ustrojowe

3. Parametry terapii

Dawkowanie:

Dawki słabe - 0,05 - 0,5 W/cm³ np. twarz, kark

Dawki średnie - 0,50 - 1,5 W/cm³ np. terapia stanów przewlekłych

Dawki mocne - 1,5 - 2,0 W/cm³ np. bardzo rzadko

Czas zabiegu:

Krótki - 1 - 3 minut nadźwiękawianie stacjonarne (głowica nieruchoma)

Średni - 4 -9 minut nadźwiękawianie dynamiczne

Długi - od 10 minut nadźwiękawianie dynamiczne (w wodzie)

4. Wskazania

Bóle pleców i krzyża,Bóle w chorobie zwyrodnieniowej stawu szyjnego odcinka kręgosłupa, Bóle w chorobie zwyrodnieniowej stawu biodrowego, Zespół bolesnego barku, Zespół bolesnego łokcia, Szczękościsk, Blizny, Choroba zwyrodnieniowa kolana ,Bole po amputacyjne,Ostroga kości piętowej

5. Przeciwwskazania:

Nowotwory Ciąża

Gruźlica Zaburzenia rytmu serca

Rozrusznik serca Metalowe implanty

Zakrzepowe zapalenie żył Ostre procesy zapalne

Gorączka Nerwica wegetatywna

Ciężki stan ogólny Nerwobóle nieokreślonego pochodzenia

6. Aparatura ultradźwiękowa

Przewodnik piezoelektryczny (płytka kwadratowa lub tytanianu baru) przetwarzająca drgania elektryczne na fale mechaniczne, znajdujące się w głowicy

Powierzchnia przewodnika: 2 - 10 cm²

Elektrody doprowadzają prąd z generatora

Podczas pracy impulsowej głowicy przekazywana jest tkankom mniejsza energia niż podczas pracy ciągłe.

ULTRADON D200

• Przewodnik piezoelektryczny o pow. 6 cm²

• Częstotliwość 800 kHz

• Zakres natężenia 0,1 - 3,0 W/cm³

SONICATOR 730

• Ma 4 głowice:

• Praca w sposób ciągły i impulsywny

• Czas trwania impulsu - 2 ms ; przerwa - 8 ms

Metodyka zabiegów:

nadźwiękawianie stacjonarne (głowica nieruchoma)

nadźwiękawianie dynamiczne

Sprzężenie przetwornika ze skórą: ( nawet 0,001nm jest przeszkodą)

Sprzężenie bezpośrednie (żel)

Sprzężenie pośrednie

7. Ultrafonoforeza

• Lek wprowadzony do organizmu ultradźwiękami

• Lek znajduje się w substancji sprzęgającej

• Wprowadzamy leki rozszerzające naczynia krwionośne, przeciwzapalne i przeciwbólowe

• Ultradźwięki nie wnikają głęboko

• Występuje efekt termiczny w powierzchniowych warstwach tkanek

8. Terapia skojarzona ultradźwiękami i prądami impulsowanymi:

Stosowane ultradźwięki

Prądy impulsowe małe (powierzchniowo) - do 1 000 Hz

Średniej częstotliwości ( głęboko i powierzchniowo) - 1000 - 100 000 Hz

APARAT MIXING 2

• Głowica ultradźwiękowa o powierzchni 5 cm²

• Emituje ultradźwięki o częstotliwości 1 MHz

• Stymulacja mięśni

• Zabieg jonoforeza

• Prądy interferencyjne

• Natężenie regulowane (tryb ciagły)

9. Zasady BHP

Zabieg wykonuje osoba z uprawnieniami

• Aparat nie może pracować w pobliżu innych urządzeń elektrycznych, szczególnie wytwarzających mikrofale

• Dla zabiegów z ultradźwiękami i prądem dopuszczalne gęstości prądu wynosi 0,05 mA/cm²

• Po zabiegu 20 - 30 minut wypoczynek pacjenta

• Po zabiegu głowicę płuczemy wodą destylowaną i przemywamy rozcieńczonym spirytusem

LASERY

Generator światła spójneg R - radiationo

L - Light E - emition of

A - amplification by WZMOCNIENIE ŚWIATŁA PRZEZ

S - stimulated STYMULOWANĄ EMISĄ PROMIENIOWANIA

MASERY - wzmocnienie mikrofali przez stymulowaną emisje działania

- działa jak laser

- „sposób zdobywania środków na kosztowne badania”

ABSORBCJA - wzbudzenie atomu przez adsorpcję fotonu i przejście elektronu za stanu

E₁do E₂

E = E₂ - E_1, E ≠ E_2, E > E₂

EMISJA SPONTANICZNA - przypadkowa emisja kwantu promieniowania i przejście elektronu ze stanu E₂ do E₁

EMISJA WYMUSZONA - atom w stanie wzbudzonym E₂ pod wpływem kwantu o energii E₂ - E₁ emituje dwa kwanty o tej samej E₂ - E₁ wzmocnienie promieniowania

1. Zasada Działania lasera:

Elektron z E₂ na E₃ potem na E₂ z wydzieleniem ciepła. Gdy zabraknie elektronów na poziomie E₁ a będzie ich duża ilość na E₂ to przestajemy pompowanie elektronów i dostarczamy fotony wymuszające o energii E₂ - E₁

Światło niespójne składa się z fal o różnych częstotliwościach i różnych fazach

Światło jednobarwne może zawierać fale o różnych fazach

Światło spójne składa się z fal o jednakowych fazach.

Akcja laserowa w laserze helowo - neonowym

Neon - 15%

Hel - 85%

Wzbudzone atomy helu

W gazie wywołujemy przepływ prądu o dużym natężeniu atomy helu i neonu są wzbudzone.

2. Zastosowanie laserów: Ochrona środowiska, LIDAR - służy do określenia zanieczyszczeń atmosfery, Manipulacja małymi cząsteczkami

Za pomocą pincety można manipulować obiektami znajdującymi się wewnątrz żywej komórki bez przekłuwania błony komórkowej

Można manipulować pojedynczą cząsteczka DNA poprzez przyłączenie do końca nici DNA kulek polistyrenowych i sterowanie nimi za pomocą 2 wiazek laserowych, Okulistyka, Leczenie (zaćma, stany zapalne, odwarstwienie siatkówki), Przecinanie zrostu, Stomatologia (leczenie błony śluzowej jamy ustnej)

Diagnostyka fotodynamiczna

• Diagnostyka nowotworów polega na wprowadzeniu do żyły pochodnych hematoporfiryny, które gromadzą się w komórkach nowotworowych. Promieniowanie laserowe powoduje luminescencję fotouczulacza w zakresie fal widzialnych

• PDD stosowana w przypadku raka płuc, pęcherza, skóry, mózgu

• Terapia fotodynamiczna

• Fotouczulacza wprowadzony do komórki nowotworowe wzbudzony światłem laserowym przechodzi na niższy poziom energetyczny

• Fotouczulacza wzbudzony wydziela wolne rodniki i tlen singletowy

• TLEN SINGELTOWY: wolne rodniki niszczą komórki nowotworowe. Poza tym tlen singletowy może niszczyć tlen singletowy będący w komórkach nowotworowych.

• Kwas 5-aminolewalinowy -Substancja niszcząca komórki nowotworowe.

• Tlen w komórce w stanie podstawowym występuje w postaci tlenu singletowego

• Leczenie uszkodzeń skóry (rany pooperacyjne, owrzodzenia, przeszczep skóry)

• Terapia laserowa gojenia uszkodzeń narządów ruchu

• Laserowe leczenie bólu

Moc lasera: P= praca [W] przypadająca na jednostkę powierzchni S [m²]

Energia świetlna: Energia E [J] wypromieniowana w jednostce czasu t [s]

Gęstość mocy lesera: I [W/m²]

Gęstość energii lasera:

3. Klasyfikacja laserów ze względu na moc:

Lasery niskoenergetyczne (tzw. Miękkie - 4 -5 mW)

• Wykorzystują efekty fotochemiczne i polaryzacyjna

Lasery średnioenergetyczne ( 6- 5000 mW)

• Diagnostyka i terapia nowotworowa

Lasery wysokoenergetyczne (tzw. Twarde > 500 mW)

• Niszczenie tkanek głównie w wyniku miejscowego podgrzewania tkanek (efekt termiczny)

• Odparowanie lub karbonizacja

• Mogą się pojawić efekty destrukcyjne - nie termiczne (fotorozerzanie, fotorozerwanie)

• Mikroekspresja

5. Efekty terapii

Efekty fotochemiczne

Występują podczas eksplozji tkanek na promieniowanie laserowe

• Gęstość mocy < 10 mW/cm²

• Czas naświetlania > 100 s

• Mechanizm fotochemiczny

• Zaabsorbowane światło zapoczątkuje lub przyśpiesza reakcję chemiczną

Efekt cieplny

Wydzielenia ciepła

• Zamykanie naczyń krwionośnych przez wydzielone ciepło

• Hemoglobina pochłania promieniowanie laserowe

Efekt akustyczny

Wytworzenie pola elektrycznego powodue jonizację tkanet

• Wytwarza się mikoplazma o dużej zawartości swobodnych elektronów, o dużej energii, wzrost temperatury tkanki w wyniku czego powstaje fala uderzeniowa

• Plazma się rozszerza i powstae fala uderzeniowa (lokalny wzrost ciśnienia i pęcherzyki kanitozyne)

• Dochodzi do fermolizy

• Stosowana do usuwania tatuaży

Efekty wywoływane w tkankach w zależności od energii promieniowania laserowego…

6. Diagnostyka nietermiczna

Fotoelektryczna termiczna 37 - 43 stopni

Oddziaływanie termiczne

• Hipotermia - 43 - 60 stopni

• Nieodwracalna denaturacja białka 60 - 80 stopni

• Martwica tkanek

Efekty biofizyczne oddziaływania promieniowania laserowego z tkanki:

• Odbicia

• Absorpcja

• Luminescencja - wzbudzona molekuła powraca na poziom podstawowy emitując foton

• Rozproszenie

Sposoby naświetlania tkanki promieniowaniem laserowym:

• Wiązka nierównoległa (dochodzi głęboko)

• Wiązka równoległa z punktem przewężenia w większej odległości od soczewki - określony punki

• Wiązka nierównoległa o ognisku bliżej soczewki (większy obszar tkanki na dużej głębokości)

Sposoby naświetlania tkanki promieniowaniem laserowym wiązką i optyką ogniskuącą:

przewężenie odniska przed powierzchnią tkanki

7. Terapia laserowa

Dobieramy:

Dawkę energii :Wiek , Kolor skóry (różna ilość melatoniny, która kumuluje dużą ilość promieniowania), Typ schorzenia, Głębokość tkanki docelowej, Typ i stopień uszkodzenia, Przebieg choroby ,Objawy

Czas trwania: Promieniowanie podczerwone - 3 - 5 tygodni, Promieniowanie czerwone - 3 razy w tygodniu

Częstotliwość fali ,Metodę naświetlania, Częstotliwości impulsów promieniowania, Ile zabiegów w serii

Charakterystyka głównych laserów stosowanych w medycynie: Półprzewodnikowe, Barwnikowe, Jonowe, Ekscymerowe

ELEKROENCEFALOGRAFIA

EEG jest to metoda badania mózgu na podstawie poziomu jego czynności elektrycznej z powierzchni głównych. (metoda stosowana w diagnostyce neurologicznej)

Czynności elektryczne mózgu a zapis EEG:

Rejestracja EEG to zapis elektrycznej aktywności kory mózgowej

• Aktywność elektryczna kory mózgowej mierzona jest w ( )

• Czynność elektryczna mózgu charakteryzuje mała synchroniczność

• Sygnały o dużej amplitudzie rejestrujemy tylko dla….

• Sygnały rejestrowane pochodzą głównie z neuronów

• Źródła aktywności elektrycznej mózgu:

• Potencjały czynnościowe

• Potencjały postsynaptyczne

Podstawy techniczne:

Elektrody są przekaźnikami potencjałów elektrycznych kory do aparatu wzmacniającego

• Elektrody to małe krążki z metali niereaktywnych przytwierdzone do skóry za pomocą żelu przewodzącego

• Stosowane metale: Au, Ag, AgCl, Sn, Pt

• Elektrody powinny przylegać do skóry, co minimalizuje opór

• Elektrody igłowe (dawno) - rzadko stosowane ze względu na infekcje

• Elektrody nosowo - gardłowe

• Elektrody kliniczne

Lokalizacja elektrod:

Stosujemy 20 elektrod (system Jespessa „10-20”)

• 19 - na głowie

• 1 - na opuszku ucha lewego lub prawego

Mierzymy różnicę potencjałów pomiędzy…. Elektrod rozmieszczonymi symetrycznie po obu stronach głowy.

1. Elektroencefalogram:

Sygnały elektryczne pochodzące z mózgu zarejestrowane z powierzchni głowy mające postać fal.

Kształt sygnału zależy od częstotliwości fal mózgowych:

Fala alfa 8 - 12 Hz: Dominujące fale mózgowe, Amplituda fal 10 - 100, Częstotliwość rośnie wraz z wiekiem od 15 do 20 lat (stabilizacja)

Fala beta 13 - 30 Hz- Fale niesynchroniczne

Fala delta (∆) - 2 - 4 Hz: Fale o niskie częstotliwości, Wolne, niesynchroniczne

Fale thela - o częstotliwościach pośrednich pomiędzy falami beta i delta (u dzieci i niektórych dorosłych)

Fala epi - u osób chorych na padaczkę

Osoby senne mają zapis EEG o niskiej amplitudzie.

Artefakty - dodatkowe sygnały (fale), które nie muszą być związane z pracą mózgu

2. Zapisy śmierci mózgu

Minimalne wymagania: Stosujemy minimum 8 elektrod, Minimalny odstęp to 10cm, Sprawdzenie działania systemu rejestrującego, Minimalny czas trwania pomiaru to 30 minut, Ustawienie filtrów wysokoczęstotliwościowych - 30 Hz

3. Co powoduje dodatkowe fale?

Trzaskanie elektrod przy złym zetknięciu ze skórą, Żucie, mruganie, ruszanie językiem, Pocenie się, drżenie, płacz, Ruch np. głową wlewy do żylne, Prąd zmienny pobierany z siec

4. Zastosowanie kliniczne EEG:

Diagnostyka padaczki, Lokalizacja zmian organicznych w mózgu, Zaburzenia snu, Stwierdzenie śpiączki oraz śmierci mózgu

WŁAŚCIWOSCI PRZEWODZĄCE KOMÓREK I TKANEK

Przewodnik - układ posiadający w każdej temperaturze swobodne nośniki ładunku. Po przyłożeniu pola powstaje ukierunkowany ruch ładunków

Opór elektryczny przewodnika - związane z zjawiskiem rozpraszania elektronów podczas ruchu ukierunkowanego.

• Rozpraszanie elektronów może spowodować:

• Domieszki w materiale

• Defekt - dochodzi do rozproszenia

• Drgań termicznych molekuł - fotony

• Im wyższa temperatura tym większe drgania i większy opór

Półprzewodnik - układ który w niskich temperaturach zachowuje się jak izolator nie przyciąga swobodnych nośników ładunku

• w niskiej temp nie przewodzi prądu

• w wysokiej przewodzi prąd bo m nośniki prądu

• wzrost temperatury powoduje zmniejszenie oporu

Izolator - w żadnej temperaturze nie posiada nośników ładunku

Jeżeli atom jest izolowany to można mu przypisać konkretny poziom energetyczny.

Ma pewną ilość (n) sąsiednich atomów, które w różny sposób zaburzają stan energetyczny.

Wtedy każdy poziom energetyczny rozdziela się na pasmo.

Szerokość pasma rośnie wraz ze wzrostem energii.

Jeżeli jest przewodnik to w paśmie przewodnictwa występują elektrony, ale pasmo jest częściowo zapełnione i pod wpływem pola elektrycznego mienia się stan energii elektronów i zajmują one puste poziomy energetyczne

Opór elektryczny przewodników - jest związany z niedoskonałościami i domieszkami

opór resztkowy - nie zależy od temp

- opór fononowy - zależy od temp. - rośnie z temp.

Zależność oporu sodu od temperatury:

to ze linie nie leżą jedna na drugiej dowidzi istnienia oporu resztkowego

- w niskich temp. Tylko opór resztkowy - brak fononowego

- jeżeli temp. rośnie pojawia się opór fononowy ( zależy który rośnie wraz z temp.)

Półprzewodnik samoistny:

- np. Baiłko

- w niskiej temperaturze nie przewodzi prądu ma całkowicie zapełnione pasmo podstawowe

- wykonane z jednego materiału (Ge; Sr)

- mają małą przerwę energetyczną

- gdy wzrośnie temperatura to elektrony przechodzą do pasma przewodnika

Półprzewodnik domieszkowy:

donorowy

materiał podstawowy ma 4 elektrony walencyjne a domieszka ma 5 elektronów walencyjnych dodatkowy elektron znajduje się na poziomie donorowym.

Umieszczenie domieszki powoduje pojawienie się poziomu donorowego = pasma donorowego

Ze wzrostem temperatury dochodzi do przenoszenia elektronów z pasma donorowego do przewodnictwa

akceptorowy

Materiał podstawowy ma 4 elektrony a domieszka ma 3 elektrony więc brakuje 1

Pojawia się pusty poziom akceptorowy w pobliżu wierzchołka pasma podstawowego

Ze wzrostem temperatury elektrony przechodzą z pasma walencyjnego do akceptorowego i w tedy elektrony zwolniły miejsce elektronom w paśmie podstawowym, puste miejsca po elektronach też się poruszają.

W pewnym momencie temperatura jest na tyle wysoka by przenieść elektrony do pasma przewodnika

Izolator; materiał który nie posiada nośników ładunku, bariera do pokonania jest zbyt duża by wytworzyć nośnik,całkowite zapełnienie pasma podstawowego, puste pasmo przewodnikowe

Własności elektryczne komórek i tkanek:

Izolator - błona komórkowa, przewodnictwo elektryczne 10^-4; 10^-6 Ω^-1 m^-1

Kondensator - błona komórkowa z wew. i zew substancjami komórkowymi

• pojemność kondensatora jest duża co wynika z jego grubości błony

• jeżeli przez tkankę płynie prąd nie przeszkadza przepływowi istnienie kondensatorów.

• Rozładowują się i ładują na przemian podnosząc temperaturę

Półprzewodnik - białka, chloroplasty

Przewodnik - cytoplazma - zależy od koncentracji jonów (K; Na; Cl)

Duży opór posiada : tkanka płucna, tkanka tłuszczowa, mięśnie szkieletowe

Mały opór posiada: krew, wątroba, mięsień sercowy

Kości: właściwości piezoelektryczne, ruch jonów w kości występuje w przypadku nacisku

Jeżeli prowadzimy zabieg musimy dobrać parametry oporu w zależności od badanej tkanki.

Odczuwanie przez pacjenta bólu zamienia się. Jeżeli częstotliwość rośnie to można zastosować większe natężenie ponieważ próg bólu ze wzrostem częstotliwości obniża się.

Ze wzrostem częstotliwości wnikanie jest coraz większe.

Najmniejsze jest przy małych częstotliwościach i prądzie stałym.

Obwód prądu zmiennego zawierający opór R pojemność C połączone szeregowo:

• zależy od właściwości tkanki

• zależy od parametrów prowadzonego zabiegu

• od kondensatorów

• od częstotliwości

Obwód prądu zmiennego zawierający opór R pojemność C połączone równolegle:

• zależy od parametrów zabiegu

• częstotliwości kołowej

• właściwości tkanki

• od oporu oporników

Zjawiska towarzyszące przepływowi prądu stałego przez tkanki:

Zjawiska elektrochemiczne

-podczas przepływu pradu przez elektrody tkankowe zachodzi elektroliza. Odbywa się ruch jonów w kierunku elektrod i reakcje wtórne z H₂O wykorzystywanie reakcji wtórnych do niszczenia tworów patologicznych skóry:

• jony OH- powodują martwice tkanek

• jony H+ powodują ścinanie białek oraz koagulację

Zjawiska elektrokinetyczne

przesuwanie się względem siebie fazy rozproszonej i rozpraszającej koloidów tkankowych od wypływem pola elektrycznego

Elektroforeza - ruch cząsteczek fazy rozproszonej względem rozpraszającej

Kataforeza - ruch cząsteczek dodatnich ku katodzie

Anaforeza - ruch cząsteczek ujemnych ku anodzie

Elektroosmoza - ruch fazy rozpraszającej względem rozproszonej, błona półprzepuszczalna zatrzymuje na powierzchni fazę rozproszoną fazę rozpraszającą przepuszcza.

Zjawisko elektrotermiczne

Pobudzające działanie prądu powoduje rozszerzenie układu krwionośnego i wzrost temperatury.

• Ciepło powstaje w wyniku tarcia w tkankach podczas przepływu prądu jest nieistotne

• Reakcja nerwów i mięśni na prąd stały: pod katodą wzrost pobudliwości, pod anodą spadek pobudliwości

Zabiegi elektrolecznicze

Galwanizacja

Zmniejszenie pobudliwości nerwów pod anodą ma wpływ przeciw zapalny

Wykorzystuje się do leczenia: Nerwobóli, Przewlekłych zapaleń stawów, Zespołów bólowych w chorobach zwyrodnieniowych stawów kręgosłupa

Przekrwienie naczyń występujące pod katodą wykorzystuje się do leczenia: Zaburzeń krążenia obwodowego

Przeciwwskazania: Stany gorączkowe, Ropne stany zapalne skóry i tkanek miękkich, Wykorzystuje się prąd stały

Elektrody z foli cynowej mają kształt dobrany do badania

Elektrody dyskowe

Jonoforeza

Wprowadzenie substancji leczniczych do organizmu pod wpływem sił pola elektrycznego

Zastosowanie: Jod - blizny, przykurcze, Wapno - stany zapalne gałki ocznej, zrost kości, Cynk - owrzodzenia, Prokaina i lidokaina - nerwobóle

Antybiotyki - bakteryjne zapalenie skóry

Kąpiele elektryczno - wodne

Zastosowanie: Nerwobóle ,Niedowład ,Nerwica wegetatywna, Zaburzenia ukrwienia obwodowego

Rodzaje prądu zmiennego

Prąd małej częstotliwości - 0 - 1000 Hz - działanie powierzchniowe, duża impedancja skóry

Prąd średniej częstotliwości - 1 -100 kHz - głębokie tanki, mała impedancja

Prąd wysokiej częstotliwości - > 100 kHz - łatwo wnikają do organizmu

Prąd małej częstotliwości - 0 - 1000 Hz

Główne rodzaje impulsów (działanie bodźców prądów impulsowych o małej częst.)

Rodzaje prądów impulsowych o małej częstotliwości:

• Jednokierunkowe - prąd o niezmiennym kierunku przepływu i o zmiennym natężeniu w czasie przepływu zachowuje się jak prąd stały

• Dwukierunkowy - o zmiennym kierunku przepływu

Parametry prądów impulsowych: Czas trwania, Czas narastanie, Czas opadania, Amplituda - ważna ze względu na efekt terapeutyczny

Częstotliwość - pobudzenie nerwów i mięśni

Działanie impulsów: Motoryczne - działanie na mięśnie (skurcz lub rozluźnienie), Działanie przeciwbólowe - usuwa przyczynę bólu

Działanie na układ krążenia - przekrwienie wysiłkowe

Dawkowanie impulsów: Czuciowa dawka pod progowa - największe natężenia, nie wywołuje wrażeń czuciowych, Czuciowa dawka progowa - minimalne wrażenie czuciowe, Czuciowa dawka nad progowa - ból, wibracja, piezenie

• Zastosowanie: głowa, szyja, plecy barki, ramię, tłów,

• Skóra stanowi mały opór

Prąd średniej częstotliwości - 1 -100 kHz

Skóra ma dla nich mały opór i wnikają głęboko

• Aby działał leczniczo należy zmodulować amplitudę sygnału dodając 2 prądy średniej częstotliwości ale o innych częstotliwościach.

• Egzogenne modulowanie - modulowanie przez uderzenia

• Endogenne modulowanie - 2 pary elektrod są przykładane do pacjenta

Prądy Nemecka - powstają w wyniku nakładania się prądów sinusoidalnych średniej częstotliwości niezmodulowanych

Zastosowanie: Zanik mięśni, Pourazowe zaburzenia działania mięśni, Stany reumatyczne tkanek miękkich, Zaburzenia krążenia

Przeciwwskazania: Bóle o nieznanej przyczynie, Ostre stany zapalne, Rak, Gruźlica, Ciąża, Implanty metalowe, Stwardnienie rozsiane

Prąd wysokiej częstotliwości - > 100 kHz:

Zastosowanie lecznicze

• Fale elektromagnetyczne wykorzystywane w lecznictwie:

• Fale krótkie - 11cm i częst. 27 mHz

• Decymetrowe - 69 cm i częst. 433,92 mHz

• Mikrofale - 12,5 cm i częst. 2450 mHz

W lecznictwie stosowane są z powodu absorpcji w tkankach energi elektromagnetycznej i przetwarzanie jej w energię cieplną

• Pole elektromagnetyczne powodowane jest przez:

• Zmianę rozkładu ładunków + i - w cząsteczkach polaryzacja jonowa w elektrodach

• Zmiana przestrzennego ułożenia dipoli (ruchy wahadłowe lub obrotowe)

• Powstanie ciepła podczas przepływu prądu przez tkanki:

• Tarcie pomiędzy jonami a ośrodkiem którym poruszają się częst.

• Tarcie towarzyszące zmianie orientacji przestrzennej dipoli

• Podział tkanek pod względem właściwości elektrycznych:

• Podobne do tkanki tłuszczowej - szpik kostny

• Podobne do tkanki mięśniowej - skóra, wątroba, śledziona

• Podobne do tkanki kostnej: Ma mała zdolność absorpcji fal krótkich i decymetrowych, Fale krótkie i mikrofale w niewielkim stopniu ogrzewają ją

Metoda powstawania drgań - obwód drgający składa się z kondensatora i cewki:

• Kondensator z dielektrykiem między okładkami - rozłączenie okładek kondensatora ze zwałem prądu zmiennego powoduje naprzemienne ładowanie okładek przeciwnymi ładunkami w rytm zmian kierunku przepływu prądu zmiennego

• Cewka wokół przewodnika z prądem elektrycznym powstaje pole magnetyczne. Pole magnetyczne występuje również wokół solenoidu przez który płynie prąd.

Elektrody stosowane w diametrii krótkofalowej

Elektrody sztywne - pacjent umieszczony między obiektami kondensatora, elektrody umieszczone na pęcie mogą się poruszać.

- Okrągła metalowa płytka przylegająca do osłony spoczywającej bezpośrednio na ciele pacjenta spowoduje oparzenie

- elektroda doodbytnicza i dopochwowa w kształcie klina

Elektrody miękkie - metalowa płytka lub siatka pokryta z obu stron materiałem izolacyjnym, filcem lub gumą. Zazwyczaj posiadają kształt prostokąta o dowolnych rozmiarach. Przeznaczone do zabiegów na większych powierzchniach ciała

Od wielkości powierzchni elektrod zależy rozkład pola elektrycznego tam gdzie pole jest duże może dojść do oparzeń

• Duża elektroda - mocne pole

• Mała elektroda - silne pole

Elektroda czynna - daje pole elektryczne o dużym natężeniu (bardziej nagrzewa tkankę)

Elektroda bierna - daje pole elektryczne o małym natężeniu (nagrzewa mniej tkankę)

Odległość elektrod kondensatorowych od skóry:

• 1 - 2 - małe - proces chorobowego w podskórnej tkance tłuszczowej

• 3 - 5 - średnie - możliwość głębszego nagrzania tkanek do chorób zachodzących głębiej w tkankach

• 6 - 10 - duże - głębokie podgrzewanie

Czynniki decydujące o poprawnym wykonaniu zabiegu:

• Wybór odpowiedniej techniki

• Wybór rodzaju elektrod

• Wybór wielkości elektrod

• Wybór odległości elektrod od ciała

• Wybór właściwej pozycji elektrod

Dawkowanie fal krótkich zależ od:

• Rodzaju choroby

• Reaktywności pacjenta

• Okresu choroby

Wg Lamperta:

Typ A - mikrokinetyczny - ochładzanie i nagrzewanie wolniej, lepiej zrobiony zabieg

Typ B - mikrokinetyczny - tkanki szybciej się nagrzewają, gorzej znosimy zabieg

Wskazania: Stany zapalne stawów, Przykurcze mięśni, Choroby kobiece,Przewlekłe choroby jamy ustnej i gardła

Przeciwwskazania: Choroby ostre i zakaźne, Zapalenie nerwów, Ciąża, Psychoza, Żylaki, Młody wiek, Gruźlica

Dawki zabiegów

• Mała dawka atermiczna - nie powoduje żadnych wrażeń

• Mała oligotermiczna - progowe wrażenia cieplne

• Dawka średnia - termiczna - odczuwamy ciepło, które nie przeszkadza

• Dawka duża - hipotermiczna - odczuwamy wydzielanie ciepła, nieprzyjemne

Zagrożenia dla pacjenta: Oparzenia miejscowe, Ogólne przegrzanie, Zmiany w charakterze zaćmy, Zaostrzenie procesów zapalnych

Zjawiska nerwowe

Przepisy BHP: Osoba przeprowadzająca badanie musi mieć uprawnienia, Musi posiadać okresowe badania, Dostosowane pomieszczenie (3m od instalacji ciepłej, wodnej i gazowej)

ELEKTROKARDIOGRAFIA

F = B ∙ I I - natężenie prądu B - indukcja magnetyczna

Wraz z pracą serca zmienia się natężenie prądu

Według Einthoven serce jest dipolem elektrycznym wytwarzającym pole elektryczne.

Pacjent + elektrokardiograf tworzy układ zamknięty

2. Pole elektryczne wokół dipola:

a) Źródłem pola elektrycznego jest ładunek ujemny.

linie sił pola elektrycznego to tory po których poruszałyby się ładunki próbne w polu

• ładunki zmierzają do środka głównego ładunku

• za próbny ładunek uznajemy ładunek dodatni lub mały ładunek ujemny ale będzie się on oddalał od ładunku wytwarzającego pole.

b) Źródłem pola elektrycznego jest ładunek dodatni, linie sił pola będą liniami prostymi.

Dipol - układ dwóch ładunków: ujemnego i dodatniego o tej samej wielkości w pewnej odległości

c) Pole wypadkowe po nałożeniu bieguna dodatniego i ujemnego

k - współczynnik proporcjonalności

Q - ładunek wytwarzający pole

r - odległość od źródła pola

V - potencjał wypadkowy linii

V1 - potencjał wytworzony przez ładunek -

V2 - potencjał wytworzony przez ładunek +

d) elektrody dwubiegunowe

Do pacjenta przykładamy 2 elektrody ( zamykamy obwód) do miejsca róznych potencjałów np. -1 i +2 różnica potencjałów wynosi -3 na EKG pisak narysuje -3 w dół; -3 i +5 narysuje -8

Na tym polega odprowadzenie dwubiegunowe dostajemy ∆Vlo funkcji czasu

W odprowadzeniach elektrokardiograficznych jednobiegunowych mamy i tak dwie elektrody:

• pomocniczą - do potencjału zerowe

• nadającą

Podczas depolaryzacji i repolaryzacji dochodzi o zmian kierunku dipoli:

Fala depolaryzacji - rozchodzi się szybko wzdłuż włókna mięśniowego

• Fala repolaryzacji - rozchodzi się wolno, powrót dipoli do stanu początkowego, rozchodzi się wolno

Elektroda o zwiększonej rozdzielczości (ECG - CREM) - prof. Krzemianowski - jest to nowa metoda badań w diagnostyce kardiograficznej opracowane we Wrocławiu

Metoda ta powstała na bazie elektrokardiografii z zapisem cyfrowym - jej istotą jest zwiększenie rozdzielczości, udoskonalenie badania.

---