ud,

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
4
Ultradźwięki
Metoda tradycyjna
nia i rozpraszania fal (patrz ryc. 3–14
i 3–15). Niekiedy podłużna fala dźwięko-
wa staje się falą poprzeczną, co wiąże się
z niepożądanym zjawiskiem akumulacji
ciepła. Ten problem omówiono w dalszej
części rozdziału (patrz „Efekt ścinania”).
Ultradźwięki stosuje się w medycynie
w leczeniu skurczów mięśni i ścięgien.
Wykorzystuje się je również do zwalczania
bólu i w innych stanach chorobowych,
gdyż dzięki falom dźwiękowym do organi-
zmu można wprowadzić przez skórę,
w procesie zwanym ultrafonoforezą, czą-
steczki różnych związków chemicznych.
Ponieważ woda jest doskonałym ośrod-
kiem rozchodzenia się fal, stosowanie ul-
W odróżnieniu od fal elektromagnetycz-
nych ultradźwięki, które nie mają charakte-
ru elektromagnetycznego, charakteryzują
się podłużnym kształtem fali. Przypomina-
ją one nieco akordeon (rozciąganie i ści-
skanie, nie muzykę! – przyp. tłum.). Fale
dźwiękowe to zagęszczanie i załamywanie
się drgającego ośrodka (ryc. 4–1). Fale
elektromagnetyczne można przesyłać
w próżni, np. przez przestrzeń międzypla-
netarną, natomiast fale dźwiękowe rozcho-
dzą się w określonym, sprężystym ośrod-
ku. Dźwięk jako fala spełnia prawa fizyki
dotyczące odbijania, pochłaniania, załama-
Ryc. 4–1.
Podłużna fala ultradźwiękowa (A) i poprzeczna fala promieniowania elektromagnetycznego (B).
68
tradźwięków w kąpieli wodnej pozwala na-
dźwiękawiać okolice trudno dostępne pod-
czas zabiegu wykonywanego tradycyjną
techniką (np. palce rąk i nóg, wystające
fragmenty kostne stawu łokciowego, sko-
kowego i nadgarstka). Ultrafonoforezę, jak
również metodykę nadźwiękawiania w ką-
pieli wodnej omówiono w dalszej części
rozdziału.
nowego (PZT). W takich kryształach ener-
gia mechaniczna zostaje przekształcona
w elektryczną i odwrotnie – elektryczna
w mechaniczną (ryc. 4–2). Jeżeli kryształ
piezoelektryczny, naturalny lub sztucznie
wytworzony, zostanie poddany ściskaniu
lub odkształcony środkami mechaniczny-
mi, pojawi się w nim mały ładunek elek-
tryczny; i odwrotnie, wynikiem przyłoże-
nia do kryształu prądu (ładunku) elek-
trycznego jest powstanie drgań i mecha-
niczna deformacja struktury cząsteczkowej
kryształu. (Kryształy różnią się od innych
substancji, tzw. amorficznych, specyficz-
nym uporządkowaniem struktury cząstecz-
kowej i precyzyjnym układem atomów
wchodzących w ich skład. Zmiany działa-
jących w atomach sił, wywołane odkształ-
ceniem, powodują wyładowania elektrycz-
ne związane z zachowaniem naturalnej
równowagi sił wewnątrzcząsteczkowych).
Właściwości piezoelektryczne wykazuje
również tkanka kostna, co wykorzystuje
się w leczeniu niezrośniętych złamań za
pomocą urządzeń elektronicznych (patrz
rozdz. 6).
Podstawy fizyczne
W USA do celów medycznych stosuje się
ultradźwięki o częstotliwości ok. l MHz.
Drgania o takiej częstotliwości uzyskuje
się przez przekształcenie prądu sieciowego
(prąd zmienny 60 Hz/110 V) w prąd o na-
pięciu 500 V za pomocą elementów elek-
tronicznych w urządzeniu do terapii ultra-
dźwiękami. Uzyskany w ten sposób prąd
o wyższym napięciu działa następnie na
oscylatory, czyli wibratory zwiększające
częstotliwość do wymaganej wartości
lMHz.
Piezoelektryczność
Wytworzony prąd wysokiej częstotliwości
pobudza z kolei kryształ o właściwościach
piezoelektrycznych. Piezoelektryczność to
zjawisko naturalne obserwowane w krysz-
tałach występujących w przyrodzie, np.
germanu i kwarcu, lub sztucznie wytwo-
rzonych, np. tytanianu ołowiowo-cyrko-
Przekształcenie energii
elektrycznej w dźwięk
Prąd zmienny wielkiej częstotliwości
(l MHz) zostaje przyłożony do kryształu
PZT w przetworniku piezoelektrycznym
(głowicy ultradźwiękowej). W rezultacie
energia elektryczna przekazana kryształo-
Ryc. 4–2.
Schemat obrazujący sposób przekształcenia prądu sieciowego w prąd o wielkiej częstotliwości i wy-
sokim napięciu, używany do wytwarzania ultradźwięków do celów leczniczych.
69
wi zostaje zamieniona na drgania, czyli
zniekształcającą oscylację struktury czą-
steczkowej kryształu o tej samej częstotli-
wości – l MHz. Kryształ, przymocowany
klejem do metalowej lub plastikowej po-
wierzchni przetwornika, wywołuje z kolei
drgania obudowy (częstotliwość pozostaje
nie zmieniona – l MHz). W ten właśnie
sposób energia elektryczna przyłożonego
prądu zostaje przekształcona w drgającą
falę akustyczną – ultradźwiękową – nazy-
waną tak, ponieważ drgania te znajdują się
poza zakresem słyszalnych fal dźwięko-
wych, który mieści się w granicach około
25–15 000 cykli na sekundę.
dźwiękawiania korzeni nerwów w leczeniu
chorób nerwów obwodowych.
Działanie biologiczne
Ultradźwięki wywołują w organizmie czte-
ry rodzaje zmian.
Reakcje chemiczne
Tak jak laborant wstrząsa probówką, aby
przyspieszyć reakcje chemiczne, drgania
ultradźwiękowe pobudzają reakcje che-
miczne w tkankach, ułatwiając krążenie
niezbędnych pierwiastków i rodników.
Przenoszenie energii fali
Substancje stykające się z głowicą ultra-
dźwiękową, np. woda, oleje i żele sprzęga-
jące, przekazują energię fali na przylegają-
ce do nich powierzchnie, np. skórę ludzką.
Energia jest przekazywana od jednej tkanki
do drugiej, jeżeli istnieje między nimi
ośrodek przewodzący. Powietrze jest bar-
dzo złym przewodnikiem dźwięku,
w związku z czym podczas zabiegów na-
dźwiękawiania zastępuje się je innym
ośrodkiem.
Odczyn biologiczny
Ultradźwięki zwiększają przenikalność
błon komórkowych, co ułatwia dowóz pły-
nów i składników odżywczych do tkanek.
Zjawisko to jest wykorzystywane podczas
zabiegu ultrafonoforezy, kiedy to cząstecz-
ki związków chemicznych o działaniu
leczniczym są dosłownie przepychane
przez skórę za pomocą fal dźwiękowych.
Działania mechaniczne
Przenikanie i pochłanianie
fal dźwiękowych
Kawitacja
Ultradźwięki przenikają w głąb ciała na
głębokość 4–6 cm. Zjawiska pochłaniania,
załamania, odbijania i rozpraszania fal wy-
stępują jednak niezależnie od tego, czy fala
ma kształt podłużny, czy poprzeczny.
Tkanki o dużej zawartości wody, jak np.
krew i tkanka mięśniowa, pochłaniają fale
dźwiękowe w większym stopniu niż tkanki
mniej nawodnione. Tkanka nerwowa, mi-
mo pozornie nieznacznej zawartości wody,
jest doskonałym przewodnikiem fal ultra-
dźwiękowych. W podrozdziale „Metodyka
zabiegów” opisuje się m.in. technikę na-
Drgania wielkiej częstotliwości, jakimi są
ultradźwięki, odkształcają strukturę czą-
steczkową substancji, w których siły wią-
żące cząsteczki są słabe. Zjawisko to wy-
korzystuje się do rozmiękczania tkanek
w celu likwidowania skurczów, zwiększe-
nia ruchomości ograniczonej przez przyle-
gające do siebie tkanki, rozbijania złogów
wapnia, pobudzania procesu zamykania się
ran, bliznowacenia itp. Jeżeli zabieg wyko-
nuje się przez maksymalnie długi czas lub
wykorzystując maksymalną moc urządze-
nia, odkształcenia mogą doprowadzić do
70
zapadania się cząsteczek do wewnątrz
i zniszczenia substancji. Zjawisko to nosi
nazwę
kawitacji.
Jeżeli ultradźwięki stosu-
je się do celów medycznych, nie przekra-
czając zalecanych wartości mocy i innych
parametrów, zjawisko kawitacji nie powin-
no występować. Okazuje się ono jednak
pożądane w przypadku odkładania się nie-
potrzebnej tkanki łącznej w przebiegu po-
danych wyżej schorzeń. Siły międzyczą-
steczkowe w tkance łącznej są bowiem sła-
be i energia ultradźwięków wystarcza do
ich przezwyciężenia.
Demonstrowanie skutków
mechanicznych
Mechaniczne skutki działania ultradźwię-
ków bez efektu cieplnego (przegrzewania
tkanek) można zademonstrować w 2 pro-
stych doświadczeniach.
Doświadczenie 1
Wnętrze dłoni należy ułożyć na kształt ku-
beczka, tak aby do środka można było
wlać niewielką ilość lekkiego oleju mine-
ralnego. Na głowicy przetwornika rozpro-
wadzić żel sprzęgający, po czym nadźwię-
kawiać grzbiet odwróconej dłoni. Po chwi-
li można zauważyć falowanie powierzchni
oleju. Fale ultradźwiękowe przenikają
przez dłoń i oddziałują na olej bez wyczu-
walnego wzrostu temperatury skóry czy
powstania zmian w obrębie dłoni.
Rozciągliwość ścięgien
Dzięki działaniu sklerolitycznemu ultra-
dźwięków (rozmiękczaniu tkanek) na-
dźwiękawianie wpływa dodatnio na rozcią-
gliwość ścięgien, co ma podstawowe zna-
czenie dla osób, u których w rezultacie sta-
nu zapalnego, nadmiernego wysiłku lub
choroby doszło do skrócenia ścięgien. Ul-
trasonoterapia staje się w przypadku sta-
nów skurczowych znakomitą metodą tera-
peutyczną.
Doświadczenie 2
Na płytę głowicy pracującego przetworni-
ka nalać kilka kropel wody. Po pewnym
czasie woda zacznie kipieć, mimo braku
odczuwalnego wzrostu temperatury. Wzro-
stu temperatury nie obserwuje się także
Ryc. 4–3.
Kropla wody umieszczona na głowicy przetwornika zaczyna kipieć mimo braku dostrzegalnych
zmian temperatury. Dowód mechanicznego działania ultradźwięków, niezależnego od efektu cieplnego.
71
wtedy, gdy ultradźwięki stosowane są
w kąpieli wodnej. Na powierzchni wody
widzi się jednak delikatne fale, co jest do-
wodem mechanicznego skutku działania
energii ultradźwięków (ryc. 4–3).
czeństwo wydzielania się nadmiernej ilości
ciepła (patrz podrozdział „Nadźwiękawia-
nie impulsowe”). Z praktyki klinicznej wy-
nika, że sygnalizowane przez pacjenta od-
czuwanie ciepła przy powierzchni skóry na-
leży traktować jako znak ostrzegawczy,
świadczący o możliwości przedawkowania.
„Gorąca” głowica nie tylko zmniejsza kom-
fort zabiegu, lecz może zwiastować nad-
chodzące niebezpieczeństwo. Głowica mo-
że ulec przegrzaniu, gdy jest używana cią-
gle lub bardzo często, bez przerwy na
„ostygnięcie”. Poza tym, pomimo stosowa-
nia substancji sprzęgającej, nadal występuje
tarcie, które również należy wziąć pod
uwagę. Ogólnie zalecam, aby przed rozpo-
częciem zabiegu operator sprawdził, czy
głowica nie jest zbyt gorąca, przykładając
ją do wnętrza własnej dłoni.
Działanie cieplne
Korzyści z przegrzewania
Dla licznych naukowców i klinicystów
przegrzewanie jest najważniejszym z 4 ro-
dzajów biologicznego działania ultra-
dźwięków wykorzystywanych w medycy-
nie. Efekt cieplny często nazywa się cie-
płem ultradźwiękowym lub diatermią ul-
tradźwiękową, przy czym ten drugi termin
jest zdecydowanie nieodpowiedni. Zjawi-
sko wytwarzania ciepła pod wpływem
szybkich drgań cząsteczek jest uznawane
przez wszystkich wykształconych specjali-
stów w dziedzinie nauk fizycznych. Ci
z nas, którzy poprawę uzyskiwaną dzięki
nadźwiękawianiu przypisują przede
wszystkim przemianom mechanicznym, są
zdania, że duża selektywność pochłaniania
ultradźwięków przez tkanki ogranicza
możliwość zastosowania tych fal w prakty-
ce terapeutycznej do przegrzewania (pod
wpływem masażu skóra niewątpliwie roz-
grzewa się, lecz mimo to masażu raczej nie
uważa się za odmianę leczenia ciepłem).
Należy pamiętać, że podczas zabiegu na-
dźwiękawiania ciepło wydziela się w ob-
szarze ograniczonym do tkanek położonych
dokładnie pod głowicą przetwornika. Po-
nieważ w najczęściej stosowanej metodzie
podczas zabiegu głowicę przesuwa się z
miejsca na miejsce, mało prawdopodobne
wydaje się, by w ten sposób mogła powstać
lecznicza ilość ciepła. Z możliwością po-
wstania niepożądanego ciepła należy się
jednak liczyć wówczas, gdy głowica pozo-
staje w bezruchu lub gdy moc urządzenia
jest zbyt duża. Stosowanie ultradźwięków
w postaci impulsów zmniejsza niebezpie-
Wydzielanie się ciepła
na granicy dwóch tkanek
Należy przede wszystkim pamiętać o tym,
że podczas nadźwiękawiania ciepło po-
wstaje głównie na styku dwóch różnych
tkanek przedzielonych przestrzenią. Ob-
szary graniczne, w których najczęściej do-
chodzi do powstawania ciepła, to strefy
przyokostnowe występujące pomiędzy
twardą powierzchnią kości i błyszczącą
wewnętrzną powierzchnią okostnej, gdzie
kość jest oddzielona od okostnej cienką
warstwą powietrza, być może o grubości
jedynie jednej cząsteczki. Gdy czoło fali
dźwiękowej, przeniknąwszy przez tkankę,
zbliży się do powierzchni granicznej,
zmiana ośrodka (od wilgotnej tkanki przez
okostną, powietrze do tkanki kostnej) po-
woduje załamanie fali dźwiękowej, a przej-
ście fali przez kilka różnych rodzajów tka-
nek jedynie potęguje ten efekt. Gdy po-
dłużna fala dźwiękowa dociera do granicy
kość/okostna i ulega tam załamaniu, kąt
padania jest już wystarczająco duży, by fa-
la została odbita od powierzchni kości ku
72
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •