Ultradzwieki.rtf

(81 KB) Pobierz

Terapia falą ultradźwiękową

TERAPIA FALĄ ULTRADŹWIĘKOWĄT

Właściwości fizyczne fali ultradźwiękowej

- Drgania mechaniczne o częstotliwości większej niż 20 kHz

- Jednostka mocy UD : 1 Wat/cm2 tj. miara ilości energii drgań otrzymanej w 1 sek.na 1 cm2 powierzchni czynnej generatora drgań.

- Drgające cząstki ośrodka przekazując sobie energię drgań wytwarzają ruch falowy.
Zbliżanie się i oddalanie od siebie cząstek materii powoduje naprzemienne zagęszczenia i rozrzedzenia fali.

W miejscach zagęszczeń działają siły ściskające, równe pod względem wielkości siłom rozciągającym działającym w miejscach rozrzedzeń.

Źródłem UD są układy drgające
W terapii źródłem UD jest płytka kwarcowa w przetworniku ultradźwiękowym

Rodzaj fali UD - podłużny lub poprzeczny
Rodzaj fali określa się w zależności od kierunku wychyleń cząsteczek ośrodka przez który przemieszcza się fala UD

W gazach i cieczach występuje tylko fala podłużna
W ciałach stałych mogą występować zarówno fale podłużne jak i poprzeczne

Tkanki ludzkie zachowują się pod wpływem działania UD jak ciecze czy gazy z wyjątkiem zbitej tkanki kostnej.

Czyli w organizmie ludzkim fale poprzeczne mogą występować tylko w kościach

W trakcie rozchodzenia się fali dochodzi miejscowo do uciskania i rozciągania tkanek

Efekty mechaniczne - Zmiany ciśnienia tkankowego itp….

Szybkość rozchodzenia się ultradźwięków szybkość z jaką fala UD przechodzi przez poszczególne tkanki

Szybkość rozchodzenia się UD zależy od spoistości (gęstości) ośrodka

Bardziej spoisty (gęsty) ośrodek - większa szybkość rozchodzenia się w nim UD

Mniej spoisty (gęsty) ośrodek - mniejsza szybkość rozchodzenia się w nim UD

Tkanka miękka – 1540 m/s

Kość – 4000 m/s

Długość fali UD - odległość między cząsteczkami znajdującymi się w tym samym wychyleniu fazowym w czasie przemieszczania się fali UD

Szybkość rozchodzenia się UD

Długość fali UD = --------------------------------------

Częstotliwość UD

Tkanki miękkie:
Szybkość rozchodzenia się = 1540 m/s (1540 000 mm/s)
Częstotliwość = 1 MHz (1000 000 Hz)

1540 000 mm/s
Długość fali = ---------------------------
100 0000 Hz

Długość fali = 1.5 mm
Przy częstotliwości = 3 MHz (3000 000 Hz)
Długość fali = 0.5 mm

Kość:
Szybkość rozchodzenia się = 4000 000 mm/s
Częstotliwość = 1 MHz (1000 000 Hz)

                               4000 000 mm/s
Długość fali = ---------------------------
                                  1000 000 Hz

Długość fali = 4 mm
Przy częstotliwości = 3 MHz (3000 000 Hz)
Długość fali = 1.3 mm

Absorpcja - pochłonięcie fali UD w tkankach
Absorpcja (pochłanianie) UD jest uzależniona od:

- częstotliwości fali UD

- gęstości danego ośrodka

Zwiększa się ze wzrostem częstotliwości fali UD. Zwiększa się wraz ze wzrostem gęstości ośrodka.

Wraz ze wzrostem absorpcji spada ilość energii UD przenoszonej głębiej. Głębokość połówkowa (warstwa połowiąca)

Oddziaływanie UD jest uzależnione od ich mocy (W)
Moc nadawcza przetwornika UD à całkowita moc UD emitowana przez dany przetwornik

moc nadawcza przetwornika (W)
Gęstość mocy (W/ cm2) = -------------------------------------------
pole powierzchni przetwornika (cm2)

Oddziaływanie UD na tkanki jest uzależnione od ich gęstości mocy (W/cm2 )
Czyli od mocy UD przypadającej na 1 cm2 powierzchni ciała

Na ogół dawkuje się w zakresie gęstości mocy od 0.2 do 2.0 W/cm2

Gęstość mocy = średnie natężenie przestrzenne (średnie natężenie z jakim fala UD oddziałuje na tkanki)

Szczytowe natężenie przestrzenne - największe natężenie w sygnale UD

Od wartości średniego natężenia przestrzennego uzależnione są mechaniczne efekty oddziaływania UD na tkanki.

Maksymalne natężenie przestrzenne w sygnale powoduje mikro poparzenie w tkankach

Współczynnik równomierności sygnału; WRS(beam nonuniformity ratio; BNR) - stosunek maksymalnego sygnału emitowanego z przetwornika UD do średniego natężenia przestrzennego

WRS określa rozkład sygnału UD

Według WHO (Światowa Organizacja Zdrowia)

WRS (BNR) powinien się mieścić w zakresie od 2:1 do 6:1

Emisja przerywana (fala przerywana) - okresowo natężenie UD jest maksymalne i zerowe

Czas trwania emisji UD

Współczynnik wypełnienia okresu = ------------------------------
Okres

Okres = czas trwania emisji UD + czas trwania przerwy w emisji

5 ms

Współczynnik wypełnienia okresu = -------------- = 1 / 2 (50 %)
10 ms

Szczytowe natężenie czasowe……..

Średnie natężenie czasowe powstaje w wyniku uśrednienia natężenia w fazie nadawczej i w przerwie

W emisji ciągłej UD średnie natężenie czasowe = średnie natężenie przestrzenne
W emisji przerywanej UD średnie natężenie czasowe < średnie natężenie przestrzenne
Średnie natężenie czasowe zależy od współczynnika wypełnienia okresu

Obliczanie średniego natężenia czasowego

Przykład 1.:
Współczynnik wypełnienia okresu = 50%
Szczytowe natężenie czasowe = 1 W/cm2

1 W/cm2 x 0.5 (50%) = 0.5 W/cm2

Średnie natężenie czasowe = 0.5 W/ cm2

Przykład 2.:

Współczynnik wypełnienia = 20%

Szczytowe natężenie czasowe = 1 W/cm2

1 W/cm2 x 0.2 (20%) = 0.2 W/cm2

Średnie natężenie czasowe = 0.2 W/cm2

Ilość ciepła wytworzonego w tkankach zależy od średniego natężenia czasowego

!! Ciepło powstaje gdy średnie natężenie czasowe > 0.5 W/cm2

W terapii stosuje się na ogół średnie natężenie przestrzenne w zakresie od 0.2 do 2 W/cm2

Wg WHO maksymalna wartość średniego natężenia przestrzennego stosowanego w terapii wynosi

3 W/ 1 cm2

Czas trwania nadźwiękawiania wynosi: od 0.5 do 3 min na 1 cm2 powierzchni zabiegowej

Równocześnie nadźwiękawia się obszar najwyżej 3 – krotnie większy niż powierzchnia przetwornika UD

Przed zabiegiem nadźwiękawiania należy określić:

- Częstotliwość UD (w MHz)

- Gęstość mocy UD (W/cm2)

- Rodzaj emisji UD (fala ciągła (FC) lub fala przerywana (FP))

- Przy emisji przerywanej – współczynnik wypełnienia okresu (w %)

- Wielkość pola zabiegowego (PZcm2)

- Wielkość głowicy zabiegowej (Gcm2)

- Całkowity czas trwania zabiegu (w min)

Przykład:

- 1 MHz / 0.5 W/cm2 / FC / PZ10 cm2 / G5 cm2 / 2 min

- 1 MHz / 0.5 W/cm2 / FP / 50% / PZ10 cm2 / G5 cm2 / 2 min

Skutki działania UD
à termiczne

à pozatermiczne

UD mogą powodować podniesienie temperatury tkanek do 5 cm w głąb tkanek a nawet głębiej

Ilość wytworzonego ciepła zależy od:

- Natężenia fali UD
- Częstotliwości UD
- Czasu trwania nadźwiękawiania
- Wielkości obszaru nadźwiękawianego
- Rodzaju tkanek nadźwiękawianych

Podniesienie temperatury tkanek w zakresie od 40oC do 45oC wymaga działania ciągłej fali UD o gęstości mocy od 1.0 do 1.5 W/cm2 przez 2.5 do 5 minut (na obszar o wielkości równej wielkości przetwornika ultradźwiękowego)

Rodzaj tkanki
Tkanki, które pochłaniają najwięcej UD rozgrzewają się najsilniej

Częstotliwości UD

Wyższa częstotliwość à pochłanianie UD w tkankach powierzchownych à większe ich rozgrzanie

- 3 MHz - większość energii pochłonięta jest na głębokości 1 – 2 cm

- 1 MHz - większość energii pochłonięta jest na głębokości 2 – 5 cm

Działanie cieplne fali ultradźwiękowej

- lecznicze stosowanie fali UD należy do termoterapii

- pierwotna mechaniczna energia UD zostaje po zaabsorbowaniu, w różnym stopniu, zależnym od:

* konsystencji tkanek

* kąta padania (zwłaszcza na ich granice)

* częstotliwości

przekształcona w ciepło

- tkanka kostna absorbuje 10 razy więcej UD niż mięśniowa. Celowe przegrzanie tkanek głębiej leżących zwłaszcza pogranicza tkanki łącznej i kości

Działanie mechaniczne fali ultradźwiękowej

- Podłużna fala ultradźwiękowa wywołuje w tkankach rytmiczne, odpowiadające jej częstotliwości, drgania cząsteczek o charakterze naprzemiennego zagęszczania i rozrzedzania w kierunku rozprzestrzeniania się fali.

- Działają one na błony komórkowe i prawdopodobnie wpływają na wzrost ich przepuszczalności.