léčebný ultrazvuk

Léčebný ultrazvuk

Vratislav Fabián15.3.2010

Zvuk

Generování ultrazvuku Biologické účinky ultrazvuku Aplikace ultrazvuku

Terapeutický ultrazvuk Čistící ultrazvuk Litotripsie Rázová vlna

Generování ultrazvuku

Mechanické generátory Píšťaly Malý výkon Nízké frekvence


Magnetostrikční generátory Ultrazvukové kmity jsou vytvářeny

změnou rozměrů feromagnetického materiálu vyvolané magnetickým polem

Magnetostrikční materiály – železo, nikl, kobalt a jejich slitiny

Generování ultrazvuku do cca 100kHz Velký výkon


Obrácený piezoelektrický jev - elektrostrikce Ultrazvukové kmity jsou vytvářeny

změnou rozměrů materiálu po aplikaci elektrického pole

Piezoelektrické materiály – monokrysta-lický křemen, křišťál

Generování ultrazvuku do desítek MHz Nižší výkony

Generování ultrazvuku Elektrické napětí se přivádí z generátoru s

frekvencí dle naladěnou na vlastní rezonanční kmitočet destičky (čím tenčí destička, tím vyšší generovaný kmitočet)

Velká absorpce ultrazvuku ve vzduchu způsobená vnitřním třením při stlačování prostředí – krystal uložen v kapalině popř. tekutým lepidlem přilepen ke kovové hlavici.

Mezi hlavicí a tělem je také nutné mít ze stejného důvodu zajištěn dobrý akustický kontakt (imerzní prostředí – gel, olej)

Zvuk

mechanické kmitání 20Hz až 20kHz – slyšitelný zvuk 0,7Hz až 20Hz – infrazvuk 20kHz až stovky MHz - ultrazvuk

Rychlost šíření zvuku

E … Youngův modul pružnosti(ocel cca 5100 m/s)

K … modul obj. pružnosti(voda cca 1500 m/s)

Rychlost šíření zvukuProstředí Rychlost zvuku c (m/s)

Vzduch 0°C 332

Vzduch 20°C 344

Vodík 1270

Voda 13°C 1441

Voda 20°C 1484

Led 0°C 3200

Guma 1440

Ocel 5000

Sklo 6000

Rychlost zvuku ve vzduchuEffect of temperature

teplota [°C] c in m·s-1 ρ in kg·m-3 Z in N·s·m-3

−10 325.2 1.342 436.1

−5 328.3 1.317 432.0

0 331.3 1.292 428.4

5 334.3 1.269 424.3

10 337.3 1.247 420.6

15 340.3 1.225 416.8

20 343.2 1.204 413.2

25 346.1 1.184 409.8

30 349.0 1.165 406.3

Akustická impedance

Analogie k el. veličinám:

Z = Uef/Ief => Z = pef/vef

Z = c . ρ

Akustická impedance je pro každé prostředí veličina charakteristická a ovlivňuje velikost odrazu akustickéEnergie při dopadu zvukové vlny na rozhraní prostře-dí o různých akustických impedancí.

Ultrazvuková hlavice

Využívá se blízké pole Velikost blízkého pole určíme ze

vztahu:

Úhel:

Rozman

Ultrazvuková hlavice Z konstrukčního hlediska je zcela zásadní tloušťka krycí

vrstvy ultrazvukového měniče ve směru vyzařování. Pro maximální přenos energie musí být vrstva rezonančně naladěna a její velikost má vyhovovat podmínce minima odrazů a maximálního průniku

pouzdro

měnič

vf kabel

Rozman

Účinky ultrazvuku

Jsou způsobeny absorpcí zvukové energie v tkáni

Absorpce závisí na kmitočtu, intenzitě a době trvání

Mechanické účinky

Energie zvukových vln roste se čtvercem frekvence, takže intenzita může dosahovat až několik desítek W/cm2

Vznik kavitací – vakuové dutinky

Navrátil, Rosina: Medicínská biofyzika

Kavitace Ultrazvuková kavitace je termín užívaný při popisu chování

bublin plynu v kapalinách vystavených ultrazvukovému vlnění. Při šíření ultrazvuku velkých intenzit v kapalinách může v místech podtlaku dojít k narušení spojitosti prostředí a vzniku kavitační bubliny. Vzniknuvší bublina plynu však rychle zaniká působením následujícího stlačení. Kavitace je tedy jevem, při kterém se transformuje relativně nízká hustota energie ultrazvuku na vysokou hustotu energie koncentrovanou v malých objemech uvnitř zanikající kavitační bubliny nebo v blízkosti. Tím se vysvětluje úloha kavitace při urychlování chemických reakcí, změnách vlastností biomakromolekul či poruchách až zániku buněk (ultra-zvuková chirurgie). Kavitační práh je definován hodnotou akustického tlaku nebo intenzity, při kterých právě vzniká kavitace. Je závislý na tlaku, teplotě, povrchovém napětí roztoku, době ozvučování a pracovní frekvenci.

Rozman

Tepelné účinky

Tření kmitajících částic prostředí (tkáně). Zejména na rozhraních s různou akustickou impedancí – může vzniknout bolest na přechodu měkká tkáň – kost.

x [cm]

kostsvaltukkůže

T [K

]

Navrátil, Rosina: Medicínská biofyzika, Rozman

Fyzikálně chemické a disperzní

Excitace molekul díky ultrazvukovým kmitům – urychlení chemických reakcí

Příprava jemných suspenzí, emulzí aerosolů (ultrazvukové inhalátory)


Chemické a elektrochemické

Depolymerizace některých vysoko-molekulárních látek – ve vodném prostředí vznik volných radikálů


Souhrn účinků Zvýšení membránové permeability –

zrychlení difuze v tkáních Porušení vodivosti nervových vláken –

tlumivý účinek na přenos vzruchů Změna pH tkáně – alkalizace tkáně, po

nadměrné intenzitě naopak acidóza Analgetický účinek – tišení bolesti přímými i

nepřímými mechanizmy Zvýšení krevního oběhu a metabolismu Změkčování vazivové tkáně

Souhrn účinků Do 1,5W/cm2 jsou účinky léčebného

ultrazvuku na tkáň pozitivní. Do 3W/cm2 jsou změny v tkáni

reverzibilní Nad 3W/cm2 dochází k ireverzibilním

změnám spočívajících v destrukci buněčného jádra, denaturalizaci bílkovin tepelnými a chemickými účinky

Aplikace ultrazvuku

Léčebný ultrazvuk Frekvence 1 až 3 MHz Intenzita do 3W/cm2

Běžný léčebný postup v rehabilitaci Analgetický účinek Spasmolytický (myorelaxační) účinek Zvýšení místního krevního oběhu a

metabolismu


oscilátor regulace výkonu koncový stupeň

měření intenzitygenerátorimpulsů

terapeutickéhodiny

kontrola spojení

Rozman

Indikace léčebného ultrazvuku Revmatologie

zánětlivá revmatická onemocnění revmatoidní artritida (zánět kloubu), Bechtěrevova choroba,

degenerativní změny kloubů a páteře, svalový revmatismus

periartritidy (zánět tkáně okolo kloubu), epikondylitidy (tenisový loket), Dupuytrenova kontraktura (zkrácení šlach v dlani).

Ortopedie, traumatologie poúrazové stavy a následky

stavy po kontuzích (zhmoždění, poranění měkkých tkání), kontraktury (fixované držení části těla zkrácením svalu), Sudeckův syndrom (řídnutí kostí z nečinnosti po úrazu).

Neurologie lumbago a ischialgie (ústřel a bolest sedacího nervu), diskopatie (postižení meziobratlových destiček), zánět lícního nervu, kauzalgie (vazomotorické poruchy), reflexní dystrofie končetin (porucha výživy buněk).

Interní lékařství trávicí orgány, dýchací orgány, cirkulace periferního řečiště.

Rozman

Kontraindikace léčebného uzv zhoubné nádory a metastázy, akutní zánětové procesy, horečnaté stavy, TBC, choroby srdce a cév, varixy, trombózy, krvácení, žaludeční vředy, akutní kloubový revmatismus, gravidita.

Rozman

Měření ultrazvuku - Metoda vážení síly vlnění (záření)

Skripta: Dobiáš, Fabián – Použití tech…

Aplikace ultrazvuku

Dentální ultrazvuk Frekvence 20 až 50 kHz Vysoká hustota toku akustické energie –

magnetostrikční zdroj Vznik kavitace –

odstraňování zubního kamene

Litotripsie - ESWL• Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy

• Na neinvazivní rozrušování ledvinovýchnebo žlučníkových kamenů

• Pneumaticky generovaný akustický puls

• Genetátor umístěn v jednom ohnisku elipsoidu

• Ve druhém ohnisku kámen

• Polohování pomocí rentgenu či ultra-zvuku

• Pacient dříve ve vaně, nyní pouze přiložen aplikátor

Litotripsie – generování rázu• Elektrohydralicky

• Piezoelektricky – rychlá deformace krystalu velkým elektrickým polem

• Elektromagneticky – pohybem membrány spojené s cívkou elmgnetu

• Kladná ampliduta tlaku až 100MPa• Záporná amplituda tlaku až 10MPa – vznik kavitace

•Aplikace na volné kameny o průměru 2mm až 2cm

www.btl.cz

Ledvinové kameny Ledvinové kameny jsou tvořeny nahromaděním minerálních solí, které se mohou usazovat kdekoliv v močových cestách. Ke

krystalizaci dochází při nasycení moči krystalotvornýmimi látkami a při změně pH moči (např. při infekci).

Druhy kamenů: vápenné kameny (tvořené šťavelanem nebo fosforečnanem vápenatým) - 80%kameny z kyseliny močovékameny tvořené fosfátem hořečnato-amonnýmcystinové kameny Příčiny

Příčiny vzniku:

Vápenné kameny:vysoká hladina vápníku v krvi a následně v moči:

zvýšené vstřebávání vápníku ve střevě ( často dědičná tendence ) porucha funkce příštítných tělísek otrava vitaminem D nadměrná konzumace rafinovaných cukrů - stimuluje tvorbu inzulínu, který způsobuje nadměrné vylučování vápníku močí vysoká konzumace živočišných bílkovin zvyšuje též vylučování vápníku močí nadměrná konzumace šťavelanů ( špenát, reveň, řepa, arašídy,jahody, angrešt, chřest, kakao, čokoláda, ostružiny, sladké brambory,

pečené fazole, pórek, rebarbora, hroznové víno, coca-cola) nadměrné pití některých druhů minerálek dehydratace

Urátové kameny (z kyseliny močové):

nadměrná hladina kyseliny močové v krvi - při dně dehydratace

Kameny z fosfátu hořečnato-amonného:

Se tvoří na základě infekce ( především u žen )

Cystinové kameny:

Cystinurie - dědičná porucha Příznaky Nepříliš silná bolest na jedné straně dolní části zad Ledvinná kolika - způsobená pohybem kameny v močovodu nebo ledvinách Potíže s močením - způsobují kameny v močovém měchýři Častější infekce

http://diagnozy.doktorka.cz

Litotripsie - ESWL• DORNIER MedTech

www.dornier.com

Litotripsie - ESWL• DORNIER MedTech

Rázová vlna - ESWT• Extracorporal Shock Wave Therapy

• Indikace• ostruha kosti patní / plantarni fasciitida• bolest ramene s kalcifikacemi nebo bez nich / kalcifikovana tendinitida (syndrom rotatorove manžety ramennihokloubu / kalcifikujici bursitida – bursitis calcarea)• bolest Achillovy šlachy• proximální iliotibiálni bursitida / tendinitida trochanterickeho úponu• radiálni nebo ulnárni epikondylitida humeru („tenisovy“ či „golfovy“ loket)• patelarni tendinopatie („skokanské koleno“)• syndrom tibiálni hrany• úponové tendinitidy obecně• akupunktura• svalové spouštěcí (bolestivé) body

www.storzmedical.ch

Rázová vlna - ESWT

• Kontraindikace•koagulační poruchy (hemofilie)•užíváni antikoagulancií, zvláště Marcumaru•trombóza•nádorové choroby, pacienti s karcinomem•těhotenství•polyneuropatie při diabetu•akutní záněty / hnisavá ložiska v cílove oblasti•děti v období růstu•léčba kortikoidy v období 6 tydnů před první léčbou ESWT

www.storzmedical.ch

Aerosologie – disperze UZV Ultrazvukové inhalátory

Aerosol je kvazistabilní jemná suspenze pevných či kapalných látek v plynu. Průměr částic se pohybuje od 1 nm do 10 μm. Plynné suspenze s částicemi o průměru větším než 5 μm se relativně rychle snášejí k zemi a označují se proto jako spreje. Při rozměrech částic menších než 1 nm dosahují suspendované částice velikosti molekul a hovoříme tak o páře či plynu. Podstata vzniku aerosolu se vysvětluje vznikem kavitace nebo turbulentního proudění v kapalinách.

Rozman

Inhalátory

Rozman

Inhalátory

www.omron.com

léčebný ultrazvuk

Documents