Ультразвуковая терапия (стр. 2 )

Чем выше плотность среды, тем выше скорость распространения (см. Таблицу 1.5).

Величина плотности среды необходима для определения удельного акустического сопротивления и, следовательно, отражения.

УДЕЛЬНОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (Zs)

Поскольку удельное акустическое сопротивление является параметром материала, оно зависит от плотности и скорости распространения: Zs = r х с.

Таблица 1.6.Удельное акустическое сопротивление

Среда Zs (кг/м2 х сек) х106

Алюминий 13.8

Кровь 1.6

Кость 6.3

Кровяной Сосуд 1.7

Гель около 1.8

Кожа около 1.6

Воздух 0.0004

Мышечная ткань 1.6

Жировая ткань 1.4

Вода (20 °С) 1.5

СЖАТИЕ И РАСШИРЕНИЕ СРЕДЫ

Среда (ткань) сжимается и расширяется при той же частоте, что и ультразвук, т. е. приблизительно 1 х 106 раз в секунду. Происходящее в результате изменение давления довольно большое. Например, при интенсивности в 1 Вт/см2 изменение давления составит примерно 1.7 бар (при 1 МГц и с = 1500 м/сек).

При длине волны 1.5 мм это означает градиент давления 3.4 бара на расстоянии 0.75 мм, учитывая тот факт, что точки высокого и низкого давления каждая в отдельности являются полуволной. При 3 МГц изменение давления больше, оно увеличивается пропорционально квадрату. Поэтому, можно предположить, что изменение давления увеличивается в 9 раз! Из-за ослабления звукового пучка изменение давления уменьшается с глубиной. Однако, благодаря интерференции в ближнем поле и отражению на различных границах, может произойти большое увеличение давления.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЗВУКА

Отражение ультразвука

Отражение происходит на границах между различными тканями. Количество отраженной энергии зависит от удельного акустического сопротивления (Zs) различной среды согласно формуле: R — количество отраженной энергии Данная формула применима к звуковому пучку при нормальном падении, где Zs,1 является удельным акустическим сопротивлением среды 1, а Zs,2 — удельным акустическим сопротивлением среды 2 на граничной поверхности, измеренной у излучателя.

На практике это означает, что отражение уменьшается по мере того, как разница между удельными акустическими сопротивлениями становится меньше. В организме существенное отражение наблюдается при переходах между тканью и костью (30%).

Удельное акустическое сопротивление излучателя практически тождественно удельному акустическому сопротивлению контактной среды (гель). Следовательно, между этими средами вряд ли будет какое-либо отражение. Теоретически, отражение между алюминием и контактной средой должно было быть около 60%.

Таблица 1.7 Обзор отражения при некоторых средних границах

Алюминий - воздух 100%

Алюминий - контактная среда 60%

Кожа - жировая ткань 0,9 %

Вода - жировая ткань 0,2 %

Жировая ткань - мышечная ткань 0,8 %

Мышечная ткань - костная ткань 34,5%

Кожа - воздух 100%

Преломление ультразвука

Помимо отражения ненормальное падение звуковых волн вызывает преломление звукового пучка согласно формуле: где:

c1 = скорость звука в среде 1

c2= скорость звука в среде 2

При n > 1 преломление происходит в направлении перпендикуляра.

Если n < 1, тогда преломление на расстоянии от перпендикуляра. Важно только последнее, из-за отклонения ультразвукового луча, когда достигается критический угол, и ультразвуковой луч начинает проходить параллельно границе между двумя средами. Скорость звука в различных тканях организма такова, что для обычного применения ультразвука не будет превышаться критический угол. Отражение и преломление не будет заметно отличаться при 1 и 3 МГц, т. к. плотность различных тканей постоянна и влияние звуковой частоты на скорость распространения будет незначительным.

РАССЕЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

Рассеяние ультразвука в теле происходит благодаря двум явлениям: — расходимости в дальнем поле — отражению Ультразвуковой луч может распространяться в теле, главным образом, из-за отражения, поэтому действие может проявляться не только в направлении звукового пучка, но также за его пределами. Как отмечалось выше, отражение необходимо учитывать только в том случае, если материалы и/или вещества с высокой отражательной способностью, вроде металлов, воздуха и костной ткани, поместить в ультразвуковой луч. Кроме этого, следует помнить о том, что ультразвук вряд ли может выйти из тела в результате отражения воздуха, которое, фактически, равно 100% (см. таблицу 1.7). Суммарная доза ультразвука, полученная организмом, превращается в другие виды энергии. Исключение составляет подводный метод, где ультразвуковая энергия может выйти из тела.

Если звуковой пучок попадает на костную ткань, то отражение доходит почти до 30%. Затем ультразвуковой луч ослабляется энергией поглощения, зависящей от плотности окружающих слоев ткани (например, мышечной ткани). Отраженная энергия снова поступает в первый слой ткани и снова ослабляется поглощением. В пограничном слое между кожей и воздухом происходит почти полное отражение и далее еще раз.

Ультразвуковой пучок отскакивает в пределах между костной тканью и воздухом.

Тоже самое, возможно, происходит с 70% звуковой энергии, распространяемой в костной ткани. Звуковой пучок заметно ослабнет в этой ткани по причине очень высокого поглощения ультразвуковой энергии.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Интерференция ультразвуковых волн происходит благодаря двум явлениям:

а) Интерференции в ультразвуковом луче в ближнем поле, ведущей к почти четырехкратному местному увеличению интенсивности в сравнении с величиной, установленной на аппарате (см. величину BNR).

Ь) Явлениям интерференции в результате отражения. Падающие и отраженные звуковые пучки могут накладываться друг на друга, что ведет к двум волновым движениям, которые могут ослаблять, либо усиливать друг друга. Интерференция, оканчивающаяся усилением, ведет к увеличению интенсивности звукового пучка.

На практике проблемы возникают только в том случае, если слой ткани, доходящий до кости, тонкий, либо он поглощает мало энергии. К таким случаям относятся лечение около области запястья, лодыжки, надколенника и подобных мест. В частности, при применении непрерывного ультразвука это явление вызывает раздражение надкостницы, что сопровождается ощущением тепла и/или боли. Это еще раз демонстрирует, как важно движение излучателя.

ПОГЛОЩЕНИЕ И ПРОНИКНОВЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

По мере того, как (механическая) ультразвуковая энергия проникает в ткани тела можно ожидать наступления биологического действия только в том случае, если энергия поглощается тканями. Из-за поглощения интенсивность звуковых волн уменьшится по мере их дальнейшего проникновения в ткани. Поглощение ультразвуковой энергии биологическими тканями различно. Коэффициент поглощения (а) используется как мера поглощения различных тканей. Поглощение зависит от частоты. Для низких частот поглощение тканей ниже, чем для высоких частот. Зависимость для всех тканей линейная, кроме кости, и составляет от 1 до 10 МГц.

Следовательно, всегда существует связь между частотой, поглощением и действием при глубине ультразвука. В сущности, коэффициент поглощения вместе с отражением определяют распространение ультразвука в теле.

Для ультразвука, помимо прочего, применима следующая формула. Данная формула верна для ультразвука, состоящего из продольных волн с нормальным падением на однородные ткани: I(х) = I0 ´ е-ax где: I(х) = интенсивность в Вт/см2 на глубине х в см.

I0 = интенсивность в Вт/см2 на поверхности тела, но В телесной ткани e = 2.7 (основание для натуральных логарифмов) a = коэффициент поглощения (см -1).

Из этой формулы следует, что интенсивность ультразвука на определенной глубине зависит от коэффициента поглощения (a).

Таблица 1.8. Коэффициент поглощения (а) при 1 и 3 МГц

Среда Коэффициент поглощения (а)

1 Мгц 3 Мгц.

Кровь 0.

Кровяной сосуд

Костная ткань 3.22

Кожа 0

Хрящ 1

Воздух (20 С) 2

Ткань сухожилия 1

Мышечная ткань 0*

0**

Жировая ткань 0

Вода (20 °С) 0.0

Нервная ткань

Из таблицы видно, что для поглощения мышечными тканями используются две величины. Существенное различие между ними вызвано направлением звукового пучка относительно мышечных волокон. Первая величина используется в том случае, если звуковой пучок перпендикулярен мышечным волокнам. Это самая обычная ситуация в практике применения ультразвука. Вторая величина используется в том случае, если звуковой пучок проходит параллельно мышечным волокнам. В последнем случае поглощение почти в 3 раза меньше. Величиной, имеющей большое практическое применение, является глубина половинного ослабления (D1/2).

Определение: "Глубина половинного ослабления" — это расстояние в направлении звукового пучка, в котором интенсивность в определенной среде уменьшается в половину.

Глубина половинного ослабления (D1/2), определяемая коэффициентом поглощения, может быть рассчитана по формуле: Глубина половинного ослабления (D 1/2) = 0,69/а.

Таблица 1.9. Глубина половинного ослабления (D 1/2) различной среды

1 МГц 3 МГЦ

Костная ткань 2.1 мм

Кожа 11.1 мм 4 мм

Хрящ 6 мм 2 мм

Воздух 2.5 мм 0.8 мм

Ткань сухожилия 6.2 мм 2 мм

Мышечная ткань 9 мм 3 мм*

24,6 мм 8 мм**

Жировая ткань 50 мм 16.5 мм

Вода 11500 мм 3833.3 мм

В таблицу включены только самые важные с практической точки зрения величины.

До сих пор считалось, что глубина половинного ослабления для мышечной ткани составляет приблизительно 3 см. Это верно в том случае, если звуковой пучок проходит параллельно мышечным волокнам, что на практике вряд ли возможно. Если звуковой пучок перпендикулярен мышечным волокнам — что чаще всего бывает во время лечения — глубина половинного ослабления составит 0,9 см.

Последствие большего поглощения в том, что на глубине действие уменьшается.

Кроме этого видно, что большое количество ультразвуковой энергии поглощается тканью сухожилия и хрящом. Возможно, это объясняет благоприятные результаты терапии этих тканей.

*звуковой пучок перпендикулярен волокнам

** звуковой пучок параллелен волокнам Самая большая глубина, где можно ожидать лечебного действия называется глубиной проникновения (p). Эта точка, где остается 10% примененной интенсивности звука.

Необходимо отметить, что эта величина определяет только глубину, а не локальную интенсивность ультразвука. Интенсивность ультразвука на глубине проникновения определяет, действительно ли лечебное действие больше не будет иметь место на данной глубине.

Величина р приближенно выражена: p = 2.3/а

Таблица 1.10. Глубина проникновения различной среды

1 Мгц 3 Мгц

Костная ткань 7 мм

Кожа 37 мм 12 мм

Хрящ 20 мм 7 мм

Воздух 8 мм 3 мм

Ткань Сухожилия 21 мм 7 мм

Мышечная ткань 30 мм 10 мм* 82 мм 27 мм**

Жировая ткань 65 мм 55 мм

Вода 38330 мм 12770 мм

*звуковой луч перпендикулярен волокнам

** звуковой луч параллелен волокнам

КОНТАКТНАЯ СРЕДА

Как следует из главы 3, необходимо использовать контактную среду между излучателем и телом для того, чтобы передать ультразвуковую энергию телу. Воздух совершенно не подходит в качестве контактной среды из-за почти полного отражения ультразвука.

Вода, однако, является хорошей контактной средой и в то же время она дешевая. Если воду используют в качестве контактной среды, ее необходимо дегазировать кипячением насколько это возможно, а в некоторых случаях она должна быть стерильной, например, для лечения открытых ран. Дегазация исключает оседание воздушных пузырьков на излучателе и участке тела, подвергаемом лечению. На практике гель, масло и мазь — иногда вместе с другими веществами (ультрафонофорез) — используются помимо воды.

В произвольном порядке можно определить следующие требования для контактной среды.

Контактная среда должна быть:

n  стерильной, если есть риск (перекрестной) инфекции

n  не слишком жидкой (кроме подводного метода)

n  не слишком быстро поглощаемой кожей

n  не способной оставлять заметные пятна

n  без заметного охлаждающего или раздражающего действия на кожу

n  химически инертной

n  дешевой

n  наделенной хорошими свойствами распространения

n  без (микро) газовых пузырьков

n  прозрачной

n  без микроорганизмов или грибков.

СВОЙСТВА РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СРЕДЫ

При распространении ультразвуковой энергии к телу встречаются различные среды и граничные поверхности, т. е. от пластинки преобразователя до контактной среды и от контактной среды к телу. Для перехода между двумя средами определяется так называемый коэффициент пропускания, который указывает долю пропускаемой энергии.

Интенсивность ультразвука, указанная на аппарате, определена для воды в 5 мм от излучателя.

По эмпирическому определению можно допустить 100% пропускание ультразвука в тканях тела.

Согласно последним данным относительно потерь при пропускании в контактных веществах, гели, используемые сегодня в качестве контактной среды, не оказывают существенного влияния на количество энергии, достигающей тела.

ГЛАВА 2

Биофизическое действие ультразвука

ВВЕДЕНИЕ

Действие ультразвука еще не в полной мере выяснено. Ясно, однако, что применение ультразвука к биологическим тканям имеет ряд действий. Основное соображение, касающееся ультразвука, состоит в том, что он является видом механической терапии.

Также очевидно, что механическую энергию можно превратить, например, в тепловую энергию, но это является следствием механического действия ультразвука. Действие 1 МГц и 3 МГц, вероятно, не отличается друг от друга, однако, определенное действие может иметь более выраженный характер на соответствующих частотах.

В пятидесятых годах Pohlman утверждал, что в ультразвуке от 1 до 10 МГц не наблюдается другого действия. Особым свойством ультразвука при 3 МГц, следовательно, является гораздо большее механическое действие и заметно более высокое поглощение ультразвуковой энергии поверхностными слоями ткани (см. табл. 1.7 и 1.8). Это также щадит глубокие ткани, т. к. интенсивность сильно снижается, как следствие большего поглощения.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Первое действие, наблюдаемое в тканях тела, как результат ультразвука, представляет собой механический характер. Звуковые колебания требуют для своего распространения упруго деформируемую среду. Ультразвуковые колебания вызывают сжатие и расширение тканей на той же частоте, что и ультразвук, что ведет к изменению давления ткани.

Поэтому, механическое действие также называется микромассажем.

При 3 МГц максимальное и минимальное давление ближе друг к другу, чем при 1 МГц, потому, что длина волны уменьшается приблизительно до 0.5 мм.

Из-за отражения в звуковом пучке и на границе между тканями может увеличиваться интенсивность в Вт/см2, поэтому самые большие изменения давления происходят на границе между двумя различными средами. Следовательно, можно предположить, что самое четко выраженное терапевтическое действие происходит на границах.

Поэтому ультразвуковую терапию также называют терапией граничных поверхностей.

Эти изменения давления имеют следующие последствия: — изменение объема соматических клеток порядка 0.02% — изменение проницаемости клеточных [цитоплазматических] и тканевых оболочек — улучшение обмена метаболических продуктов.

Микромассаж имеет огромное терапевтическое значение. Все действие ультразвуковой терапии вызвано им. Это действие имеет место как при непрерывной, так и при импульсной ультразвуковой энергии. В зависимости от интенсивности, применяемой для лечения, данное действие может оказывать на ткани благоприятное, либо неблагоприятное влияние. Неблагоприятное действие будет рассмотрено в параграфе 2.5.

ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ

Микромассаж тканей ведет к выделению рассеянной при трении теплоте. Это тепловое действие часто описывается в литературе и является самым известным эффектом ультразвука.

Количество выделенного тепла различно для различных тканей. Оно зависит от многих факторов, некоторые из которых можно отрегулировать, например, форма ультразвука (непрерывный или импульсный), интенсивность и продолжительность процедуры.

Помимо этого важную роль играет коэффициент поглощения (см. таблицу 1.8).

Lehmann утверждает, что температура в мышечных тканях повышается на 0,07 °С в секунду для непрерывного ультразвука в 1 Вт/см2. Эта величина была рассчитана для мышечного фантома, т. е. без регулирующего действия кровотока. Следовательно, это указывает величины максимального увеличения температуры мышечной ткани.

При обстоятельствах, связанных с лечением ишемии, такое заметное повышение температуры может стать еще больше и привести к неблагоприятному действию. При исследовании медиальной стороны колена у свиней этот автор показал, что увеличение температуры мягких тканей относительно невелико в сравнении с глубокими суставными структурами. Для непрерывного ультразвука при 1.5 Вт/см2 в течение 5 минут с пластиной преобразовасм2 среднее увеличение температуры капсулы составит 6.3 °С, а мягких тканей — 3.3 °С. Медиальная сторона мениска показывает среднее увеличение 8.2 °С, в то время как в костной ткани увеличение температуры составит 9.3 °С.

Измерения, проведенные на собаках, показали, что температура костного мозга увеличивается на 0.4 °С при дозе 0.5 Вт/см2 непрерывного ультразвука, и на 5 °С при 2.5 Вт/см2 непрерывного ультразвука, при этом в обоих случаях процедуры применялись в течение 5 минут (Payton и др. 1975).

Тепло в особенности выделяется на сторонах отражения ультразвука. Это отражение происходит, в частности, на границах между тканями с различным удельным акустическим сопротивлением. Из-за данного отражения могут возникать явления интерференции, ведущие к увеличению интенсивности (35%). Выделение тепла в результате данного увеличения интенсивности заметно у надкостницы и может привести к периостальной боли. Эта проблема гораздо менее заметна при использовании импульсной ультразвуковой энергии, поскольку выделяемое тепло полностью, либо частично рассеивается между импульсами. Таким образом, тепловое действие невелико.

Суммируя вышеизложенное: — из-за разницы коэффициента поглощения, — в результате отражения на границы ткани и — как следствие пиков и впадин интерференции, выделение тепла в ультразвуковом поле будет неоднородным.

Посредством перемещения излучателя делается попытка свести до минимума эту неоднородность. Распределение тепла в различных тканях уникально в сравнении с другими видами лечения, такими как коротковолновая терапия и теплолечение.

Тепло особенно выделяется в костной ткани, хряще, сухожилиях, мышечной ткани и коже.

Поскольку ультразвуковой луч почти параллельный, площадь, где наблюдается тепловое действие, будет приближаться к площади излучателя (ERA). Если ожидается, что тепло окажет благоприятное действие на лечение пораженных тканей, упомянутых выше, то назначают непрерывную ультразвуковую терапию. Важно добиться того, чтобы пациент ощутил, как максимум, небольшое тепловое действие. При высокой интенсивности (более 2 Вт/см2) и непрерывной форме ультразвука наступает заметное увеличение кровообращения, чтобы поддерживать максимально постоянную температуру тела. Было замечено, что более низкая интенсивность также может активировать кровообращение. Механизмы, участвующие в этом, будут рассмотрены ниже. Значение тепла, как части ультразвуковой терапии оценивается по-разному.

Многие болезни сопровождаются нарушением кровообращения. Организм зачастую не способен рассеивать тепло, выделяемое ультразвуком. Это ведет к увеличению температуры, что может отрицательно повлиять на заболевание. При остром характере повреждения, например, растяжении связок голеностопного сустава, выделяемое тепло (в сочетании с механическим раздражением) может отрицательно повлиять на восстановление кровяных сосудов. Может легко повториться кровотечение. Поэтому в этих случаях рекомендуется подождать несколько дней до начала местной ультразвуковой терапии. С точки зрения ревматологии также имеется предостережение о последствиях повышения внутрисуставной температуры.

Тепло, выделяемое при артрите, оказывает пагубное влияние на внутрисуставные структуры, в особенности на суставной хрящ. Коллагеновые волокна в гиалиновом хряще разрушаются и не заменяют коллагеновые волокна низшего порядка. Фермент коллагеназы начинает этот процесс, при этом другие ферменты вовлекаются в разрушение сустава.

Суставными заболеваниями, при которых данный процесс особенно очевиден, являются воспаления суставов (включая ревматоидный артрит и артроз, часто характеризующийся синовитом).

Вывод из полученных данных заключается в том, что ультразвуковая терапия, ведущая к повышению внутрисуставной температуры, противопоказана, особенно при болезнях, где эта температура уже выше нормальной. Теперь возникает интересный вопрос, известно ли что-нибудь о разнице влияния тепла на коллагеновые волокна и гиалиновый хрящ. Viidik и др. показали, что под влиянием тепла может происходить размягчение коллагеновых волокон в сухожилиях и суставных капсулах, ведущее к повышенной подвижности. Нагрузка вновь образовавшихся волокон станет оптимальной только в том случае, если также давать специальную кинезитерапию.

Все же неверно отрицать, что выделение тепла имеет какое-то значение. Lehmann показал, что повышение температуры является важным фактором в развитии некоторых физиологических процессов.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Как утверждалось, действие ультразвуковой терапии является результатом микромассажа (механическое действие). В зависимости от формы, непрерывной, либо импульсной данный микромассаж ведет к преобладанию либо теплового, либо другого действия. Можно увидеть следующее биологическое действие, как физиологическую реакцию на вышеупомянутые механическое и тепловое действие.

n  активирование кровообращения

n  мышечная релаксация

n  повышенная проницаемость оболочки

n  повышенная восстанавливающая способность тканей

n  влияние на периферические нервы

n  уменьшение боли

n  другое действие

Активирование кровообращения

Во многих публикациях упоминается возможность активирования кровообращения посредством ультразвука. Поглощение ультразвуковой энергии приводит к тепловому действию, на которое организм реагирует расширением кровеносных сосудов. Важно помнить о том, что тепловое действие не ограничивается непрерывной формой ультразвука. При импульсном ультразвуке также наблюдается тепловое действие, хотя и намного меньше. Расширение кровеносных сосудов, наступающее в результате лечения ультразвуком, можно частично считать защитной мерой, направленной на поддержание температуры тела в максимально узких границах.

Расширение кровеносных сосудов вызывается:

а. выделением стимуляторов ткани. Это последствие повреждения клеток, происходящее в результате механического колебания.

Ь. стимуляцией — возможно непосредственной — (толстых миелиновых?) афферентных нервных волокон. Это ведет к остающемуся после возбуждения торможению ортосимпатической активности.

с. снижением мышечного тонуса в результате вышеуказанного механизма.

Хотя несколько авторов продемонстрировали отраженное действие ультразвука, все еще не ясно, какие афферентные волокна стимулируются.

Повышенный мышечный тонус ведет к затруднению кровообращения при одновременном увеличении энергетической потребности гипертонической ткани.

Таким образом, концентрация стимуляторов ткани довольно быстро увеличивается, что ведет к повышенной ноцицептивной афферентной активности безмиелиновых нервных волокон.

Последствием этого являются: усиление боли, повышенный мышечный (тканиевый) тонус и дальнейшее нарушение кровообращения.

Для того, чтобы разорвать этот порочный круг, активирование кровообращения станет важным этапом на пути возвращения к норме. Возможность активирования кровообращения через рефлекторный путь с применением ультразвука была продемонстрирована Becker и другими Он описал улучшение кровообращения, особенно в кровяных сосудах конечностей пациентов с сосудистыми заболеваниями, как следствие сегментарного применения ультразвуковой терапии.

Pohlmann рекомендует в заведенном порядке включать сегментарную терапию в лечебный план помимо местного лечения болезни.

В литературе это относится почти исключительно к паравертебральному лечению, хотя другие локализации также могут быть полезны. Lota описал влияние ультразвука при низкой интенсивности (0.5-1 Вт/см2) на периферическое кровообращение и на температуру кожи и мышц. Были зарегистрированы действия как местного, так и сегментарного (паравертебрального) лечения.

Был сделан вывод, что непрерывное применение только 1 Вт/см2 давало как улучшение кровообращения, так и повышение температуры кожи и мышц при местном лечении.

Паравертебральное лечение приводило к улучшению кровообращения кожи.

В других отношениях действие ультразвука на кровяные сосуды было предметом споров. Некоторые авторы наблюдали расширение кровеносных сосудов, в то время как другие описывали сужение кровеносных сосудов. В замечательной исследовательской работе Hogan и др. было пролито больше света на значение этих явно спорных результатов, к которым пришли разные авторы. Подчеркивается, что действие ультразвука (на артериолы скелетных мышц) обычно приводит к сужению кровеных сосудов. Одно явление, описанное этими авторами, довольно интересное.

В большинстве тканей артериолы не находятся в состоянии покоя при обычных физиологических условиях, а демонстрируют медленные перистальтические движения (2 или 3 в минуту). При применении импульсного ультразвука видно, что частота этой сосудистой подвижности очень сильно увеличивается (до 31 раза в минуту). Интересное открытие состоит в том, что частота этих сосудистых движений едва увеличивается (от 7 до 8 в минуту) при обычном прогревании тканей.

Авторы подчеркивают, что такие движения стенок артериол более важны для питания тканей, чем только расширение артериол.

Мышечная релаксация

В предыдущем параграфе отмечалось то, как улучшение кровообращения может привести к мышечной релаксации из-за того, что стимуляторы ткани могут быть вынесены. Помимо этого возможно, что ультразвук непосредственно стимулирует афферентные нервные волокна и, что мышечная релаксация является следствием остающегося после возбуждения торможения ортосимпатической активности.

Повышенная проницаемость оболочки

Было обнаружено, что ультразвуковые колебания увеличивают проницаемость оболочек. Это действие наблюдалось как для непрерывного, так и для импульсного применения ультразвука. В результате механических колебаний жидкость ткани прогоняется через клеточную (цитоплазматическую) оболочку. Это может иметь измененную концентрацию ионов, как следствие, которое может привести к изменению раздражимости клетки. Видно, как в клетках увеличивается ток протоплазмы, поэтому активируются процессы физиологического обмена. Благодаря циркуляции жидкости ткани рН становится менее кислотным. Это называется антиацидотическим эффектом ультразвука и он полезен для лечения ревматоидного воспаления ревматизм мягкой ткани), при котором есть ацидоз тканей (см. параграф 2.2).

Активироиание способности восстановления ткани

Было показано, как ультразвук активирует процесс восстановления различных тканей. Dyson и Pond описали влияние ультразвука на искусственно вызванные ранки в ушах кроликов. Благоприятный эффект ультразвука мог сравниться только с действием лекарственных средств. Наиболее эффективной интенсивностью оказалась 0.5 Вт/см2 при импульсном применении (1:5) и частоте 3.5 МГц. Исследования с помощью электронного микроскопа показали, что механические силы создали поток свободно движущихся частиц. Тепловое действие в этом процессе играет второстепенную роль.

Влияние на периферические нервы

Некоторые авторы теоретически обосновывают то, что ультразвук может деполяризовывать афферентные нервные волокна. Если интенсивность выбрана так, что в результате получается слабая стимуляция, тогда это, вероятно, тот самый случай.

Все еще не выяснено, как и до какой степени, ультразвук может также непосредственно действовать на нервные волокна при более низкой интенсивности, и какие афферентные нервные волокна при этом возбуждаются. Звуковое давление, вероятно, здесь ни при чем, т. к. чистое давление равно почти нулю, а частота изменения давления настолько велика, что механорецепторы не могут реагировать на нее.

Еще раз необходимо подчеркнуть, что деполяризация многих афферентных нервных волокон является неясным явлением и, что функция многих этих волокон пока не известна.

Было продемонстрировано, что непрерывный ультразвук при интенсивности 0.5-3 Вт/см2 влияет на скорость проводимости периферических нервов. Были описаны как увеличение, так и снижение скорости проводимости. Почти без исключения тепловое действие считается ответственным за это изменение. В этой связи механический аспект не считается значительным.

При более высокой интенсивности может наступить блокада проводимости. Хотя это не явно следует из Таблицы 1.8, нервная ткань особенно чувствительна к действию ультразвука. При исследовании действия непрерывного ультразвука на седалищный нерв в течение 5-10 минут при интенсивности 2-3 Вт/см2, было обнаружено вздутие аксонов (нейритов) вплоть до полного разрыва нерва. При более низкой интенсивности (0.25-0.5 Вт/см2) в миелиновой оболочке происходили минимальные изменения, которые становились более серьезными при повторном применении ультразвука.

Действие ультразвука также может быть продемонстрировано на центральной нервной системе. Было обнаружено повышенное выделение серотонина, значение которого до сих пор не выяснено.

Уменьшение боли

Опыты показывают, что ультразвуковая терапия приводит к уменьшению боли, что трудно объяснить. Сложность процессов, ведущих к ощущению боли, является причиной этого затруднения. Помимо этого мало известно о влиянии ультразвуковой энергии на ощущение боли. Однако, можно выделить несколько факторов, влияющих на уменьшение боли. К ним относятся: Улучшение кровообращения тканей Благоприятное влияние на улучшение кровообращения уже обсуждалось в параграфе 2.4. Улучшение кровообращения ведет к лучшему дренажу раздражителей ткани (медиаторы боли), поэтому возбуждается меньше ноцицептивных нервных волокон.

Нормализация мышечного тонуса

Из-за меньшего химического раздражения мышечных афферентов происходит снижение рефлекторно поднявшегося тонуса.

Снижение тканевого тонуса

Улучшение кровообращения (и лимфы) благоприятно влияет на рассасывание жидкости отека. Уменьшение отека ведет к снижению тканевого тонуса, которое, в свою очередь, дает уменьшение боли и активирует кровообращение ткани.

Снижение pH

Улучшение кровообращения приводит к увеличению pH ткани. Точно не известно, как это отражается на уменьшении боли.

Стимуляция афферентных нервных волокон

Возможно ультразвук способен непосредственно деполяризовывать (толстые?) афферентные нервные волокна. Что же касается электролечения, то оно может привести к уменьшению боли.

ДРУГОЕ ДЕЙСТВИЕ

Как следствие применения ультразвука наблюдалось другое действие. В настоящее время не выяснено его терапевтическое значение, в то время как известно, что многие эффекты в этой категории имеют негативное влияние.

Повреждение ткани

Хотя применение импульсного ультразвука уменьшило тепловое действие, необходимо помнить, что высокая интенсивность вызывает заметную механическую пиковую нагрузку на ткани. Это даже может привести к повреждению ткани. Экстремальная разность давления, образующаяся как следствие воздействия ультразвука, может вызвать образование полости в тканях. Хотя выход аппаратуры, используемой сегодня, такой, что это явление вряд ли может произойти, либо вообще невозможно, правильно будет установить интенсивность таким образом, чтобы пациент, не чувствовал болезненного раздражения.

Стаз клеток крови

Dyson и Pond описали стаз клеток крови в кровяных сосудах, проходящих параллельно ультразвуковому лучу после применения ультразвука к куриным зародышам.

Минимальная энергия, при которой все еще наблюдалось это явление, составляла 0,5 Вт/см2 непрерывного ультразвука. Обычно это явление было обратимым. По окончании эксперимента кровообращение не было нарушено. Постоянное движение излучателя, конечно, достаточно для того, чтобы исключить это явление.

Другие побочные действия

снижение уровня сахара в крови

утомление

нервозность

раздражение

анорексия

запор

склонность к простуде

Считается, что все эти побочные действия вызваны передозировкой.

ГЛАВА 3

Методика

СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ И МАНИПУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Передачу энергии, в принципе, можно использовать двояко.

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ КОНТАКТ МЕЖДУ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ И ТЕЛОМ

Этот способ передачи энергии используется чаще всего. Излучатель накладывается непосредственно на кожу. Известно, что воздух почти полностью отражает ультразвук.

Поэтому, абсолютно необходимо обеспечить использование высокопроводимой среды между излучателем и кожей. О требованиях в отношении данной среды см. параграф 1.5.

В принципе вода является отличной и дешевой средой, отвечающей требованиям.

Однако в применении часто встречаются практические трудности. Поэтому, как выяснится позже, подводное лечение ограничено несколькими узкими областями и показаниями. Множество видов контактной среды, имеющихся сегодня в распоряжении для передачи ультразвука, можно классифицировать в общих чертах следующим образом:

n  масла

n  эмульсии типа "вода в масле"

n  водянистые гели

n  мази

Для передачи ультразвука более всего пригодны гели. Гель должен быть немного растворен солями кожи, чтобы его можно было эффективно втереть в кожу (поры).

Некоторые производители добавляют лекарственное средство к контактной среде, часто им бывает вещество, активирующее кровообращение (индуцирующие гиперемию гели).

Аппарат SONOPULS(R) 434 имеет нормальный излучатель с поверхностью около 5 см2 и малый излучатель с поверхностью около 1 см2. Преимущество этого малого излучателя состоит в том, что части тела неправильной формы, такие как суставы кисти руки, запястья, стопы и голеностопный сустав, а также структуры вроде пяточного сухожилия, можно правильно лечить, поскольку малый излучатель имеет полный контакт с участком тела, подвергаемым лечению.

Излучатель имеет (оптическую) систему контроля, которая дает предупредительную индикацию в случае, если ультразвуковая энергия слишком сильно отличается от установленной величины. Если количество ультразвуковой энергии, достигающее ткани, станет ниже 80 % от установленной интенсивности, то последняя автоматически снижается до 0.05 Вт/см2.

Часы остановятся, если будет недостаточная передача энергии, и пойдут снова с возобновлением передачи энергии. Тогда аппаратом будет автоматически подаваться первоначально установленная интенсивность. Таким образом, время, отведенное для процедуры, используется эффективно.