Ультразвуковая терапия
автор R. Hoogland
ПРЕДИСЛ0ВИЕ...........................................................................................................................................
ГЛАВА 1..........................................................................................................................................................
ОПРЕДЕЛЕНИЯ..........................................................................................................................................
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ.................................................................................................................
ГЕНЕРАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКА...............................................................................................................
АППАРАТУРА..............................................................................................................................................
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, НАБЛЮДАЕМЫЕ В СРЕДЕ..........................................................
ПРИРОДА (УЛЬТРА)ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ......................................................................................
ДЛИНА ВОЛНЫ УЛЬТРАЗВУКА........................................................................................................
ПЛОТНОСТЬ СРЕДЫ..............................................................................................................................
УДЕЛЬНОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (Zs).......................................................
СЖАТИЕ И РАСШИРЕНИЕ СРЕДЫ................................................................................................
ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЗВУКА....................................................................................
РАССЕЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА............................................................................................................
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ УЛЬТРАЗВУКА...............................................................................................
ПОГЛОЩЕНИЕ И ПРОНИКНОВЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА........................................................
КОНТАКТНАЯ СРЕДА...........................................................................................................................
СВОЙСТВА РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СРЕДЫ.................................................
ГЛАВА 2.......................................................................................................................................................
Биофизическое действие ультразвука.....................................................................
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................
МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.........................................................................................................
ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ.......................................................................................................................
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.......................................................................................................
ДРУГОЕ ДЕЙСТВИЕ..............................................................................................................................
ГЛАВА 3.......................................................................................................................................................
Методика................................................................................................................................................
СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ И МАНИПУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ.....................
НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ КОНТАКТ МЕЖДУ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ И ТЕЛОМ...................
ЛЕЧЕНИЕ ПОД ВОДОЙ........................................................................................................................
МАНИПУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ.................................................................................................
ТОЧКИ ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................................................
ДОЗИРОВКА...............................................................................................................................................
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................
ИНТЕНСИВНОСТЬ.................................................................................................................................
ВЫДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ......................................................................................................................
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕДУРЫ.....................................................................................
НАЧАЛО И ЧАСТОТА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕДУР..................................................................
ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ..........................................................................................................................
ГЛАВА 4.......................................................................................................................................................
Особое применение ультразвука...................................................................................
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕРАПИЯ...................................................................................................
Комбинирование ультразвука с низкочастотной электротерапией.......
КОМБИНИРОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКА И СРЕДНЕЧАСТОТНОЙ ЭЛЕКТРОТЕРАПИИ.......
МЕТОД КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕРАПИИ.................................................................................
ПОКАЗАНИЯ И ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ.......................................................................................
ТЕРАПИЯ УЛЬТРАФОНОФОРЕЗОМ.............................................................................................
ГЛАВА 5.......................................................................................................................................................
Показания..............................................................................................................................................
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................
ЗАБОЛЕВАНИЯ........................................................................................................................................
ГЛАВА 6.......................................................................................................................................................
Противопоказания........................................................................................................................
АБСОЛЮТНЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ.................................................
ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ.........................................
ГЛАВА 7.......................................................................................................................................................
Примеры лечения...........................................................................................................................
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................
НЕСКОЛЬКО ПОДРОБНЫХ ПРИМЕРОВ ЛЕЧЕНИЯ.............................................................
ОБЩЕЕ.........................................................................................................................................................
ЧАСТНОЕ....................................................................................................................................................
ПРЕДИСЛ0ВИЕ
Данное руководство по терапии, главным образом, предназначено для того, чтобы предоставить основную информацию, связанную с применением ультразвуковой аппаратуры компании Энраф-Нониус.
В связи с растущей потребностью в информации об ультразвуке мы сочли необходимым дать более подробное объяснение данного вопроса.
Мы приносим свою благодарность R. Hoogland за описание теории и случаев практического применения.
ГЛАВА 1
Основные сведения
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Определение: "Звуковые волны" — это механические колебания в упругой среде.
Эти продольные волны могут заставить вибрировать барабанную перепонку.
Это звуковые колебания. Частоты ниже 20 Гц являются инфразвуковыми, частоты свышеГц — ультразвуковыми. Данный диапазон ультразвуковой частоты имеет отношение к уху человека. Он субъективный и произвольный. Это подтверждается тем фактом, что диапазон слышимых звуков уменьшается с возрастом.
Определение: "Ультразвуковая терапия" — это консервативное лечение с помощью механических вибраций с частотой выше 20 кГц.
На практике частоты, используемые для лечения, колеблются в пределах от 0.7 до 3 МГц. Однако, существует аппаратура для диагностики и терапии, в которой используются частоты от 5 кГц до 10 МГц.
Определение: "Терапия ультрафонофорезом" — это консервативное лечение лекарственными веществами, вводимыми в организм посредством ультразвуковой энергии.
Определение: "Ультразвуковая диагностика" — это сканирование участка тела с помощью ультразвука с целью выявления патологических изменений.
При желании это можно комбинировать с различными электрическими токами.
Чувствительные зоны в тканях, которые таким образом довольно легко обнаруживаются, можно использовать в качестве точек для лечения.
Описание методики приводится в Главе 3.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
В настоящей брошюре делаются ссылки на нормативные руководства по физике ультразвука. Будут даваться только результаты. Для вывода формул и основной информации необходимо обращаться к соответствующей литературе по физике.
ГЕНЕРАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКА
Способы генерации ультразвука
Любой вибрирующий предмет является источником звука. Звуковые волны могут генерироваться по-разному, например, механически — с помощью камертона, либо в медицине посредством электроакустических преобразователей.
Пьезоэлектрический эффект
Если приложить давление к кристаллам (кварц) и к некоторым поликристаллическим материалам, таким как свинец-цирконат-титанат (PZT), либо титанат бария, то электрические заряды образуются на внешней поверхности материала. Это называется пьезоэлектрическим эффектом.
Пьезоэлектрические эффекты также наблюдаются в организме человека, в частности в костной ткани, коллагеновых волокнах и белке. Возможно, эти пьезоэлектрические явления связаны с биологическим влиянием ультразвука.
Обратный пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектрический эффект обратим. Таким образом, если вышеуказанные вещества подвергнуть воздействию переменного электрического тока, то они претерпят изменения в форме частоты переменного электрического поля. Материал затем становится источником звука.
В настоящее время для генерации ультразвука через обратный пьезоэлектрический эффект используются кварц, титанат бария и свинец-цирконат-титанат (PZT).
Последние два материала имеют преимущество в том, что благодаря своим сегнетоэлектрическим свойствам требуется малое напряжение для возбуждения акустической энергии. Это, например, делает трансформатор в излучателе излишним, уменьшая при этом размеры последнего. Кварц требует высокого напряжения (несколько кВ). Из-за необходимого трансформатора излучатель становится относительно большим.
PZT отдается большее предпочтение, чем титанату бария, т. к. он сохраняет явные пьезоэлектрические свойства вплоть до значительно более высоких температурных порогов. PZT также менее чувствителен к механическим ударам.
АППАРАТУРА
Аппарат состоит из генератора высокой частоты, который соединен с пьезокристаллом (излучатель). Резонансная частота кристалла частично определяется толщиной пьезоэлектрического материала (PZT) и, следовательно, также определяется частота ультразвука. Более того, это предполагает, что излучатель и аппарат должны быть взаимно настроены, чтобы излучатель нельзя было использовать с другим ультразвуковым аппаратом до тех пор, пока не будет произведено калибрование.
Техническое новшество разрешило эту проблему в аппарате "SONOPULS", где излучатели полностью взаимозаменяемы у однотипных аппаратов и соответствующая регулировка производится автоматически (см. рис. 1).
В результате применения переменного тока к пьезоэлектрическому материалу генерируются звуковые волны. Они будут распространяться в соседней среде (например, тканях). Так как пьезоэлектрический материал генерирует звуковые волны двунаправленно, ультразвук также будет поступать в излучатель (эффект отскока).
Это не имеет существенного значения из-за наличия воздуха в излучателе.
Преобразователь также вибрирует в сторону, следовательно ультразвуковая энергия передается боковой стенке излучателя через крепление преобразователя (излучение боковой стенки).
В излучателях аппаратов SONOPULS излучение боковой стенки было снижено до <10 мВт/см2. Различные авторитетные источники считают <10 мВт/см2 приемлемой величиной. При длительном использовании ультразвука излучение боковой стенки может вызвать симптомы в руке терапевта. Развитие этих симптомов зависит от чрезмерной интенсивности излучения боковой стенки. Поэтому, ее величину следует измерять и точно определять для аппаратуры.
SONOPULS
Зарегистрированная торговая марка Непрерывный и импульсный ультразвук Большинство ультразвуковых аппаратов могут генерировать как непрерывную, так и импульсную ультразвуковую энергию. Максимальная интенсивность, которую можно установить для непрерывного ультразвука, составляет 3 Вт/см2.
SONOPULS(R) (Сонопульс) 590 позволяет устанавливать интенсивность от 0 до 2 Вт/см2 для непрерывного и 3 Вт/см2 — для импульсного ультразвука.
Преимущество импульсного ультразвука заключается в том, что подавляется ощущение тепла. Кроме того, этот режим позволяет более высокую интенсивность, которая при применении непрерывного ультразвука, может вызвать нежелательные эффекты. Более высокая интенсивность, вероятно, объясняет нетепловые эффекты, наблюдаемые при импульсной ультразвуковой терапии. Также благодаря пульсации пучка ультразвукового излучения механическое действие более четко выражено.
Таблица 1.1 Показательные параметры для импульсного ультразвука с частотой повторения импульсов 100 Гц.
Соотношение (="Коэффициент заполнения импульса")(мсек) | Период импульсов (мсек) | Пауза между импульсами (мсек) | Период повторения (мсек) |
1: 5 ( = 2О%) | 2 | 8 | 10 |
1:10 ( = 1О%) | 1 | 9 | 10 |
1:20 ( = 5%) | 0,5 | 9,5 | 10 |
Эффективная площадь излучения (ERA)
Эффективная площадь излучения излучателя (ERA) является важным параметром, определяющим интенсивность. Поскольку пьезоэлектрический элемент колеблется неоднородно, то ERA всегда меньше, чем геометрическая площадь излучателя.
Чтобы дать правильную индикацию интенсивности на аппарате, очень важно определить ERA, т. к. от этого зависит эффективная интенсивность. Правильная дозировка ультразвука частично зависит от площади, подвергаемой лечению и ERA, причина, по которой необходимо знать ERA. Поэтому, ERA необходимо измерять и точно определять.
Таблица 1.2 Таблица ERA для аппарата SONOPULS(R)
ERA | Геометрическая площадь | |
1МГЦ | 5,0 см2 | 6,2 см2 |
0,8 см2 | 1,4 см2 | |
ЗМГц | 5,0 см2 | 6,2 см2 |
0,5 см2 | 0,7 см2 |
1.3 СВОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЛУЧА
В ультразвуковом луче различают две площади:
n ближнее поле: зона Френеля
n дальнее поле: зона Фраунгофера
Ближнее поле характеризуется:
n явлениями интерференции в ультразвуковом луче, которые могут привести к заметным изменениям интенсивности.
n отсутствием расходимости, фактически имеется небольшая конвергентность ультразвукового луча
Дальнее поле характеризуется:
· почти отсутствием явлений интерференции, так что звуковой пучок однороден, а интенсивность постепенно снижается с увеличением расстояния от преобразователя;
· тем, что у ультразвукового луча больший диаметр. Этот размер зависит от типа звукового пучка (рассеивающий, либо коллимирующий [формирующий узкий параллельный пучок ультразвуковых лучей]);
· более широким распространением звуковой энергии благодаря как расходимости, так и тому факту, что распределение интенсивности перпендикулярно продольной оси звукового пучка все больше принимает форму колокола (см. рис. 1.4).
Длина ближнего поля зависит от диаметра излучателя и длины волны. При обычном излучателе в 5 см2 ближнее поле составляет около 10 см в длину. При излучателе в 1 см2 ближнее поле составляет около 2 см в длину при 1 МГц.
При 3 МГц ближнее поле в три раза длиннее, т. к. длина волны пропорционально короче.
Поскольку глубокое воздействие ультразвука ограничено, терапевтическое влияние наблюдается главным образом в ближнем поле.
Необходимо помнить о том, что в зоне Френеля явления интерференции наблюдаются в ультразвуковом луче, что приводит к его неоднородности. Данные явления интерференции могут вызвать пики интенсивности в 5 — 10 раз выше, чем установленная величина — в некоторых случаях даже в 30 раз выше.
Это неоднородное поведение звукового пучка выражается в виде Коэффициента Неоднородности Луча (BNR).
Величина BNR
Теоретически BNR не может быть менее 4, т. е. всегда следует допускать пики интенсивности по меньшей мере в 4 раза выше установленной величины. Для качественно произведенных излучателей BNR составляет от 5 до 6 в зависимости от конструкции. Необходимо указывать BNR на излучателе.
В целях безопасности во время лечения излучатель всегда должен быть в движении, чтобы ультразвуковая энергия распределялась правильно. Нельзя допускать вращения излучателя в одном положении, так как пики интенсивности в звуковом пучке обычно расположены симметрично продольной оси излучателя (так называемая осевая симметрия). Вращение излучателя вызывает пики интенсивности в одном и том же месте, что приводит к передозировке.
С помощью подводного метода можно обойти ближнее поле, сохранив достаточное расстояние от тела (см. длину ближнего поля), в зависимости от размера излучателя. Тогда в воде будут наблюдаться явления интерференции ближнего поля. Недостатком при этом будет больший диаметр ультразвукового луча в дальнем поле, который вызывает уменьшение энергии на см2. Эти аспекты следует принимать во внимание при расчете дозы. При обычном применении ультразвуковой терапии не будет происходить полного отражения, поскольку граничный угол настолько велик, что он не должен превышаться при нормальных условиях.
Расходимость ультразвукового луча Расходимость ультразвукового луча наблюдается только в дальнем поле.
Расходимость определяется углом расхождения ( а ) (см. рис. 1.3) согласно формуле: sin a = 1.22 l /D, где: l = длина волны ультразвука D = диаметр излучателя.
Таблица 1.4 Углы расхождения при 1 и 3 МГц для различных излучателей.
5 см2 | 1 см2 | |
1 МГц | 4,2° | 9.3° |
3 МГц | 1,4° | 3.1° |
Ранее отмечалось, что ближнее поле короче для малого излучателя, поэтому расходимость происходит раньше и ультразвуковая энергия распределяется на большую область. Ясно, что расходимость ультразвукового луча будет явно меньше при 3 МГц.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, НАБЛЮДАЕМЫЕ В СРЕДЕ
ПРИРОДА (УЛЬТРА)ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ
Ультразвуковая волна по своей природе продольная, т. е. направление распространения то же, что и направление колебания. Продольные волны требуют для распространения упругую среду. В принципе, каждая среда упругая за исключением вакуума.
Продольные упругие волны (звуковые волны) вызывают сжатие и расширение среды на половине пути длины волны (полуволне), что приводит к изменению давления в среде.
В этом контексте среда является как катализатором, так и тканями организма, в которых распространяется ультразвуковая энергия.
ДЛИНА ВОЛНЫ УЛЬТРАЗВУКА
Она выражается отношением: l х f= c, где: l = длина волны (м) f = частота (Гц) c = скорость распространения (метров/секунду) Поскольку частота аппарата установлена, а скорость распространения определяется средой, то длина волны также зависит от последней.
В мягких тканях и в воде длина волны при 1 МГц составляет около 1.5 мм, а в костной ткани — около 3 мм. Влияние на скорость распространения в тканях при 3 МГц незначительное. Таким образом, в мягких тканях линейное уменьшение длины волны составляет около 0.5 мм, а в костной ткани — около 1 мм.
Таблица 1.5. Исследование различной среды и ее скорости распространения (с), плотности (r) и длины волны (l) для ультразвука при частоте 1 МГц и 3 МГц.
Среда | с (м/сек) | r (кг/м3) х103 | l (мм) 1 Мгц | l (мм) 3 Мгц |
Алюминий | 5100 | 2.7 | 5.1 | 1.7 |
Кровь | 1566 | 1.0 | 1.57 | 0.52 |
Кровяной сосуд | 153О | 1.1 | 1.53 | 0.51 |
Костная ткань | 3445 | 1.8 | 3.44 | 1.14 |
Кожа | 1519 | 1.51 | 0.5 | |
Хрящ | 1665 | 1.75 | 0.58 | |
Воздух при 20 °С | 343 | 0.0012 | 0.34 | 0.11 |
Ткань сухожилия | 1750 | 1.75 | 0.58 | |
Мышечная ткань | 1552 | 1.0 | 1,55 | 0.52 |
Жировая ткань | 1478 | 0.9 | 1.48 | 0.49 |
Вода при 2О °С | 1492 | 1.О | 1.49 | 0.5 |
ПЛОТНОСТЬ СРЕДЫ
Плотностью среды (r) является параметр, выраженный в кг/м3. Вместе с удельным акустическим сопротивлением (Zs) он определяет сопротивление тканей звуковым волнам. Плотность среды также частично определяет скорость распространения (с).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
