Дещо детальніше ПРИКЛАДІВ ЛІКУВАННЯ.
Даний посібник з терапії, головним чином, призначене для того, щоб надати основну інформацію, пов'язану із застосуванням ультразвукової апаратури компанії Енраф-Ноніус.
У зв'язку зі зростаючою потребою в інформації про ультразвук ми визнали за необхідне дати більш докладне пояснення даного питання.
Ми приносимо свою подяку R. Hoogland за опис теорії і випадків практичного застосування.
Визначення. "Звукові хвилі" - це механічні коливання в пружною середовищі.
Ці поздовжні хвилі можуть змусити вібрувати барабанну перетинку.
Це звукові коливання. Частоти нижче 20 Гц є інфразвуковими, частоти свишеГц - ультразвуковими. Даний діапазон ультразвукової частоти має відношення до вуха людини. Він суб'єктивний і довільний. Це підтверджується тим фактом, що діапазон чутних звуків зменшується з віком.
Визначення. "Ультразвукова терапія" - це консервативне лікування за допомогою механічних вібрацій з частотою вище 20 кГц.
На практиці частоти, використовувані для лікування, коливаються в межах від 0.7 до 3 МГц. Однак, існує апаратура для діагностики та терапії, в якій використовуються частоти від 5 кГц до 10 МГц.
Визначення. "Терапія ультрафонофорезом" - це консервативне лікування лікарськими речовинами, що вводяться в організм за допомогою ультразвукової енергії.
Визначення. "Ультразвукова діагностика" - це сканування ділянки тіла за допомогою ультразвуку з метою виявлення патологічних змін.
При бажанні це можна комбінувати з різними електричними струмами.
Чутливі зони в тканинах, які таким чином досить легко виявляються, можна використовувати в якості точок для лікування.
Опис методики наводиться в Главі 3.
У цій брошурі робляться посилання на нормативні керівництва з фізики ультразвуку. Даватимуться тільки результати. Для виведення формул і основної інформації необхідно звертатися до відповідної літератури з фізики.
Способи генерації ультразвука
Будь вібруючий предмет є джерелом звуку. Звукові хвилі можуть генеруватися по-різному, наприклад, механічно - за допомогою камертона, або в медицині за допомогою електроакустичних перетворювачів.
Якщо прикласти тиск до кристалів (кварц) і до деяких полікристалічним матеріалами, таким як свинець-цирконат-титанат (PZT), або титанат барію, то електричні заряди утворюються на зовнішній поверхні матеріалу. Це називається п'єзоелектричним ефектом.
П'єзоелектричні ефекти також спостерігаються в організмі людини, зокрема в кістковій тканині, колагенових волокнах і білку. Можливо, ці п'єзоелектричні явища пов'язані з біологічним впливом ультразвуку.
Зворотний п'єзоелектричний ефект
П'єзоелектричний ефект звернемо. Таким чином, якщо вищевказані речовини піддати впливу змінного електричного струму, то вони зазнають змін в формі частоти змінного електричного поля. Матеріал потім стає джерелом звуку.
В даний час для генерації ультразвука через зворотний п'єзоелектричний ефект використовуються кварц, титанат барію і свинець-цирконат-титанат (PZT).
Останні два матеріалу мають перевагу в тому, що завдяки своїм сегнетоелектричних властивостей потрібно мале напруга для збудження акустичної енергії. Це, наприклад, робить трансформатор в випромінювачі зайвим, зменшуючи при цьому розміри останнього. Кварц вимагає високої напруги (кілька кВ). Через необхідного трансформатора випромінювач стає відносно великим.
PZT віддається більша перевага, ніж титанату барію, т. К. Він зберігає явні п'єзоелектричні властивості аж до значно більш високих температурних порогів. PZT також менш чутливий до механічних ударів.
Апарат складається з генератора високої частоти, який з'єднаний з пьезокристалом (випромінювач). Резонансна частота кристала частково визначається товщиною п'єзоелектричного матеріалу (PZT) і, отже, також визначається частота ультразвуку. Більш того, це передбачає, що випромінювач і апарат повинні бути взаємно налаштовані, щоб випромінювач можна було використовувати з іншим ультразвуковим апаратом до тих пір, поки не буде вироблено калібрування.
Технічне нововведення дозволило цю проблему в апараті "SONOPULS", де випромінювачі повністю взаємозамінні у однотипних апаратів і відповідна регулювання проводиться автоматично (див. Рис. 1).
В результаті застосування змінного струму до п'єзоелектричного матеріалу генеруються звукові хвилі. Вони будуть поширюватися в сусідній середовищі (наприклад, тканинах). Так як п'єзоелектричний матеріал генерує звукові хвилі двоспрямованістю, ультразвук також буде надходити в випромінювач (ефект відскоку).
Це не має істотного значення через наявність повітря в випромінювачі.
Перетворювач також вібрує в сторону, отже ультразвукова енергія передається боковій стінці випромінювача через кріплення перетворювача (випромінювання бічної стінки).
Зареєстрована торгова марка Безперервний і імпульсний ультразвук Більшість ультразвукових апаратів можуть генерувати як безперервну, так і імпульсну ультразвукову енергію. Максимальна інтенсивність, яку можна встановити для безперервного ультразвуку, становить 3 Вт / см2.
SONOPULS (R) (Сонопульс) 590 дозволяє встановлювати інтенсивність від 0 до 2 Вт / см2 для безперервного і 3 Вт / см2 - для імпульсного ультразвуку.
Перевага імпульсного ультразвуку полягає в тому, що придушується відчуття тепла. Крім того, цей режим дозволяє більш високу інтенсивність, яка при застосуванні безперервного ультразвуку, може викликати небажані ефекти. Більш висока інтенсивність, ймовірно, пояснює нетеплові ефекти, які спостерігаються при імпульсної ультразвукової терапії. Також завдяки пульсації пучка ультразвукового випромінювання механічна дія більш чітко виражено.
Таблиця 1.1 Показові параметри для імпульсного ультразвуку з частотою повторення імпульсів 100 Гц.
Співвідношення (= "Коефіцієнт заповнення імпульсу") (мсек)
Ефективна площа випромінювання (ERA)
Ефективна площа випромінювання випромінювача (ERA) є важливим параметром, що визначає інтенсивність. Оскільки п'єзоелектричний елемент коливається неоднорідне, то ERA завжди менше, ніж геометрична площа випромінювача.
Щоб дати правильну індикацію інтенсивності на апараті, дуже важливо визначити ERA, т. К. Від цього залежить ефективна інтенсивність. Правильне дозування ультразвуку частково залежить від площі, яку піддають лікуванню і ERA, причина, по якій необхідно знати ERA. Тому, ERA необхідно вимірювати і точно визначати.
Таблиця 1.2 Таблиця ERA для апарату SONOPULS (R)
1.3 властивості УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРОМЕНЯ
В ультразвуковому промені розрізняють дві площі:
n ближнє поле: зона Френеля
n далеке поле: зона Фраунгофера
Блажен поле характеризується:
n явищами інтерференції в ультразвуковому промені, які можуть привести до помітних змін інтенсивності.
n відсутністю розходження, фактично є невелика конвергентность ультразвукового променя
Дальнє поле характеризується:
· Майже відсутністю явищ інтерференції, так що звуковий пучок однорідний, а інтенсивність поступово знижується зі збільшенням відстані від перетворювача;
· Тим, що у ультразвукового променя більший діаметр. Цей розмір залежить від типу звукового пучка (розсіює, або колімуючих [формує вузький паралельний пучок ультразвукових променів]);
· Більш широким поширенням звуковий енергії завдяки як розбіжність, так і того факту, що розподіл інтенсивності перпендикулярно поздовжньої осі звукового пучка все більше набуває форми дзвони (див. Рис. 1.4).
Довжина ближнього поля залежить від діаметра випромінювача і довжини хвилі. При звичайному випромінювачі в 5 см2 ближнє поле становить близько 10 см в довжину. При випромінювачі в 1 см2 ближнє поле становить близько 2 см в довжину при 1 МГц.
При 3 МГц ближнє поле в три рази довше, т. К. Довжина хвилі пропорційно коротше.
Оскільки глибоке вплив ультразвуку обмежена, терапевтичний вплив спостерігається головним чином в ближньому полі.
Необхідно пам'ятати про те, що в зоні Френеля явища інтерференції спостерігаються в ультразвуковому промені, що призводить до його неоднорідності. Дані явища інтерференції можуть викликати піки інтенсивності в 5 - 10 разів вище, ніж встановлена величина - в деяких випадках навіть в 30 разів вище.
Це неоднорідне поведінку звукового пучка виражається у вигляді Коефіцієнту Неоднорідності Луча (BNR).
Теоретично BNR не може бути менше 4, т. Е. Завжди слід допускати піки інтенсивності щонайменше в 4 рази вище встановленої величини. Для якісно вироблених випромінювачів BNR становить від 5 до 6 залежно від конструкції. Необхідно вказувати BNR на випромінювачі.
З метою безпеки під час лікування випромінювач завжди повинен бути в русі, щоб ультразвукова енергія розподілялася правильно. Не можна допускати обертання випромінювача в одному положенні, так як піки інтенсивності в звуковому пучку зазвичай розташовані симетрично до поздовжньої осі випромінювача (так звана осьова симетрія). Обертання випромінювача викликає піки інтенсивності в одному і тому ж місці, що призводить до передозування.
За допомогою підводного методу можна обійти ближнє поле, зберігши достатню відстань від тіла (див. Довжину ближнього поля), в залежності від розміру випромінювача. Тоді в воді будуть спостерігатися явища інтерференції ближнього поля. Недоліком при цьому буде більший діаметр ультразвукового променя в далекому полі, який викликає зменшення енергії на см2. Ці аспекти слід брати до уваги при розрахунку дози. При звичайному застосуванні ультразвукової терапії не буде відбуватися повного відображення, оскільки граничний кут настільки великий, що він не повинен перевищуватися при нормальних умовах.
Розбіжність ультразвукового променя Расходимость ультразвукового променя спостерігається тільки в далекому полі.
Розбіжність визначається кутом розбіжності (а) (див. Рис. 1.3) відповідно до формули: sin a = 1.22 l / D, де: l = довжина хвилі ультразвуку D = діаметр випромінювача.
Таблиця 1.4 Кути розбіжності при 1 і 3 МГц для різних випромінювачів.
Раніше зазначалося, що ближнє поле коротше для малого випромінювача, тому розбіжність відбувається раніше і ультразвукова енергія розподіляється на велику область. Ясно, що розбіжність ультразвукового променя буде явно менше при 3 МГц.
Ультразвукова хвиля за своєю природою поздовжня, т. Е. Напрям поширення той же, що і напрямок коливання. Поздовжні хвилі вимагають для поширення пружну середу. В принципі, кожна середа пружна за винятком вакууму.
Поздовжні пружні хвилі (звукові хвилі) викликають стиснення і розширення середовища на половині шляху довжини хвилі (полуволне), що призводить до зміни тиску в середовищі.
У цьому контексті середовище є як каталізатором, так і тканинами організму, в яких поширюється ультразвукова енергія.
Вона виражається відношенням: l х f = c, де: l = довжина хвилі (м) f = частота (Гц) c = швидкість поширення (метрів / секунду) Оскільки частота апарату встановлена, а швидкість поширення визначається середовищем, то довжина хвилі також залежить від останньої.
У м'яких тканинах і в воді довжина хвилі при 1 МГц становить близько 1.5 мм, а в кістковій тканині - близько 3 мм. Вплив на швидкість поширення в тканинах при 3 МГц незначне. Таким чином, в м'яких тканинах лінійне зменшення довжини хвилі становить близько 0.5 мм, а в кістковій тканині - близько 1 мм.
Таблиця 1.5. Дослідження різної середовища і її швидкості поширення (с), щільності (r) і довжини хвилі (l) для ультразвуку при частоті 1 МГц і 3 МГц.