Ультразвуковая терапевтическая аппаратура

  Ультразвуковая терапевтическая аппаратура 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Оглавление 

Введение……………………………………………………………………….3

      1.Биофизическая характеристика ультразвука………………………….4

      2.Механизмы физиологического и лечебного действия ультразвука…7

      3.Ултьразвуковая терапевтическая аппаратура………………………..10

      4. Методика и техника ультразвуковой терапии………………………14

     5.Показания и противопоказания для ультразвуковой терапии………17 

Заключение…………………………………………………………………...19

Список используемой литературы………………………………………….20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Введение 

        Ультразвуковая терапия - это применение ультразвука с лечебной целью. В основе ультразвуковой терапии лежит специфический характер взаимодействия ультразвука с биологическими тканями.

        Много лет назад исследователи заметили, что пораненное ухо кролика быстрее заживает, если три раза по 5 минут обработать его ультразвуком с частотой, слегка превышающей порог чувствительности (т.е. > 20 кГц). В тканях при этом увеличивается обмен веществ, усиливается синтез белков и нуклеиновых кислот, повышается проницаемость клеточных мембран. Все эти изменения усиливают регенерацию.

       В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получило очень широкое распространение. Ультразвук является одним из наиболее популярных методов лечения в классической медицинской физиотерапии, где он зарекомендовал себя как один из самых эффективных и безопасных методов воздействия при многих заболеваниях. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Биофизическая характеристика ультразвука

     Ультразвук -- это довольно обширная область механических колебаний, лежащих за пределами порога слышимости человеческого уха (от 16 кГц до 1000 МГц). Графически он изображается в виде синусоиды, положительные полуволны которой соответствуют сжатию в среде, а отрицательные -- ее разрежению.

Рис. 1. Ультразвуковая волна (сгущение и разрежение частиц вещества).

        В медицине для целей терапии применяется ультразвук относительно высокой частоты порядка 800-- 3000 кГц, который получается с помощью так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта.

     Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что во многих кристаллах (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) под действием электрического поля происходит некоторое взаимное смещение полярных групп атомов, составляющих основную структуру вещества, что вызывает соответствующее изменение их размеров.

     Если к торцовым поверхностям пластинки, вырезанной определенным образом из кристалла кварца, с помощью электродов приложить переменное электрическое напряжение, то толщина пластинки будет поочередно уменьшаться и увеличиваться с частотой приложенного напряжения.

     При уменьшении толщины пластинки в прилегающих слоях окружающей среды образуется разрежение, а при увеличении -- сгущение частиц среды.

     Таким образом, в результате периодического изменения толщины пластинки, называемой пьезоэлектрическим преобразователем, в среде возникает ультразвуковая волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном поверхности пластинки (рис. 2). 

Рис. 2. Пьезоэлектрический эффект (схема).

     Ультразвуковые волны подчиняются тем же законам, что и звуковые волны. Они способны отражаться от границ разнородных сред, обладают свойствами фокусирования, дифракции и интерференции. Если акустическое сопротивление сред отличается резко, то отражение и преломление ультразвука сильно возрастают. Так происходит на границе биологических тканей и воздуха. К тому же, воздух сильно поглощает ультразвук. Отсюда вытекает основное и важнейшее требование к методике ультразвуковой терапии -- обеспечение безвоздушного контакта ультразвукового излучателя с подвергающимся воздействию участком тела. Для этих целей используют так называемые контактные среды: вазелин, глицерин, ланолин, дегазированную воду или их смеси.

      Отражение ультразвуковых волн зависит и от угла их падения на зону воздействия. Чем больше этот угол отклоняется от перпендикуляра, проведенного к поверхности среды, тем больше коэффициент отражения. Поэтому при проведении процедуры ультразвуковой излучатель должен прикасаться к коже всей своей поверхностью, так как только в этом случае возможна эффективная передача энергии тканям.

     Поглощение ультразвука патологическими тканями зависит от их акустических свойств и частоты ультразвуковых колебаний. Интенсивность ультразвука частотой 800--900 кГц уменьшается примерно вдвое в мягких тканях на глубине 4--5 см, а при частоте около 3000 кГц -- на глубине 1,5--2 см. Жировая ткань поглощает ультразвук примерно в 4 раза, мышечная -- в 10 раз, а костная -- в 75 раз сильнее, чем кровь. Наиболее сильное поглощение ультразвука наблюдается на границе тканей, обладающих разными акустическими свойствами (кожа -- подкожная клетчатка, фасция -- мышца, надкостница -- кость). Поглощение ультразвука заметно меняется при изменении состояния ткани в связи с развитием в ней патологического процесса (отек, инфильтрация, фиброз и др.)¹.

     Важнейшими физическими характеристиками ультразвука, наиболее часто учитываемыми при его лечебном использовании, считаются следующие:

     -- частота, указывающая на число полных колебаний частиц среды в единицу времени и выражающаяся обычно в килогерцах (кГц); аппараты для ультразвуковой терапии сегодня работают в основном на фиксированных частотах (880; 2640 кГц и др.);

     -- сила (или интенсивность) ультразвука, под которой понимают энергию, проходящую за 1 с через площадь в 1 см²; чаще в медицине ее выражают в Вт/см² (1 Вт/см² = 1 эрг/(с·см²)); с лечебной целью применяют ультразвук интенсивностью от 0,05 до 1,0--1,2 Вт/см²;

     -- амплитуда смещения (амплитуда ультразвуковой волны), которая указывает на максимальное отклонение частиц среды от положения равновесия: чем она больше, тем более значительные изменения возникают в тканях;

     -- скважность, которая является отношением периода следования импульсов (в отечественных аппаратах он равен 20 мс) к длительности импульса (в отечественных аппаратах она равна 2,4 и 10 мс, а следовательно, скважность равна соответственно 10,5 и 2); чем выше скважность, тем меньше нагрузка на организм больного.

     2. Механизмы физиологического и лечебного действия ультразвука 

     На организм человека при проведении ультразвуковой терапии действуют три фактора: механический, тепловой и физико-химический.

     Механическое действие ультразвука, обусловленное переменным акустическим давлением, вызывает микровибрацию, своеобразный "микромассаж" тканей, что приводит к изменению функционального состояния клеток: повышается проницаемость клеточных мембран, усиливаются процессы диффузии, изменяются кислотно-щелочное равновесие, пространственное взаимоотношение субмикроскопических структур в клетке.

        Термическое действие ультразвука связано, с одной стороны, с переходом механической энергии в тепловую, а с другой - интенсификацией биохимических процессов. Эндогенное тепло, образующееся в тканях, распространяется неравномерно, оно больше проявляется в плотных тканях и пограничных слоях. Повышение температуры в тканях способствует расширению кровеносных и лимфатических сосудов, изменению микроциркуляции. В результате этого активируются тканевые обменные процессы, проявляется противовоспалительное и рассасывающее действие ультразвука.

     Благодаря физико-химическому воздействию ультразвука повышается интенсивность тканевых окислительно-восстановительных процессов, увеличивается образование биологически активных веществ - гепарина, гистамина, серотонина и др.

     Действие всех трех факторов тесно взаимосвязано. В формировании ответных реакций организма участвуют и рефлекторные механизмы (неврогенный фактор). Биологическое действие ультразвука зависит от его дозы, которая может быть для тканей стимулирующей, угнетающей или даже разрушающей.

     Наиболее адекватными для лечебно-профилактических воздействий являются небольшие дозировки ультразвука (до 1,2 Вт/см²), особенно в импульсном режиме. Они способны вызывать болеутоляющее, антиспастическое, сосудорасширяющее, рассасывающее, противовоспалительное, десенсибилизирующее действие. При их применении в зоне воздействия активируется крово- и лимфообращение, повышается фагоцитоз, активируются механизмы общей и иммунологической реактивности организма, ускоряются процессы репаративной регенерации, стимулируются функции эндокринных органов, прежде всего надпочечников.

     Отмечаются гипотензивный и бронхолитический эффекты, нормализация функции внешнего дыхания, улучшение моторной, эвакуаторной и всасывательной функций желудка и кишечника, увеличение диуреза. Ультразвук оказывает «разволокняющее» действие на уплотненную и склерозированную ткань, в связи с чем он с успехом используется для лечения рубцовых и спаечных процессов после оперативных вмешательств и воспалительных заболеваний.

     Одним из методов лечебного использования ультразвука является ультрафонофорез лекарственных веществ. Он представляет собой сочетанное действие ультразвука и лекарственных веществ, проникающих через кожу и слизистые оболочки во время воздействия ультразвуковых колебаний.

     Благодаря способности ультразвука повреждать клеточные оболочки некоторых патогенных микроорганизмов, в особенности лептоспир, можно говорить об его бактерицидном действии.

     Формирующиеся под влиянием ультразвука сложные тканевые и эндокринные изменения в организме координируются и регулируются высшими отделами ЦНС. Вообще нервная система наиболее чувствительна к ультразвуку. Малоинтенсивные воздействия вызывают оживление окислительно-восстановительных процессов в нейронах, повышают синтез АТФ, улучшают утилизацию гликогена и поглощение нервными клетками кислорода, снижают чувствительность рецепторов. Ультразвук ускоряет регенерацию поврежденного периферического нерва, оказывает нормализующее влияние на динамику основных нервных процессов и реактивность нервной системы.   

     В целом можно подчеркнуть, что происходящие под влиянием ультразвука многообразные изменения со стороны различных органов и систем носят компенсаторно-адаптивный характер и обусловливают повышение неспецифической резистентности организма и его устойчивость к неблагоприятным факторам среды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Ультразвуковая терапевтическая аппаратура 

     В физиотерапевтической практике для ультразвуковой терапии используются в основном отечественные унифицированные ультразвуковые терапевтические аппараты четырех серий:

1. «УЗТ-1» («УЗТ-1.01», «УЗТ-1.02», «УЗТ-1.03» и др.). Работают на частоте 880 кГц.
2. «УЗТ-3» («УЗТ-3.01», «УЗТ-3.02», «УЗТ-3.03», «УЗТ-3.06» и др.). Работают на частоте 2640 кГц.
3. «УЗТ-13» или «Гамма» («УЗТ-13.01», «УЗТ-13.02» и др.). Эти аппараты позволяют получать две частоты: 880 и 2640кГц.
4. «УЗНТ-22/44» или «Барвинок Г». Генерируют низкочастотные колебания частотой 22/44 кГц.

     Аппараты работают в непрерывном и импульсном режимах и могут комплектоваться различным набором специализированных ультразвуковых излучателей (тип ИУТ), что отражается в его названии соответствующей буквой. Например, наличие в аббревиатуре «УЗТ-1.01Ф» буквы "Ф", указывает на преимущественное применение аппарата в области терапии, неврологии и др., буквы "С" -- в стоматологии, буквы "У" -- в урологии, буквы "Г" -- в гинекологии, буквы "Л" -- в оториноларингологии.

     Кроме них в лечебной практике используются импортные аппараты импульсной ультразвуковой терапии "Sonostat", "Sonopuls", "Sonotur", "ЕECOSCAN" и др.

     В основе генерации ультразвука в терапевтических аппаратах лежит обратный пьезоэлектрический эффект, то есть способность пьезокристаллов совершать механические колебания под влиянием высокочастотного переменного электрического поля.

     Все аппараты для ультразвуковой терапии имеют высокочастотный регенератор электрического тока с блоком питания и ультразвуковой излучатель, в котором заложена пластинка пьезоэлемента. Площадь и форма ультразвукового излучателя могут быть разными (рис.3). 
 

     Рис. 3. Излучатели ультразвуковых терапевтических аппаратов. 

     Одной из современных моделей является портативный аппарат «УЗТ-1.01» (рис. 4), работающий от сети переменного тока с напряжением 220 В, не требующий заземления. Он генерирует ультразвуковые колебания с частотой 880 кГц в непрерывном и импульсном режимах (длительность импульсов 2,4 и 10 мс). В комплекте к аппарату прилагаются 2 излучателя площадью 1 и 4 см² и футляр с гнездами для излучателей, шпателя и стаканов для медикаментов. 
 

     Рис 4. Аппарат «УЗТ-1.01Ф»

Рис. 4. Панель управления аппарата «УЗТ-1.01».

      а - гнездо для подключения кабеля излучателя;

      б - индикаторная лампочка высокого напряжения;

      в - индикаторная лампочка напряжения сети;

      г - клавиша включения в сеть;

      д - клавишные переключатели излучателей;

     е - клавишные переключатели интенсивности ультразвуковых колебаний (всего пять клавиш, соответствующих интенсивности 0,05; 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 Вт/см²);

      ж - переключатель режима работы (непрерывный, импульсный);

      з - процедурные часы (в минутах). 

                Аппарат для лечения ультразвуком состоит из генератора электрических колебаний, к колебательному контуру которого подключен пьезоэлектрический преобразователь (излучатель). Преобразователь выносится в отдельную головку, соединенную кабелем с аппаратом.

Рис.5. Схема головки аппарата для ультразвуковой терапии. 

     Головка, схематически показанная в разрезе на рис. 5, состоит из цилиндрического металлического корпуса 4, на основании 1 которого расположен пьезоэлектрический преобразователь -- пластинка 6. Пластинка удерживается с помощью держателя 3 и пружины 7. Под держателем всегда имеется тонкая прослойка воздуха, поэтому задней поверхностью преобразователя ультразвук не излучается. Амплитуда колебаний пластинки, а следовательно интенсивность ультразвуковой волны, распространяющейся от передней поверхности преобразователя, будут максимальны при совпадении собственной резонансной частоты пластинки с частотой генератора. Это условие выполняется, если толщина пластинки равна нечетному числу полуволн (при частоте 880 кГц толщина кварцевой пластинки, равная одной полуволне, составляет около 3,26 мм)².

     Основание 1 крепится к корпусу с помощью накидной гайки 5. Для того чтобы ультразвуковая волна проходила без ослабления через основание (резонатор), толщина его должна составлять целое число полуволн (обычно одну или две).

     Корпус головки укреплен в ручке 2, с помощью которой ее держат во время процедуры. Внутри ручки проходит питающий провод от генератора. Провод через втулку 8 соединен с держателем 3, который имеет электрический контакт с преобразователем, вторым электродом служит корпус головки, к которому присоединяется экранирующая оплетка питающего кабеля. 
 
 
 
 

4. Методика и техника ультразвуковой терапии 

     Различают следующие методики ультразвуковой терапии:

      * лабильная;

      * стабильная;

      * подводная.

      Методика воздействия чаще лабильная, когда излучатель со скоростью 1--2 см/с передвигают по поверхности или на расстоянии 1--2 см над поверхностью (при озвучивании через воду) тела, совершая одновременно продольные и круговые движения. При стабильном озвучивании излучатель устанавливают неподвижно над очагом поражения.

     При проведении процедур ультразвуковой терапии особенно большое внимание должно уделяться обеспечению хорошего акустического контакта между головкой и телом больного. Из-за значительного различия плотностей воздуха и твердых тел, а также разницы в скоростях распространения ультразвука в этих средах на границе твердого тела с воздухом происходит практически полное отражение ультразвуковой волны. Поэтому между головкой и телом больного не должно быть воздушных прослоек. Для этого поверхность облучаемого участка тела покрывают слоем промежуточной среды, обычно вазелинового масла, заполняющего все возможные воздушные промежутки между головкой и телом.                                                            

     Рис. 6. Контактное воздействие ультразвуком.

                а - лабильный метод воздействия; б - стабильный метод воздействия.

     На поверхности тела сложной формы, например, стопу, воздействие ультразвуком производится через воду в ванне.

     В ванну с теплой водой помещают конечность и излучатель. Излучатель или располагается неподвижно на небольшом расстоянии от поверхности тела, или его медленно и плавно перемещают над областью воздействия. Если нужно осуществить воздействие снизу, то на дне ванны устанавливают плоский металлический отражатель, направляющий волну излучателя на облучаемую поверхность. 

Рис. 7. Воздействие ультразвуком через воду.

            а - лабильный подводный метод;      б - стабильный подводный метод. 

     Интенсивность ультразвука при воздействии варьирует от 0,05--0,1 до 1--1,2 Вт/см². Различают следующие дозы:

     - малые дозы -- 0,05-- 0,4 Вт/см²,

     - средние -- 0,5--0,8 Вт/см²,

     - большие -- 0,9--1,2 Вт/см².³

     Чаще используют малые или средние интенсивности. При стабильном озвучивании доза не превышает 0,6 Вт/см², при озвучивании через воду интенсивность увеличивается в 1,5--2 раза.

     Режим генерации может быть непрерывным и импульсным (длительность импульсов 10, 4 и 2 мс). Импульсный режим, как более щадящий, используется для воздействия на сегментарные зоны, в педиатрической и гериатрической практике, при сильных болях, в острый период заболевания. Продолжительность воздействия на 1 поле -- от 1 до 3--5 мин. Общее время воздействия за одну процедуру составляет 10--15 мин. Курс лечения состоит из 10--15 процедур, проводимых ежедневно или через день. При необходимости курс ультразвуковой терапии повторяют через 2--3 мес.

            В процессе эксплуатации должен производиться периодический контроль калибровки шкалы регулятора интенсивности. Для этого с помощью специального прибора измеряется выходная ультразвуковая мощность аппарата. По известным значениям мощности и рабочей площади излучателя может быть определена интенсивность ультразвуковых колебаний.

             Измерения мощности основаны на том, что распространяющаяся ультразвуковая волна оказывает постоянное давление на поверхность тела, препятствующего ее распространению. Величина этого давления при полном отражении от препятствия прямо пропорциональна интенсивности и обратно пропорциональна скорости распространения ультразвука. Несмотря на то, что оказываемое волной давление очень невелико (при максимальных терапевтических интенсивностях в воде или тканях тела - десятитысячные доли атмосферы), его можно измерить чувствительными приборами, которые градуируются в величинах излучаемой источником ультразвука мощности.

     5. Показания и противопоказания для ультразвуковой терапии  

     Основными показаниями являются:

     - неврологические проявления остеохондроза позвоночника (корешковые и рефлекторно-тонические синдромы, миелопатия и др.);

       - последствия заболеваний и травм периферической нервной системы, нейропатии, невралгии;

     - травмы позвоночника и спинного мозга, заболевания и последствия травм суставов, мышц, сухожилий, сумочно-связочного аппарата;

     - хронические неспецифические воспалительные заболевания бронхов и легких (хронический бронхит, хроническая пневмония, бронхиальная астма);

     -профессиональные заболевания легких, туберкулез легких и внелегочных локализаций (за исключением активного прогрессирующего туберкулезного процесса);

     - заболевания органов пищеварения (хронический гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, хронический холецистит, дискинезия кишечника, хронический гепатит);

     - заболевания кожи;

     - заболевания ЛОР-органов;

          - заболевания и последствия операций и травм глаза;

     - хронические воспалительные заболевания женских и мужских половых органов;

     - стоматологические заболевания;

     - послеоперационные и постинъекционные инфильтраты, мастит, гидроаденит, келоидные рубцы, начальные стадии облитерирующих заболеваний сосудов конечностей, синдром Рейно и др.

            Противопоказания:

      1) дисфункции эндокринных органов

      2) злокачественные новообразования

      3) кровотечения

      4) лихорадочные состояния

      5) ИБС, стенокардия, атеросклероз

      6) беременность

      7) органические поражения ЦНС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

       Механизм терапевтического действия ультразвука многообразен.

      При правильной дозировке ультразвук оказывает болеутоляющее, рассасывающее, противовоспалительное, спазмолитическое действие, он стимулирует крово- и лимфообращение, процессы регенерации, улучшает трофическую функцию тканей. Благодаря этому ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, в артрологии, дерматологии, отоларингологии и др.

     Ультразвуковая терапия постоянно пополняется новыми методами. Не стоит на месте и аппаратная реализация ультразвуковой терапии. Например, универсальный ультразвуковой терапевтический аппарат с микропроцессорным управлением «УЗТ-1.07Ф» выпускается взамен существующей серии приборов «УЗТ-1.01Ф», «УЗТ-1.02С», «УЗТ-1.03У», «УЗТ-1.04» и выполняет все их функции, работает с любым из восьми излучателей без дополнительной настройки.

     Аппарат «УЗТ-1.07Ф» предназначен для лечения ультразвуком различных заболеваний периферической нервной системы опорно-двигательного аппарата, пародонтоза, глоссальгии, артрозоартритов, келоидных и послеоперационных рубцов лица и шеи, урологических заболеваний типа хронического пиелонефрита, цистита, хронического простатита, мочекаменной болезни, травматических катаракт, гемофтальма, частичной атрофии зрительного нерва, пигментной дегенерации сетчатки, рубцовых заболеваний век, мойбомиитов, холязионов, склоритов.