Léčebný ultrazvuk Vratislav Fabián 15.3.2010

Zvuk Generování ultrazvuku Biologické účinky ultrazvuku Aplikace ultrazvuku Terapeutický ultrazvuk Čistící ultrazvuk Litotripsie Rázová vlna

Generování ultrazvuku Mechanické generátory Píšťaly Malý výkon Nízké frekvence

Generování ultrazvuku 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

Generování ultrazvuku 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 zvuku Prostředí Rychlost zvuku c (m/s) Vzduch 0°C 332 344 Vodík 1270 Voda 13°C 1441 Voda 20°C 1484 Led 0°C 3200 Guma 1440 Ocel 5000 Sklo 6000

Rychlost zvuku ve vzduchu Effect 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 1.317 432.0 331.3 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 akustické Energie 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 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. Rozman Navrátil, Rosina: Medicínská biofyzika,

Fyzikálně chemické a disperzní Excitace molekul díky ultrazvukovým kmitům – urychlení chemických reakcí Příprava jemných suspenzí, emulzí aerosolů (ultrazvukové inhalátory) Navrátil, Rosina: Medicínská biofyzika

Chemické a elektrochemické Depolymerizace některých vysoko-molekulárních látek – ve vodném prostředí vznik volných radikálů Navrátil, Rosina: Medicínská biofyzika

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

Léčebný ultrazvuk Rozman

Léčebný ultrazvuk

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 ledvinových nebo 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 http://diagnozy.doktorka.cz 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 močové kameny tvořené fosfátem hořečnato-amonným cystinové 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