Léčebný ultrazvuk

1. Léčebný ultrazvuk Vratislav Fabián 15.3.2010

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

3. Generování ultrazvuku • Mechanické generátory • Píšťaly • Malý výkon • Nízké frekvence

4. 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

5. 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

6. 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)

7. Zvuk • mechanické kmitání • 20Hz až 20kHz – slyšitelný zvuk • 0,7Hz až 20Hz – infrazvuk • 20kHz až stovky MHz- ultrazvuk

8. Rychlost šíření zvuku E … Youngův modul pružnosti (ocel cca 5100 m/s) K … modul obj. pružnosti (voda cca 1500 m/s)

9. Rychlost šíření zvuku

10. Rychlost zvuku ve vzduchu

11. 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.

12. Ultrazvuková hlavice • Využívá se blízké pole • Velikost blízkého pole určíme ze vztahu: • Úhel: Rozman

13. 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

14. Účinky ultrazvuku • Jsou způsobeny absorpcí zvukové energie v tkáni • Absorpce závisí na kmitočtu, intenzitě a době trvání

15. 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

16. 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

17. 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,

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

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

20. 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

21. 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

22. 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

23. Léčebný ultrazvuk Rozman

24. Léčebný ultrazvuk

25. 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

26. 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

27. Měření ultrazvuku - Metoda vážení síly vlnění (záření) Skripta: Dobiáš, Fabián – Použití tech…

28. Aplikace ultrazvuku • Dentální ultrazvuk • Frekvence 20 až 50 kHz • Vysoká hustota toku akustické energie – magnetostrikční zdroj • Vznik kavitace – odstraňování zubního kamene

29. 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

30. 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

31. Ledvinové kameny • 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 močovékameny tvořené fosfátem hořečnato-amonnýmcystinové 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 dehydrataceUrátové kameny (z kyseliny močové): • nadměrná hladina kyseliny močové v krvi - při dně • dehydrataceKameny 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

32. Litotripsie - ESWL • DORNIER MedTech www.dornier.com

33. Litotripsie - ESWL • DORNIER MedTech

34. 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

35. 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

36. 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

37. Inhalátory Rozman

38. Inhalátory www.omron.com