Ультразвук является разновидностью механической энергии и представляет собой механические колебания упругой среды частотой более 16 кГц, которые не воспринимаются человеческим ухом. Эти колебания передаются в виде продольных волн, которые вызывают попеременное сжатие и разрежение среды или вещества. Чем больше мощность передаваемой энергии, тем больше амплитуда отклонений частиц среды от исходного состояния. Расстояние, включающее в себя одну область сжатия и одну область разрежения, составляет длину волны, которая будет обратно пропорциональна частоте колебаний.
Ультразвуковые волны низких частот распространяются сферически. По мере увеличения частоты колебаний и, соответственно этому, уменьшения длины волны, пучок ультразвуковых волн становится прямолинейнее. Прямолинейность распространения ультразвуковых волн высокой частоты (800–3000 кГц) обусловливает их применение в физиотерапии. Эти волны распространяются параллельно друг другу, их можно сконцентрировать на ограниченном участке.
Поглощение ультразвуковых волн в разных тканях различно. Например, коэффициент поглощения ультразвука для костной ткани в 12–15 раз выше по сравнению с мышечной тканью. В целом чем выше частота колебаний, тем интенсивнее поглощение, тем меньше глубина проникновения. Ультразвук высоких частот интенсивно поглощается воздухом. Малейшие его прослойки между излучателем и поверхностью кожи задерживают ультразвуковые волны. В связи с этим при лечебном воздействии используют безвоздушные контактные среды: вазелиновое масло, глицерин, ланолин. В тех случаях, когда невозможен плотный контакт между излучателем ультразвука и поверхностью кожи (область кисти, стопы), проводят дистанционное воздействие через воду с зазором 1–2 см.
Для получения ультразвука используется обратный пьезоэлектрический эффект. Под пьезоэлектрическим эффектом понимают явление электрической поляризации кристаллов, вызываемое их механической деформацией: сжатие, растяжение, изгиб, кручение. Такими свойствами обладают кристаллы кварца, титаната бария, сегнетовой соли и другие. С другой стороны, при помещении этих кристаллов в переменное электрическое поле они сжимаются и растягиваются в зависимости от направления поля. Частота полученных механических колебаний соответствует частоте колебаний электрического поля. Таким образом, аппарат для получения ультразвука состоит из генератора высокой частоты и ультразвукового излучателя (вибратора, аппликатора), в который помещена пластинка кварца или титаната бария.
Основные биофизические процессы в тканях связаны с тремя основными эффектами ультразвука: механическим (механико-динамическим), физико-химическим и термическим.
Механическое действие проявляется на клеточном и субклеточном уровнях. Воздействие ультразвуком большой интенсивности приводит к разрыву ткани с образованием микроскопических полостей, время существования которых соизмеримо с периодом ультразвуковых колебаний. Механическое действие ультразвука малой интенсивности, используемой в физиотерапии, заключается в вибрационном микромассаже тканей. При этом в клетках и тканевых структурах усиливаются процессы диффузии и осмоса.
Физико-химическая активность ультразвука связана со сложными электронно-квантовыми явлениями на молекулярном уровне. Движение молекул ускоряется, усиливается образование ионов. В тканях увеличивается количество свободных радикалов, активируется образование биологически активных веществ и окислительно-восстановительные реакции, повышается дисперсность коллоидов клеток. В терапевтических дозах ультразвук является катализатором биохимических реакций.
Термический эффект связан с превращением механической энергии в тепловую, то есть речь идет об эндогенном тепле. Тепло выделяется прежде всего в тканях, интенсивно поглощающих ультразвук: нервная ткань, кости. Происходит нагрев всей ткани — объемное нагревание, тепло выделяется также на границе двух сред разной акустической плотности — структурное нагревание. Поскольку в физиотерапии используются небольшие интенсивности ультразвука, заметного повышения температуры ткани во время процедуры не наблюдается. Тепловой эффект в данном случае играет второстепенную роль.
Основные физиологические реакции и лечебное действие
В зависимости от применяемой дозы можно наблюдать повреждающее, угнетающее и стимулирующее действие ультразвука. В физиотерапии используют дозы, которые вызывают стимулирующий эффект, не вызывают деструктивных изменений в тканях. Следует иметь ввиду, что дозы, обеспечивающие стимулирующее действие, очень близки к дозам, вызывающим угнетение функции. Лечебную процедуру легко передозировать.
Глубина проникновение в ткани ультразвука частотой 800–1000 кГц оценивается в 5–6см, частотой 2400 кГц — в три раза меньше. Лучше всего ультразвук проникает в жировую ткань, задерживается мышечной и нервной. Значительное количество ультразвука поглощается на границе раздела тканей с различной акустической плотностью. От костей отражается до 60% падающей на них энергии ультразвука. В небольших, подпороговых дозах ультразвук может проникнуть на глубину до 20 см, о чем свидетельствуют данные визуализации отраженных с этой глубины волн. Этот факт используется в ультразвуковой диагностике.
Физиологические ответные реакции, связанные с основными биофизическими эффектами, тесно переплетаются и взаимодействуют. В терапевтических дозах ультразвук оказывает в целом стимулирующее влияние на функцию клеток. В начальной фазе воздействия наблюдается набухание митохондрий, отклонения в структуре матрикса, структура клеточной формы становится размытой. Раздражение клетки приводит к активации ее жизнедеятельности, усилению дыхательной активности митохондрий. B целом наблюдается эффект биологической стимуляции, который держится в течение нескольких часов после однократного воздействия. Более высокие дозы вызывают резкие изменения клеточных микроструктур, подавляют активность клетки, появляются признаки повреждающего действия.
При воздействии ультразвуком на соединительную ткань наблюдается омоложение ее клеточных и волокнистых структур. Появляются клетки с обильно представленной протоплазмой, в основном веществе возрастает количество эластических волокон и угнетается коллагенообразование. При воздействие на избыточную соединительную ткань с измененной структурой ультразвук оказывает разволакнивающее действие, что делает рубец более эластичным.
Ультразвук малых интенсивностей ускоряет регенерацию поврежденного нервного волокна, снижает чувствительность рецепторов, что проявляется обезболивающим действием. Ультразвук действует на рецепторный аппарат кожи, не вызывая заметных субъективных ощущений. Наиболее чувствительна к его воздействию кожа лица и живота. Воздействие на кожные рецепторы определенных рефлексогенных зон приводит к общим ответным реакциям, которые реализуются через высшие вегетативные центры, гипоталамо-гипофизарную систему. По этому механизму действия ультразвуковая терапия повышает лабильность нервных центров и адаптационно-трофические функции всего организма. В некоторых лечебных процедурах используется это общее действие ультразвука.
Основные показания к применению
- Спаечные и рубцовые процессы (ожоговая травма, перивисцеральные осложнения при язвенной болезни, воспалительные заболевания женской половой сферы).
- Дегенеративно-дистрофические заболевания суставов конечностей и позвоночника.
- Воспалительные заболевания и травматические поражения опорно-двигательного аппарата, поражение периартикулярных тканей.
- Воспалительные заболевания ЛОР — органов, женской и мужской половых сфер.
- Заболевания периферической нервной системы, включая поражения лицевого и тройничного нервов.
- Язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, бронхиальная астма (воздействие с соответствующих рефлексогенных зон).
Основные противопоказания к применению
- Резко выраженные функциональные расстройства центральной нервной системы.
- Тромбофлебит (в зоне воздействия).
- Нарушения ритма сердца.
- Воздействие на область крупных сосудов, головной мозг, выступающие костные поверхности.
Дозировка:
- По интенсивности воздействия (от 0,05 до 1,2 Вт/ кв. см.).
- По режиму воздействия (непрерывный или импульсный).
- По длительности процедуры (от 2 до 6 минут на одно поле, при воздействии на несколько полей суммарное время до 15 минут).
- По площади облучения (одно поле не более 250 кв. см., в первый день не более двух полей, в последующие дни — до пяти полей).
- По кратности проведения процедур (ежедневно или через день).
- По количеству процедур на курс лечения (от 6 до 14).
