Физиотерапевтическое применение ультразвука

Применение ультразвука существенно обогатило арсенал физиотерапевтических методов. Использование ультразвука позволило не только успешно бороться с некоторыми болезнями, но и повышать жизнеспособность и сопротивляемость здорового организма неблагоприятным внешним условиям.

Применение ультразвука, как, впрочем, и других лечебных воздействий, требует дозировки. При слишком низких интенсивностях и коротком времени воздействия ультразвук может оказаться неэффективным, а интенсивное и длительное воздействие может обусловить весьма существенные и не обязательно желательные изменения в организме.

Терапевтический ультразвук может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей (0,125—3,0 Вт/см2 SATA) — неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях (>5Вт/см2) основная цель — вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях.

Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе — ультразвуковую хирургию.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ

НАГРЕВ

Высокий коэффициент поглощения ультразвука в тканях с большими молекулами обусловливает заметное нагревание коллагено-содержащих тканей, на которые чаще всего и воздействуют ультразвуком при физиотератевтических процедурах.

- Увеличение растяжимости коллагеносодержащих тканей

Основной фактор, который часто препятствует восстановлению мягкой ткани после ее повреждения, — это контрактура, возникающая в результате повреждения и ограничивающая нормальное движение. Слабое прогревание ткани может повысить ее эластичность. Рубцовая ткань также может стать более эластичной под воздействием ультразвука.

- Повышение подвижности суставов

Амплитуда движений суставов в случае контрактуры может быть увеличена путем их нагрева. Для нагрева сустава, окруженного значительным слоем мягких тканей, ультразвуковой способ наиболее предпочтителен, поскольку ультразвук лучше других форм диатермической энергии проникает в мышечную ткань.

- Болеутоляющее действие

Многие пациенты отмечают ослабление болей при тепловом воздействии на пораженные области. Обезболивающий эффект может быть как кратковременным, так и продолжительным. При некоторых заболеваниях применение ультразвука для уменьшения болей дает наилучшие результаты. Например, было обнаружено, что ультразвук ослабляет фантомные боли после ампутации конечностей, а также боли, вызванные образованием рубцов и невром. Механизмы болеутоляющего действия пока неясны; возможно, в них вносят вклад и нетепловые эффекты.

- Изменения кровотока

При локальном нагреве ткани часто отмечаются сосудистые реакции, проявляющиеся даже на некотором расстоянии от места воздействия. Кровоток в мышечной ткани увеличивается в 2-3 раза при ультразвуковом прогревании до температуры 40-45° С. Отмечается также, что при нагреве ультразвуком или электромагнитным излучением наблюдаются сходные эффекты. Эти изменения сохраняются около получаса после окончания процедуры. Местное расширение сосудов увеличивает поступление кислорода в ткань и, следовательно, улучшает условия, в которых находятся клетки. Возможно, именно этим объясняется терапевтический эффект, а также нередко наблюдаемое усиление воспалительной реакции.

- Уменьшение мышечного спазма

Прогревание может уменьшить мышечный спазм. По-видимому, это обусловлено седативным (успокаивающим) действием повышения температуры на периферические нервные окончания. Ультразвук также может быть использован для этой цели.

Степень физиологической реакции на прогревание зависит от большого числа факторов, включающих достигаемую температуру, время прогревания, размер прогреваемой области и скорость увеличения температуры. Ультразвук позволяет быстро нагреть строго определенную область. К анатомическим структурам, которые избирательно нагреваются ультразвуком, относятся богатые коллагеном поверхностные слои кости, надкостница, суставные мениски, синовиальная жидкость, суставные сумки, соединительные ткани, внутримышечные рубцы, мышечные волокна, оболочки сухожилий и главные нервные стволы.

В ряде случаев ультразвук может быть более эффективной формой диатермии, чем коротковолновые излучения, парафиновые аппликации и инфракрасное излучение.

НЕТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ

Если принимать во внимание только физиологические эффекты, то эти механизмы можно разделить на два класса: периодические и непериодические.

Периодические эффекты возникают из самой колебательной природы звукового поля и могут рассматриваться в качестве своего рода микромассажа, способствующего, например, рассасыванию спаек, образующихся в мягких тканях при их повреждениях.

По-видимому, главным непериодическим эффектом, приводящим к лечебному действию ультразвука, являются акустические течения. Они могут быть вызваны устойчивыми осциллирующими полостями или радиационными силами как внутри, так и вне клеток. Акустические течения могут влиять на среду около мембран, изменяя градиенты концентраций, воздействуя тем самым на диффузию ионов и молекул через мембраны.

ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

Ультразвук широко используется в физиотерапевтической практике. Первоначально он считался одним из способов теплового воздействия, конкурируя с грелками, микроволновым и радиочастотным излучением. Основной областью использования ультразвуковой терапии было лечение повреждений мягких тканей, хотя ультразвук применялся и для лечения суставов и костей.

Выяснение механизмов воздействия ультразвука стимулировало попытки физиотерапевтов изменить режимы воздействия так, чтобы лучше использовать предполагаемые достоинства нетепловых механизмов. При этом использовались малые интенсивности ультразвука и импульсные режимы работы. Из-за недостатка научно обоснованных, контролируемых клинических экспериментов при подборе режимов ультразвукового воздействия главенствовал эмпирический подход и практически каждая клиника использовала для этого свой «рецепт». Однако по мере того как физиотерапевты овладевали знаниями в области ультразвука, режимы лечения становились более обоснованными. Было бы неправильным слишком критично относиться к тому, как физиотерапевты выбирают параметры ультразвукового воздействия, поскольку необходимая им информация не всегда доступна. До сих пор неизвестно, какие интенсивности ультразвука наиболее эффективны в терапии.

ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ

Серийно выпускается большое разнообразие ультразвуковых медицинских приборов. Как правило, они имеют малый вес и достаточно портативны. Многие из приборов используют ультразвук средней по пространству интенсивности до 3 Вт/см2 и работают в частотном диапазоне 0,75—5 МГц. Используются либо непрерывный, либо импульсный режимы. Импульсные режимы выбираются главным образом в том случае, когда хотят использовать нетепловые эффекты. Более точно режимы подбираются эмпирически. Выбор несущей частоты определяется глубиной расположения объекта воздействия: более высокие частоты используются для воздействия на поверхностные области. Серийные генераторы обычно имеют две или три фиксированные рабочие частоты, часто с взаимозаменяемыми преобразователями, и дают возможность плавно или дискретно менять интенсивность. Большинство приборов обладают возможностью работать в одно- или двухимпульсных режимах. Наиболее часто используемые режимы 2 мс : 2 мс (сигнал : пауза) или 2 мс : 8 мс. Импульсные режимы обычно характеризуются либо отношением длительности сигнала к длительности паузы, либо коэффициентом заполнения - отношением длительности сигнала к периоду следования импульсов, выраженным в процентах. В любом случае для полного описания импульсного режима необходимо приводить длительность импульса. Все приборы обычно снабжены таймером, чтобы задавать длительность процедуры.

Существует несколько способов введения ультразвуковой энергии в обрабатываемую область. Наиболее распространенный способ - контактный, когда преобразователь прикладывается непосредственно к коже. В этом случае передача акустической энергии осуществляется через тонкий слой контактного вещества, акустический импеданс которого близок к импедансу кожи.

При лечении частей тела неудобных конфигураций, например колен или локтей, облучение можно проводить при погружении тела в ванну с водой.

Обычно в качестве контактных веществ используются легко стерилизуемые жидкости с подходящим акустическим импедансом, такие как минеральное или парафиновое масла. Используются и различные гели, мази. Их удобно использовать, поскольку в обычном состоянии они достаточно вязки, но под действием ультразвука разжижаются. Во время процедуры преобразователь может удерживаться в одном положении (режим стационарного излучателя) или непрерывно перемещаться над обрабатываемой областью (режим лабильный). При любой возможности необходимо избегать режима стационарного излучателя, поскольку возможно образование стоячих волн и «горячих точек», которые могут привести к локальным повреждениям.

Ультразвук в физиотерапии применяется главным образом при лечении повреждений мягких тканей, для ускорения заживления ран, для рассасывания отеков, для размягчения рубцов и во многих других случаях. Он применяется также при костных патологиях и нарушениях кровообращения.

Повреждения мягких тканей

Одно из наиболее распространенных применений ультразвука в физиотерапии — это ускорение регенерации тканей и заживления ран. Наибольшая скорость заживления наблюдается при облучении импульсным ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 SATP в режиме 2 мс : 8 мс (сигнал : пауза), но и непревывное облучение интенсивностью 0,1 Вт/см2 приводит к хорошим результатам. Облучение в импульсном режиме 1 мс : 79 мс интенсивностью 8 Вт/см2 приводит к увеличению пораженного участка. Все три испытываемых режима имеют одну и ту же среднюю по времени интенсивность. Облучение ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 в импульсном режиме 2 мс : 8 мс приводит к более быстрому заживлению раны, чем при интенсивности 0,25; 1,5; 2 или 4 Вт/см2 в том же режиме.

Известно, что ультразвук терапевтических интенсивностей может вызывать изменения в лизосомальных мембранах, тем самым ускоряя прохождение этой фазы.

Вторая фаза в регенерации ран — пролиферация или фаза разрастания. Клетки мигрируют в область поражения и начинают делиться. Образуется гранулированная ткань и фибробласты начинают синтезировать коллаген. Интенсивность заживления начинает увеличиваться, и специальные клетки, миофибробласты, заставляют рану стягиваться.

Третья фаза — восстановление. Эластичность нормальной соединительной ткани обусловлена упорядоченной структурой коллагеновой сетки, позволяющей ткани напрягаться и расслабляться без особых деформаций. В рубцовой ткани волокна часто располагаются нерегулярно и запутанно, что не позволяет ей растягиваться без разрывов. Это ведет к уменьшению растяжимости и эластичности рубца по сравнению с нормальной окружающей тканью. Есть доказательства, что рубцовая ткань, формировавшаяся при воздействии ультразвука, прочнее и эластичнее по сравнению с «нормальной» рубцовой тканью. Это показывает, что ультразвук влияет на расположение новообразующего коллагена и помогает процессу восстановления.

С некоторым успехом ультразвук используется для размягчения и увеличения эластичности рубцов и контрактур. Несмотря на достаточную универсальность этого эффекта, механизм воздействия в этом случае неясен; возможно, он связан с комбинацией умеренного нагрева и явления, описанного ранее в этой главе.

Считается, что ультразвук может быть полезен при рассасывании отеков, вызванных повреждениями мягких тканей. Механизм, ответственный за рассасывание опухоли, остался невыясненным. Возможно, он обусловлен увеличением кровотока или местными изменениями в тканях под действием акустических микропотоков.

Костные повреждения

Восстановление повреждений мягких и костных тканей имеет много общего. Оба процесса включают в себя воспалительную, пролиферационную и восстановительную фазы. Было обнаружено, что ультразвуковое облучение во время воспалительной и ранней пролиферационной фаз ускоряет и улучшает выздоровление. Костная мозоль содержала больше костной ткани и меньше хрящей. Однако облучение в поздней пролиферационной фазе приводило к негативным явлениям — усиливался рост хрящей и задерживалось образование костной массы. Обнаружено также, что облучение ультразвуком интенсивностью 0,5 Вт/см2 SATP длительностью 5 мин в импульсном режиме 2 мс : 8 мс более эффективно на частоте 1,5 МГц, чем на частоте 3 МГц. Это позволяет предположить нетепловой механизм воздействия, хотя природа его точно не установлена.

Хирургия

Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй - механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, металлических наконечников и др.

Стоматология- воспалительные процессы;

Лечение рака Нет сомнений, что ультразвук достаточной интенсивности может нагреть любую локализованную область ткани до используемых в гипертермии температур (больше 42° С). С технической точки зрения преимущество ультразвука перед электромагнитным нагревом состоит в том, что выделение энергии в среде может быть лучше локализовано, при необходимости используя фокусировку.

Аппаратура для УЗ-терапии

Аппарат ультразвуковой терапии Sonopulse (мультичастотный 1 и 3 Мгц)
Аппарат ультразвуковой терапии Sonopulse III (частоты 1 и 3 Мгц)
Аппарат для ультразвуковой терапии УЗТ-1.07Ф