Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Применение ультразвука в медицине: Физические основы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

13.3. Физиотерапия

Ультразвук широко используется в физиотерапевтической практике. Первоначально он считал 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, например, какая из интенсивностей: SATP или SATA играет более важную роль (см. разд. 3.8). Интуитивно представляется, что тепловые эффекты зависят от общей энергии, т. е. от интенсивности SATA, в то время как для нетепловых эффектов более важна пиковая интенсивность, т. е. SATP.

13.3.1. 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 и работают в частотном диапазоне 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 (сигнал пауза) или 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. Опубликованные обследования ультразвуковых терапевтических генераторов, используемых в клиниках, показывают, что их заводская калибровка крайне неточна (см., например, [77, 83]). Репачоли с соавт. [77] привели данные о том, что у 37 проверенных ими приборов, эксплуатируемых в районе Оттавы, уровень выходной мощности в раза отличался от показаний встроенного индикатора, при этом при работе в непрерывном режиме 72% приборов излучали меньшую акустическую мощность по сравнению с показаниями индикатора.

Проверялись также таймеры, и хотя большинство из них имело точность в пределах 5%, 40% из них имели более высокую погрешность, достигавшую в некоторых случаях 20%. Согласно обзору Стюарта и наблюдениям автора, можно найти приборы, которые совсем не излучают акустической энергии, хотя индикатор дает какие-то показания.

Существует несколько простых способов убедиться, излучает ли прибор или нет. Некоторые физиотерапевты покрывают поверхность преобразователя слоем контактного вещества и поворачивают ручку интенсивности до тех пор, пока на поверхности не появится рябь. Можно опустить преобразователь в воду излучающей поверхностью к поверхности воды. Тогда при увеличении интенсивности на поверхности воды возникает рябь, которая чаще всего выглядит как фонтанчик.

Средняя по пространству интенсивность ультразвука терапевтических уровней может быть измерена с помощью простых балансных радиометров [44, 80], а распределения амплитуды ультразвука в пучке могут быть получены с помощью миниатюрных датчиков давления или температуры [96]. Все эти методы описаны в гл. 3.

Терапевтические излучатели обычно сделаны в виде дисков из высокодобротной пьезокерамики цирконат-титаната свинца, например . Они помещаются в водонепроницаемую оболочку из алюминия или нержавеющей стали, прикрепленную к концу легкой ручки. Обратная сторона диска граничит с воздухом. Типичный способ закрепления кристалла показан на рис. 13.1. Пространственная картина поля типичного серийного терапевтического преобразователя показана на рис. 13.2.

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

Рис. 13.1 Схема крепления кристалла в терапевтическом излучателе, обеспечивающая воздушную нагрузку тыльной стороны кристалла: 1 — заземленный металлический корпус; 2 — пьезоэлектрический кристалл с серебряными электродами с обеих сторон; 3 — припой; 4 — пружина, прижимающая контакт к обратной стороне.

Рис. 13.2. Распределение акустического поля, создаваемого стандартным терапевтическим излучателем на частоте 1,1 МГц.

в ванну с водой. Также могут использоваться акустически прозрачные мешки с водой. Мешок может принимать форму облучаемой части тела, а акустический контакт с кожей осуществляется через слой контактного вещества.

Обычно в качестве контактных веществ используются легко стерилизуемые жидкости с подходящим акустическим импедансом, такие как минеральное или парафиновое масла. Используются и тиксотропные вещества (типа гелей). Их удобно использовать, поскольку в обычном состоянии они достаточно вязки, но под действием ультразвука разжижаются. Судя по опубликованным данным сравнительного изучения различных контактных жидкостей, количество энергии, передаваемое через различные жидкости, практически одно и то же, если слой достаточно тонок, и зависит скорее от давления преобразователя на контактное вещество, чем от его состава [87].

Во время процедуры преобразователь может удерживаться в одном положении (режим стационарного излучателя) или непрерывно перемещаться над обрабатываемой областью (режим движущегося излучателя). При любой возможности необходимо избегать режима стационарного излучателя, поскольку возможно образование стоячих волн и «горячих точек», которые могут привести к локальным повреждениям.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление