Terapeutické užití ultrazvuku

Jako ultrazvuk popisujeme akustické vlnění o frekvencích vyšších než 20 kHz, jež se hmotným prostředím šíří na principu zhušťování a zřeďování částic. Při jeho přenosu neprochází elektrický proud, jeho terapeutické využití tedy označujeme jako mechanoterapii.

Principy terapeutického účinku ultrazvuku

Terapeutický účinek ultrazvuku je způsoben tím, že je různými látkami v různé míře absorbován.

• Absorpční koeficient je pak přímo úměrný účinnosti léčby. Zvětšuje se s rostoucím obsahem bílkovin ve tkáni, s rostoucím obsahem vody se naopak snižuje. Absorpční koeficient frekvence o velikosti 1 MHz je třikrát menší než absorpční koeficient vlnění o frekvenci 3 MHz a pronikne třikrát hlouběji. Proto se ultrazvuk o frekvenci 3 MHz využívá u povrchověji uložených tkání, zatímco ultrazvuk o frekvenci 1 MHz má naopak větší účinky u hlouběji uložených struktur, na povrch nemá vliv téměř žádný.
  
• Na rozhraní tkání je ultrazvukové vlnění v různé míře odráženo – příčina je v odlišných specifických impedancích jednotlivých tkání. Vzduch má tuto impedanci velmi vysokou, jeho 10 nm silná vrstva odráží až 99 % ultrazvukových vln.
  
• Účinná vyzařovací plocha hlavice (ERA) je dána velikostí piezoelektrického krystalu generujícího ultrazvuk. Zpravidla dosahuje hodnot 1−10 cm². Na základě vzdálenosti od hlavice rozlišujeme blízké ultrazvukové pole vyznačující se nízkou divergencí ultrazvukového „paprsku“ a poměrně velkými variacemi intenzity v důsledku působení silných interferenčních efektů (tedy zesilování či zeslabování energie ultrazvuku). Naopak vzdálené ultrazvukové pole se vyznačuje vysokou divergencí paprsků a nižší intenzitou.
  
• Polohloubka průniku je vzdálenost, ve které intenzita ultrazvuku poklesne na 50 % své původní velikosti.
  
• Hloubka průniku je maximální hloubka, ve které lze očekávat terapeutický efekt (intenzita vlnění v tomto místě je desetkrát menší než intenzita vlnění těsně u hlavice).

Příklady využití

Užití ve stomatologii

Jako zdroj ultrazvukového vlnění se využívají magnetostrikční zdroje, což odlišuje zubní lékařství od ostatní oborů, kde se ultrazvuk terapeuticky využívá. Zdrojem kmitů je zde feromagnetická tyčinka, která působením magnetického pole v rychlém sledu mění svůj objem. Výhodou tohoto způsobu generování je vysoký výkon, nicméně lze takto dosáhnout pouze frekvencí do 60 kHz. Užívány jsou obvykle frekvence v rozsahu 24–42 kHz (nízkofrekvenční ultrazvuk) o intenzitě více než 10 W/cm², a to k odstraňování zubního kamene a kazu. Tato metoda je ve srovnání s manuálním odstraňováním nepoměrně rychlejší, méně náročná a šetří sklovinu. Hlavním faktorem narušujícím zubní kámen je vznik kavitace ve vodě, která stéká po samotném nástroji, který je vyroben z titanu.

Hypertermie

Ultrazvuk je vedle mikrovlnného záření jedním ze způsobů, jak docílit přehřátí nádoru a jeho následného poškození (více viz hypertermie). Nádor musí být vystaven teplotě 41–43 °C, a to po dobu cca 20 minut . Cíleného efektu se dosáhne fokusací, tedy soustřeďováním ultrazvukových vln přicházejících z různých směrů do místa nádoru; dochází tedy k minimálnímu poškození zdravé tkáně. Obvykle bývá využívána frekvence 1 MHz, teplota je stále kontrolována termočlánky.

Harmonický skalpel

Harmonický skalpel pracuje na principu podélného ultrazvukového kmitání při frekvenci 55 MHz. Tím vytváří energii o nízkých teplotách od 50 do 100 °C. Umožňuje řezání a koagulaci měkkých tkání, krevních cév a utěsnění lymfatických cest v jednom okamžiku. Krvácení je při použití harmonického skalpelu 4x až 6x menší, než je tomu u ostatních operačních metod. Jedná se o velice šetrnou operační techniku používanou zejména v plastické a endoskopické chirurgii, v blízkosti nervů a cév.

Fyzikální terapie

Jedním z druhů fyzikální terapie, který je velmi rozšířený, je ultrasonoterapie, která využívá akustickou energii ultrazvuku. Ultrazvuk se aplikuje pomocí speciálního přístroje, který je opatřen vyzařovací hlavicí o účinné ploše různé velikosti od 1 do 10 cm². Tvoří mechanické vlnění o léčebné frekvenci 0,7 až 3,3 MHz, které se maximálně absorbuje v hloubce tkáně 2 až 5 cm. Proto se využívá v terapii poškození měkkých tkání. Má analgetický, spasmolytický a vasodilatační účinek.

Aplikace

Dělíme dle pohybu hlavice:

• statická (hlavice se přiloží na jedno postižené místo a nehýbe se s ní);
• semistatická (krouživý pohyb okolo postiženého místa);
• dynamická (pohyb hlavice např. po celé končetině).

Dále dělíme dle kontaktu hlavice s kůží:

• přímý kontakt hlavice s kůží (s použitím gelu nebo oleje);
• kontakt prostřednictvím vodního prostředí.

Aplikace trvá zpravidla několik minut a několikrát se opakuje v průběhu po sobě jdoucích dnů.

Indikace

• myalgie − bolesti svalů po jejich natažení či zatuhnutí (svaly zad)
• lumbago
• artrózy, artritidy, otoky kloubů, morbus Bechtěrev
• terapie poúrazových bolestí (po luxaci kloubu nebo distorzi ligament), entezopatie (tenisový loket)
• terapie postherpetických neuralgií
• bércové vředy, jizvy

Kontraindikace

• čerstvá krvácení
• fraktury
• hematomy
• menstruace (vasodilatace)

Transdermální aplikace léčiv

Principem je šíření ultrazvukových vln kapalinou, které je spojeno s vytvářením pseudokavitací (drobných bublinek), jež se chaoticky pohybují a po dosažení určité velikosti se destabilizují a hroutí. To přitom v okolní kapalině vytváří jakési tryskové mikroproudění, které způsobuje abrazi svrchní vrstvy pokožky. Kromě této abraze dochází zřejmě ještě ke zvýšení permeability fosfolipidové dvojvrstvy biologických membrán, což dohromady ve výsledku vede k vyšší propustnosti pokožky i pro vysokomolekulární látky, které jí jinak neprochází. Větší propustnosti pokožky se dosahuje tím, že na ni současně působí vlnění o dvou frekvencích v rozsahu od 20 kHz do 3 MHz. Vysokofrekvenční ultrazvuk vytváří další bublinky, které v přítomnosti vln nízkofrekvenčního ultrazvuku rychle praskají. Vysokofrekvenční ultrazvuk navíc omezuje pohyb bublinek do stran a udržuje je tak na cílovém místě, což vede k jednolitější abrazi.

Takovou kapalinou může být tekutý lék nanesený na pokožku. Toho se (zatím spíše experimentálně) využívá při chronické aplikaci u léků jako inzulín, které bylo dříve nutno aplikovat pouze injekčně. Terapeutický efekt tak spočívá v minimální invazivitě takové aplikace. Abrazivní efekt ultrazvuku je dočasný a bezbolestný, vrchní vrstva pokožky (stratum corneum epidermis) rychle (do několika hodin) regeneruje z bazální vrstvy epidermis.

Další použití

Dále se ultrazvuk využívá k urychlení hojení zlomenin kostí, při spojování fragmentů kostí syntetickým pojivem (použití ultrazvuku zkracuje dobu tuhnutí ze dnů na sekundy v důsledku lokálního působení vyšší teploty), odstraňování aterosklerotických plátů v cévách, při terapii nádorů prostaty, výkonech na vaječnících i v plastické chirurgii (odstraňování tukové tkáně vytlačováním).

Odkazy

Související články

• Dopplerovská echokardiografie
• Ultrazvuk/Diagnostické aplikace ultrazvuku
• Ultrazvuk
• Ultrazvukové vlnění

Externí odkazy

• WIKIPEDIA,. Therapeutic ultrasound [online]. [cit. 2013-10-31]. <https://en.wikipedia.org/wiki/Therapeutic_ultrasound>.

• KUBÍNEK, Roman. Ultrazvuková terapie [online]. [cit. 2013-10-31]. <http://apfyz.upol.cz/ucebnice/details/ultrazvuk_terapie.pdf>.

• MITNEWSOFFICE,. Getting (drugs) under your skin [online]. [cit. 2013-10-31]. <https://www.youtube.com/watch?v=fmxtVgZ3RWc&feature=player_embedded>.

• GALKOWSKI, Victoria, et al. Bone stimulation for fracture healing: What's all the fuss? [online]. [cit. 2013-10-31]. <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2762251/>.

• SMITH, Nadine Barrie. Perspectives on transdermal ultrasound mediated drug delivery [online]. [cit. 2013-10-31]. <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676802/>.

• REHABILITAČNÍ CENTRUM ŠENOV,. Rehabilitační centrum Šenov [online]. [cit. 2013-10-31]. <http://www.rehabilitace-senov.cz/sluzby/ultrazvuk.html>.

Použitá literatura

• PODĚBRADSKÝ, Jiří a Ivan VAŘEKA. Fyzikální terapie. Díl 2. 1. vydání. Praha : Grada, c1998. ISBN 80-7169-661-7.

• ROSINA, Jozef. Lékařská biofyzika. 1. vydání. Praha : Manus, 2000. 0 s. ISBN 80-902318-5-3.