Terapia ultradźwiękowa

Terapia ultradźwiękowa (UZT) jest fizjoterapeutyczną metodą oddziaływania za pomocą wysokoczęstotliwościowych drgań mechanicznych cząstek ośrodka. Ultradźwięki to sprężyste drgania mechaniczne cząstek ośrodka o częstotliwości wyższej niż 16 kHz, tj. leżące poza granicą słyszalności ucha ludzkiego.

Ludzki układ słuchowy odbiera dźwięki, drgania mechaniczne, które nie przekraczają 16 kHz. Zwierzęta prowadzące nocny tryb życia, żyjące w jaskiniach, wodzie, odbierają dźwięki o wyższych częstotliwościach (32 kHz i wyższych) w celu wymiany informacji i echolokacji.

W warunkach naturalnych ultradźwięki występują podczas trzęsień ziemi, erupcji wulkanów, a także podczas procesów technologicznych – pracy obrabiarek, silników rakietowych itp. Do celów technicznych ultradźwięki uzyskuje się za pomocą specjalnych emiterów. W zależności od źródła energii dzieli się je na mechaniczne i elektryczne. W emiterach mechanicznych źródłem ultradźwięków jest energia przepływu, gazu, cieczy (gwizdy, syreny). W przetwornikach elektrycznych ultradźwięki uzyskuje się poprzez przyłożenie prądu elektrycznego do ciał wykonanych z żelaza, niklu i innych materiałów. Efekt piezoelektryczny jest podstawą emiterów wykonanych z płytek kwarcowych, tytanitu baru, turmalinu i innych materiałów, które pod wpływem przemiennego prądu elektrycznego zmieniają swoje wymiary i powodują drgania mechaniczne ośrodka częstotliwości ultradźwiękowej.

Mechanizm działania ultradźwięków

Fizjoterapia wykorzystuje drgania ultradźwiękowe w zakresie 800-3000 kHz (0,8-3 MHz). W kosmetologii częstotliwość drgań ultradźwiękowych dla każdego urządzenia jest stała. Zasadniczo stosuje się częstotliwość od 25-28 kHz do 3 MHz.

Funkcje ultradźwięków

1. Funkcja mechaniczna (specyficzne działanie fali ultradźwiękowej). Drgania sprężyste zakresu ultradźwiękowego ze względu na wysoki gradient ciśnienia akustycznego i znaczne naprężenia ścinające w tkankach biologicznych zmieniają przewodnictwo kanałów jonowych błon różnych komórek i powodują mikroprzepływy metabolitów w cytozolu i organellach (mikromasaż tkanek).

Mechaniczne skutki działania ultradźwięków na poziomie tkankowym:

• przyspieszenie lokalnego krążenia krwi;
• przyspieszenie przepływu limfy;
• normalizacja procesów powstawania kolagenu i elastyny (włókna kolagenowe i elastynowe powstające pod wpływem drgań ultradźwiękowych mają elastyczność i wytrzymałość zwiększoną 2 lub więcej razy w porównaniu do tkanek niepoddanych działaniu drgań ultradźwiękowych);
• stymulacja układu nerwowego (zmniejszenie ucisku przewodników nerwowych bólu w miejscu uderzenia).

Na poziomie komórkowym pod wpływem fal ultradźwiękowych zachodzą następujące procesy:

• rozbijanie silnych i słabych wiązań międzycząsteczkowych;
• zmniejszenie lepkości cytozolu (tiksotropia);
• przejście jonów i związków biologicznie czynnych w stan wolny,
• zwiększenie wiązania substancji biologicznie czynnych,
• aktywacja nieswoistych mechanizmów immunooporności;
• aktywacja enzymów błonowych (w tym aktywacja enzymów lizosomalnych komórek);
• depolimeryzacja kwasu hialuronowego (zmniejszenie i zapobieganie przekrwieniom międzytkankowym);
• generowanie mikrostrumieni akustycznych;
• zmiana struktury wody;
• stymulacja ruchu cytoplazmy, rotacji mitochondriów i wibracji jądra komórkowego,
• zwiększając przepuszczalność błony komórkowej.

Przyspieszony ultradźwiękami ruch cząsteczek biologicznych w komórkach zwiększa prawdopodobieństwo ich udziału w procesach metabolicznych. Zmiana właściwości funkcjonalnych mechanoczułych kanałów jonowych cytoszkieletu komórkowego, która następuje pod wpływem drgań ultradźwiękowych, zwiększa szybkość transportu metabolitów i aktywność enzymatyczną enzymów lizosomalnych oraz stymuluje regenerację naprawczą tkanek.

2. Gdy natężenie ultradźwięków wzrasta na granicy heterogenicznych ośrodków biologicznych, powstają osłabiające fale ścinające (poprzeczne) i uwalniana jest duża ilość ciepła — jest to funkcja termiczna ultradźwięków.

Na skutek znacznego pochłaniania energii drgań ultradźwiękowych przez tkanki zawierające cząsteczki o dużych wymiarach liniowych, temperatura wzrasta o 1 C.

Najwięcej ciepła uwalnia się nie w grubości jednorodnych tkanek, ale na stykach tkanek o różnej impedancji akustycznej – w bogatych w kolagen warstwach powierzchniowych skóry, powięzi, bliznach, więzadłach, błonach maziowych, łąkotkach stawowych i okostnej, co zwiększa ich elastyczność i rozszerza zakres obciążeń fizjologicznych (wibrotermoliza). Lokalne rozszerzenie naczyń łożyska mikrokrążenia prowadzi do zwiększenia objętościowego przepływu krwi w słabo unaczynionych tkankach (2-3 razy), zwiększenia metabolizmu, poprawy elastyczności skóry i zmniejszenia obrzęków.

Około 80% ciepła jest absorbowane i odprowadzane przez krwiobieg, pozostałe 20% jest rozpraszane do pobliskich tkanek. Pacjenci odczuwają lekkie uczucie ciepła podczas zabiegu.

Efekty termiczne na poziomie tkankowym i komórkowym:

• zmiana procesów dyfuzyjnych;
• zmiana szybkości reakcji biochemicznych;
• występowanie gradientów temperatury (do 1 C);
• przyspieszenie mikrokrążenia.

Stosunek składowej cieplnej i nietermicznej działania drgań ultradźwiękowych zależy od intensywności promieniowania lub sposobu działania (ciągły lub impulsowy).

3. Funkcja fizykochemiczna. Funkcja biochemiczna ultradźwięków wynika głównie z reaktywnej zdolności anabolizmu i katabolizmu.

Anabolizm to proces, który centralizuje identyczne i podobne cząsteczki. Małe dawki ultradźwięków przyspieszają syntezę białek wewnątrz komórek, przywracają uszkodzone, zapalne tkanki, podczas gdy dawki terapeutyczne promują syntezę włókien elastyny i kolagenu, poprawiają krążenie krwi, rozluźniają tkankę łączną i zwiększają jej funkcję, zwiększają działanie przeciwzapalne, rozkurczowe, przeciwbólowe i rozkurczowe.

Katabolizm to proces, który zmniejsza lepkość i ilość dużych cząsteczek (tak, że stężenie substancji leczniczej, produktu kosmetycznego może zostać zmniejszone) i przyspiesza ich wykorzystanie. Zauważono również, że ultradźwięki mają następujące efekty:

• działa jako katalizator;
• przyspiesza proces przemiany materii;
• zmienia odczyn pH tkanek na zasadowy (łagodzi procesy zapalne skóry powstałe w wyniku działania kwasu);
• wspomaga powstawanie substancji biologicznie czynnych;
• wspomaga wiązanie wolnych rodników;
• rozkłada cząsteczki leków;
• działanie bakteriobójcze (dzięki przenikaniu fal ultradźwiękowych i leków do środowiska bakteryjnego).