elektroterapija dr.sc. robert beuc - ldap.zvu.hrrbeuc/elektroterapija.pdf · interferencijska...
Post on 08-Feb-2018
255 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Elektroterapijadr.sc. Robert Beuc
Fizika
Studij Fizioterapije
1
2
Malo povijesti
Klasifikacija elektroterapijskih postupaka
Galvanizacija
Elektrostimulacija
http://www.electrotherapymuseum.com/
3
Povijest elektroterapija• Elektroterapija se primjenjuje više
od dvije tisuće godina. Najstariji“elektroterapijski uređaj”, ribadrhtulja (torpedo marmorata) kojaproizvodi napone od nekolikodesetaka volta za omamljivanjeplijena.
• Opažanjem fiziološkog djelovanjapri elektrostatičkom pražnjenu u18. st. su se počeli primjenjivatielektrostatički uređaji. Na slicilijevo: stroj za proizvođenjestatičkoga elektriciteta
4
• Indukcijski uređaj za faradizaciju (kraj 19. st.)
• Elektroterapijski uređaj za elektrostimulaciju (1930-e godine)
• Elektroterapijski uređaj za elektrostimulaciju (1970-e godine)
5
ELEKTROTERAPIJSKI UREĐAJI
• Elektroterapijski uređaji – elektronički uređaji
namijenjeni medicinskoj terapiji.
• Nazivaju se :
– prema terapijskim postupcima
– po izumiteljima
6
Uređaji nazvani po izumiteljima
franklinizacija – primjena elektrostatičkih pražnjenja preko pacijenta (nazvana po Benjaminu Franklinu)
galvanizacija – primjena istosmjerne stalne struje izravnim spajanjem pacijenta u strujni krug (nazvana po Luigiu Galvaniju)
faradizacija – primjena niskofrekvencijskih struja, prvotno proizvođenih induktorima, izravnim spajanjem pacijenta u strujni krug (nazvana po Michaelu Faradayu)
neofaradizacija – primjena niskofrekvencijskih struja proizvođenih prekidnim uređajima ili multivibratorima
teslinizacija – primjena visokofrekvencijskih strujaproizvođenih Teslinim transformatorom, stavljanjempacijenta u električno polje (nazvana po Nikoli Tesli),
darsonvalizacija ili arsonvalizacija – postupak sličan teslinizaciji, spajanjem pacijenta preko vodljivoga kista ili staklene elektrode s razrjeđenim plinom (nazvana po Arsènu d’Arsonvalu).
7
Elektroterapijski postupci
elektrostimulacija – primjena izmjeničnih struja ili niza impulsa različitih oblika i frekvencija, spajanjem pacijenta izravno u strujni krug
dijatermija ili progrijavanje – primjena toplinskoga učinka visokofrekvencijskih struja, većinom stavljanjem pacijenta u elekrična, magnetska ili elektromagnetska polja
ultrazvučna terapija – primjena ultrazvuka izravno na pacijenta
laserska terapija – primjena usmjerenog svjetlosnoga snopa ozračivanjem pacijenta
8
• Model donošenja kliničke odluke
– Svi postupci elektroterapije vezani se uz dovođenje energije u organizam
– Energija uzrokuje jednu ili više fizioloških promjena
– Fiziološke promjene dovode do terapeutskog učinka
9
Dva su različita elektroterapeutska modaliteta vezana uz predaju energije stanici
U prvom pristupu dovodi se energija veda od energije membrane, te se membranu prisili da mijenja svoje ponašanje.
Drugi pristup je dovođenje membrani male energije koja je samo “poškaklja”. To škakljanje membrane pobuđuje membranu, a time i cijelu stanicu. Pobuđena stanica obavit de željeni fiziološki proces, često bolje i jače nego pri tretmanu sa velikim intenzitetom.
Pri kliničkom odabiru doze, potrebno je voditi računa o optimalnim “prozorima” u grafu frekvencija i amplituda primijenjene energije.
10
Svaka živa stanica ima potencijal membrane (oko -70mV). Unutrašnjost stanice je negativna u odnosu na vanjsku površinu.
Potencijal membrane stanice je jako je vezan uz transportna svojstva membrane.
Vedina čestica koje prolaze kroz membranu su ioni.
Ako se gibanje nabijenih čestica kroz membranu mijenja, mijenjat de se i potencijal membrane.
Ako se potencijal membrane mijenja , mijenjat de se i protok nabijenih čestica kroz membranu.
11
GALVANIZACIJA
Galvanizam – prvotno naziv za elektricitet
biokemijskih reakcija, po Luigiju Galvaniju (1754. –
1798.), tal. Fiziologu, koji ga je opazio na trzanju žabljih
krakova. Zadržao se u nazivima galvanska struja,
galvanizacija, galvanoskop, galvanometar.
Galvanska struja – električna struja iz kemijskih
izvora (istosmjerna struja, stalne jakosti).
Galvanizacija – primjena galvanske struje u medicini i
tehnici.
12
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU
Terapijska galvanizacija – primjena galvanskih struja
u terapiji.
Napon – najviše do 80 V (niži od → donje granice
smrtne opasnosti).
Struje – gustoće struja manje od 1 mA/cm2 (slabije od
→ podražajnih struja).
Spajanje pacijenta – vodljivim elektrodama,
stavljanjem na navlaženu kožu (→ površinska otpornost
kože).
13
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU
Shema uređaja za galvanizaciju
14
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU
Gustoća struje J ovisi o ukupnoj jakosti struje Iu i
ploštini elektrode S
J = Iu/S,
uobičajena jedinica je miliamper po četvornom
centimetru (mA/cm2).
Primjer: Iu= 15 mA, elektroda 5 cm × 20 cm
J = 15 mA/100 cm2 = 0,15 mA/cm2
15
ELEKTRODE ZA GALVANIZACIJU
Stavljanje elektrode na kožu Raspored elektroda na tijelu:
a) poprečni, b) uzdužni,
c) dijagonalni,
d) aktivna i pasivna elektroda
16
ELEKTRODE ZA GALVANIZACIJU
Primjer rasporeda elektroda pri
tzv. silaznoj galvanizaciji
(anoda (+) bliža središnjem
živčanom sustavu)
17
PRIMJENA GALVANIZACIJE
Pacijent se uvijek uključuje pri naponu U = 0 !
Nakon spajanja pacijenta u strujni krug napon sepostupno podiže do postizanja praga podražajnihstruja.
Na kraju terapijskog postupka napon se postupnosnižava do U = 0, i tek se tada pacijent isključuje izstrujnoga kruga!
Pozor! Spontanim vlaženjem kože otpor se kožemože znatno smanjiti, i tako znatno porasti strujakroz pacijenta!!!
18
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU
Uređaj za galvanizaciju vrlo se rijetko izrađuje sam,većinom je sastavni dio drugih uređaja.
Primjena galvanizacije –
19
• Galvanoplast –galvanski flaster
• Struja 10 mA
• Tretman 2-3 dana
20
UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Terapijska elektrostimulacija (lat. stimulare, poticati)
– primjena niskofrekvencijskih struja za
podraživanje mišića.
Primjenjuju se izmjenične struje, nizovi impulsa,
impulsi modulirani izmjeničnim strujama.
Frekvencije su nekoliko stotina herca do nekoliko
kiloherca.
Naponi su za postizanje struja od nekoliko desetaka
miliampera.
21
OBLICI IMPULSA ZA STIMULACIJU
Najčešći oblici impulsa za elektrostimulaciju
22
UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Shema uređaja za elektrostimulaciju
23
TENSTranscutaneuous Electrical Nerv Stimulation
24
Tradicionalni visoko frekventni (90-130 Hz) mod, efektivno vrijeme 30 min
Akupunkturni mod, na niskim frekvencijama ali puno vedi intenziteti pulsova nego u tradicionalnom TENS
“Burst” mod, pulsovi dolaze u grupama, sprječava se akomodacija živaca
Modulirani TENS, za uklanjanje akutne boli, visoka frekvencija ali promijenljiva, pulsevi mogu biti dosta široki, velikikintenzitet
25
IFTInterferencijska terapija
• Osnovni princip Interferencijske terapije (IFT) je iskoristiti jaki fiziološki efekt nisko frekventne elektrostimulacije (manje od 250 pulsova po sekundi) na živac, bez pratedih bolnih i neugodnih efekata vezanih uz niskofrekventne stimulacije
26
■ Da bi se dobio nisko frekventni fiziološki efekt željenog intenziteta u dubini tkiva, pacijenti su izloženi značajnoj nelagodi na koži.
■ Impedancija kože obrnuto je proporcionalna frekvenciji stimulacije. Impedancija kože na 50 Hz je približno 3200 W, dok je pri 4000 Hz približno 40 W.
■ Ako snizimo frekvenciju stimulacije povedamo otpor za prijelaz kroz kožu, pa se osjeda veda nelagoda pri prodiranju struje duboko u tkivo.
■ Kod primjene više frekvencije struja de mnogo lakše, pa time i bezbolnije dopirati duboko u tkivo.
27
Dosadašnja praksa ne zna mnogo o fiziološkom djelovanju struja srednjih frekvencija (1KHz-100KHz). Za sada se smatra da je njihov efekt na stimulaciju živaca zanemariv.
Interferencijska terapija koristi dvije izmjenične struje bliskih frekvencija, koje prolaze istovremeno kroz tkivo, a njihovi putovi se križaju te one slikovito rečeno interferiraju.
28
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3
2
1
1
2
F1
F2
F1+F2
t (s)
• Interferencija stvara frekventne udare koji imaju slično djelovanje na stimulaciju živaca kao i nisko frekventna struja.
29
Točna frekvencija rezultantnih frekventnih udara može se kontrolirati ulaznim frekvencijama
Ako je jedna struja na 4000 Hz, a druga na 3900 Hz, frekventni udari de se dešavati učestalošdu od 100 Hz, modulirani oscilacijama na 3950 Hz
Veličina amplitude nisko frekventne interferencijske struje je približno jednaka zbroju amplituda pojedinih visokofrekventnih struja.
Umjesto ITF stimulacija sa 4 elektrode i dvije struje, moguda je stimulacija sa 2 elektrode i jednom strujom, gdje je umjesto u tkivu, interferencija postiže elektronički u uređaju za elektrostimulaciju.
Nisu znane fiziološke razlike u primjeni IFT sa 2 ili 4 elektrode.
30
• Živci akomodiraju na konstantan signal, te se često koristi postepena promjena frekvencije da bi se izbjegla akomodacija.
• Klinički je ustanovljeno da je trokutna promjena frekvencije učinkovita.
• Pravokutna i trapezna promjena frekvencije su još uvijek objekt kliničkih istraživanja.
31
Klinička primjena IFT
• Smanjivanje boli
• Stimulacija mišida
• Poboljšanje lokalnog protoka krvi
• Smanjivanje edema
• U vedini kliničkih slučajeva tretman traje 5-10 min, a vrlo rijetko 20-30 min.
32
UNIVERZALNI UREĐAJ
Izgled univerzalnog uređaja za galvanizaciju i elektrostimulaciju
33
UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Primjena elektrostimulacije
34
PRIJENOSNI UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Uređaj za rehabilitaciju mišićja
35
To je sve za danas!!!
Slijedeći put o uređajima
za dijatermiju
Jakobović, Z.: Fizika i elektronika - odabrana poglavlja za studije Visoke
zdravstvene škole. Zagreb: Visoka zdravstvena škola, 1997.
Ilustracije i ideje uglavnom posuđene iz slijedećih izvornika:
36
Elektroterapija 2
Fizikalna terapija visokih frekvencija
Kratkovalna dijatermija
Induktometrija
Mikrovalna dijatermija
http://www.electrotherapymuseum.com/
37
MEDICINSKA DIJATERMIJA
Terapijska dijatermija (grč. dia – thermos,
progrijavanje) – primjena električnih struja ili
električnih, magnetskih i elektromagnetskih polja za
progrijavanje dijelova ljudskoga tijela.
Danas se primjenjuju:
- krakovalna dijatermija
- mikrovalna dijatermija
38
MEDICINSKA DIJATERMIJA
Dijatermija se obavlja na frekvencijama određenim
međunarodnim dogovorima i državnim zakonima.
Od niza frekvencija namijenjih za industrijsku,
znanstvenu i medicinsku dijatermiju, u medicinske se
svrhe većinom primjenjuje:
kratkovalna dijatermija na:
f = 27,120 MHz (λ ≈ 11 m)
mikrovalna dijatermija na:
f = 2,450 GHz (λ ≈ 12 cm)
39
Uzroci dubinskog zagrijavanja tkiva kod primjene struja visoke frekvencije su:
• gibanje iona u izmjeničnom električnom polju
• vrtložne struje (Foucaltove struje)
• dielektrični gubici u tkivu velike otpornosti
40
Kratkovalna dijatermija
• Elektrode su izolirane od tijela
• U ekvivalentnom krugu elektrode imaju samo kapacitivni otpor
41
• Samo izmjenična komponenta struje prolazi kroz tkivo• R i C su karakteristični otpor i kapacitet tkiva• Što je frekvencija izmjenične struje veda to su kapacitivni
RC1,RC2 i RC otpori manji• Unutar otpora R struja se održava gibanjem aniona i kationa u
promjenljivom e.m. polju.• Struja kroz otpor R dovodi do zagrijavanja tkiva
C1, RC1 C2, RC2
R
C,Rc
42
INDUKTOMETRIJA
• Zagrijavanja tkiva vrtložnim (Foucaultovim) strujama• Dio tijela nalazi se unutar zavojnice spojene na izmjenični
napon.• Izmjenično magnetsko polje zavojnice (u skladu sa
Faradayevim zakonom) inducira promjenljive elektromotorne sile u tkivu.
• Električna polja uzrokuju vrtložno gibanje kationa i aniona unutar tkiva, što dovodi do zagrijavanja tkiva i povedanja unutrašnje energije DU.
• s je vodljivost tkiva, w frekvencija izmjenične struje, Befektivno magnetsko polje.
• Primjena induktometrije
43
44
• Dielekrični gubitci u izmjeničnom električnom polju su uzrok zagrijavanja tvari.
• Električni dipoli se nastoje orijentirati u smjeru električnog polja.
• U promjenljivom električnom polju dipoli mijenjaju orijentaciju, pa trenje između dipolnih molekula i viskozne okoline zagrijava tkivo.
• Povedanje unutrašnje energije je proporcionalna permitivnosti tkiva ete umnošku kvadrata frekvencije električnog polja w i kvadrata efektivne jakosti električnog polja E.
45
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Shema uređaja za kratkovalnu dijatermiju
46
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Osnovni podatci:
frekvencija oscilatora 27,12 MHz
ulazna snaga oko 700 VA
izlazna snaga oko 400 W
Namještanje:
izbor elektroda (ručno)
položaj elektroda (ručno)
trajanje (uklopnim satom)
izlazna snaga (promjenljivim kondenzatorom)
47
ELEKTRODE ZA KRATKOVALNU
DIJATERMIJU
Elektrode za kratkovalnu dijatermiju, a) pločasta kruta elektroda,
b) pločasta savitljiva elektroda, c) mala zavojnica (tzv. monoda)
48
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Raspored apsorbirane energije u tkivima, a) pri kratkovalnoj
dijatermiji u električnom polju, b) u magnetskom polju, c) pri
mikrovalnoj dijatermiji
49
Pulsed Shortwave Therapy (PSWT)Pulsna kratkovalna terapija
• 27.12 MHz izlaz je pulsiran učestalošdu 26-800 pps, a trajanja pulsova su 20-400ms
50
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Uređaj za
kratkovalnu
dijatermiju
51
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Primjena kratkovalne
dijatermije na pacijentu
52
Mikrovalna dijatermija• Decimetarsko i mikrovalno područje frekvencija iznad 1
GHz
• Bolesnik nije dio strujnog kruga, ved je izložen elektromagnetskim valovima
• Zagrijavanje tkiva je posljedica apsorpcije fotona mikrovalnog zračenja, koja je opisana Beer-Lambert-Bouegerovim zakonom
• I je intenzitet na udaljenosti x od površine tijela, Io je upadni intenzitet, a je koeficijent apsorpcije koji je ovisan o tipu tkiva.
53
Mikrovalni fotoni se znatno manje apsorbiraju u masnom tkivu nego u mišidnom
Upadni fotoni lako prodiru kroz površinski masni sloj, a gotovo potpuno se apsorbiraju u mišičinom tkivu na 3-6 cm od površine tijela.
Mikrovalnom dijatermijom nije mogude dubinsko zagrijavanje tkiva.
Na graničnim slojevima između dvaju tkiva dolazi do refleksije valova, stvaranja stojnih valova, što pospješuje lokalno zagrijavanje tkiva.
54
MIKROVALNA DIJATERMIJA
Osnovni podatci:
frekvencija oscilatora 2,45 GHz
ulazna snaga oko 800 VA
izlazna snaga oko 100 do 250 W
(impulsno do 1500 W)
Namještanje:
zračilo (ručno)
položaj zračila (ručno)
trajanje (uklopnim satom)
izlazna snaga (programom)
55
Shema uređaja za mikrovalnu dijatermiju
56
• Magnetron je mikrovalni oscilator velike snage• Dioda sa cilindričnom katodom simetrično okružena anodom
smještena u vanjsko magnetsko polje koje je paralelno osi diode.
• Katoda se žari da bi bila izvor elektrona• U anodi se nalaze rezonantne šupljine• Elektroni predaju u rezonantnoj šupljini dio kinetičke energije
anodi• Sa jedne od šupljina, koaksijalnim kablom se visokofrekventni
signal odvodi na antenu (zračilo)
Presjek magnetrona, elektronske
cijevi u kojoj nastaju električni
titraji vrlo visokih frekvencija
57
Zračilo (antena) zrači elektromagnetske valove
Metalni reflektor oko antene svojim oblikom definira geometriju mikrovalnog snopa a time i primjenu terapije.
Energija mikrovalova koji dolaze do bolesnika ovisi o: snazi uređaja veličini i građi reflektora udaljenosti reflektora od tijela
Sa udaljenošdu zračila od tijela intenzitet zračenja opada kvadratično, a ozračena površina raste.
U području ozračivanja ne smiju biti metalni predmeti u bolesniku, kao ni metalni dijelovi stolice ili ležaja na koje je bolesnik smješten.
58
• Mikrovalne pednice 2.45 GHz
• Mobilni telefoni 1, 2, 2.75, 3, 4 GHz
59
UREĐAJ ZA MIKROVALNU DIJATERMIJU
Uređaj za mikrovalnu
dijatermiju
60
UREĐAJ ZA MIKROVALNU DIJATERMIJU
Primjena mikrovalne dijatermije na pacijentu
61
Ultrazvuk
Što je zvuk
Osnovne karakteristike zvuka
Uređaj za terapiju ultrazvukom
Učinci ultrazvuka na organizam
Primjena ultrazvuka
62
Valovi
Karakteristika mehaničkog valnog gibanja je transport energije kroz materiju bez transporta same materije.
Transverzalni valovi su oni valovi kod kojih se materija (medij) kroz koju val prolazi, giba (titra) okomito na smjer gibanja vala.
Longitudinalni valovi su oni valovi kod kojih se materija (medij) kroz koji val prolazi, giba (titra) paralelno smjeru gibanja vala.
63
Zvuk
Zvučni val je longitudinalni val, koji nastaje zbog mehaničkog titranja izvora.
Ako se titranje izvora može opisati sinusnom funkcijom onda se takvo titranje naziva harmonijsko.
64
Zvučni tlak p je razlika ukupnog i atmosferskog tlaka i prikazuje se kao sinusna funkcija vremena:
65
Širenje zvučnih valova predstavlja periodičnu promjenu u gustodi tvari kroz koju val prolazi.
Brzina prostiranja zvuka v u čvrstim tijelima ovisi o Youngovom modulu elastičnosti Y i gustodi tvari r
Brzina prostiranja zvuka u plinu je:
R je plinska konstanta, M molekulska masa plina, T je temperatura, g konstanta koja ovisi o molekulama
66
Brzina širenja vala v ovisi o napetosti žice T, duljini žice L i masi žice m.
Valna duljina l i frekvencija f zvučnog vala povezani su relacijom:
v = f l
Osnovna frekvencija titranja, stojni val
67
Neka svojstva zvuka i izvora zvukaRealni zvuk se sastoji od osnovnog i viših harmonikaAmplitude harmonika su različite Različiti izvori zvuka imaju različitu raspodjelu amplituda
harmonika, pa po tome možemo razlikovati zvuk npr.: ljudskog glasa, automobila, violine …
Intenzitet zvuka je proporcionalan kvadratu frekvencijeI = a f2
Intenzitet zvuka opada sa kvadratom udaljenosti od izvora
68
Akustična impedancija (zvučni otpor) Z ovisi o gustodi sredstva r i brzini prostiranja zvuka v :
Z = r v
Intenzitet zvuka I je energija zvučnih valova koja prolazi kroz jediničnu površinu u jedinici vremena i mjeri se u Wm-2
Intenzitet je određen zvučnim tlakom i zvučnim otporom:
69
Intenzitet zvuka
Prag čujnosti Io = 10-12 W/m2
Promjena tlaka na pragu čujnosti po =2 10-5 Pa
Uobičajeno je intenzitet zvuka izražavati u decibelima (dB)
http://www.phys.unsw.edu.au/jw/hearing.html
70
ULTRAZVUK
Infrazvuk f<16 Hz Zvuk 20 < f < 20000 Hz Ultrazvuk f >20 kHz
Ultrazvuk se proizvodi elektroničkim uređajem, oscilatorom određene frekvencije, koji električna titranja visoke frekvencije pretvornikom prevodi u mehanički oblik. Ultrazvučni pretvornici su
piezoelektrični kristali (npr. kremen, SiO2) za više frekvencije,magnetostrikcijski materijali (nikl i slitina željeza i nikla) za nižefrekvencije.
71
Piezolektrični kristali upotrebljavaju se kao
titrajni sklopovi u elektroničkim oscilatorima,
pretvornici mehaničkih titraja u električne (kristalni mikrofoni),
pretvornici električnih titraja u mehaničke (kristalne slušalice, kristalni zvučnici, ultrazvučni pretvornici).
Znak i nadomjesna shema piezoelektričnoga kristala
72
Piezoelektrična pojava neki kristali izloženi deformacijama polariziraju suprotne plohe.
Obratno, takvi kristali u električnom polju deformiraju se.
Izloženi izmjeničnim električnim poljima titraju u ritmu promjena električnoga polja, osobito izrazito ako su im izmjere u nekom skladu s valnom duljinom titraja.
Model nastajanja nabijenih suprotnih ploha
deformiranjem piezoelektričnoga kristala, a) osnovni
kristal, b) i c) tlačeni kristal
73
UREĐAJ ZA TERAPIJU
ULTRAZVUKOM
74
UREĐAJ ZA TERAPIJU ULTRAZVUKOM
Frekvencija ultrazvuka:
1 MHz (nekada se rabila samo u Europi)
3 MHz (nekada se rabila samo u SAD)
Aktivna ploština ultrazvučne glave:
velika glava (za šire područje) 5 cm2
mala glava (ciljana primjena) 0,5…0,8 cm2
Plošna gustoća snage:
za kontinuiranu primjenu 1,5…2 W/cm2
za impulsnu primjenu do 3 W/cm2
frekvencije impulsa , npr. 16, 48, 100 Hz
75
PRETVORNIK ZA TERAPIJU
ULTRAZVUKOM
Presjek ultrazvučnog pretvornika (tzv. ultrazvučna glava ili ultrazvučna sonda)
76
Na granici tvari koje imaju različiti zvučni otpor dolazi do refleksije zvuka kao i do refrakcije (loma)
Omjer intenziteta reflektiranog i transmitiranog zvuka na granici dviju tvari ovisi o njihovim zvučnim otporima.
Na granici zrak i koža dolazi praktično do potpune refleksije (99.999%) ultrazvučnog vala, te je zanemariv intenzitet UZ koji prodre u tkivo.
Zbog toga se koriste kontaktne tvari sa takvim zvučnim otporom da se postigne značajna transmisija na granici UZ sonda kontaktno sredstvo i na granici kontaktno sredstvo koža.
U tu svrhu može poslužiti voda, različita ulja, kreme i gelovi. Ta sredstva moraju imati značajnu viskoznost, a mali koeficijent
apsorpcije
77
• Pri prolazu kroz tkivo dio energije ultrazvuka se eksponencijalno apsorbira.
• Apsorpcija ovisi o vrsti tkiva i o frekvenciji terapijskog UZ
• Najvedi koeficijent apsorpcije imaju tkiva za velikom koncentracijom proteina
78
Utjecaj ultrazvuka na organizam
Djelovanje ultrazvuka na organizam se očituje na tri načina:
mehanički
toplinski
fizičko-kemijski
Posljednje dvije manifestacije djelovanja ultrazvuka mogu su posljedicom mehaničkog dijelovanja.
79
MEHANIČKO DJELOVANJE
Ultrazvuk može proizvesti lokalnu razliku tlakova i do 5˙105 Pa (atmosferski tlak 105 Pa) na razmaku od 1 mm.
Takva razlika tlakova može dovesti do kidanja elastičnog tkiva.
Kod manjih intenziteta i manjih razlika tlakova, djelovanje predstavlja unutrašnju mikromasažu koja povedava sposobnost regeneracije stanica i prokrvljenost tkiva.
Pri velikim razlikama tlakova, može u tjelesnim tekudinama nastati kavitacija. Kod velikih podtlakova nastaju zbog istezanja tekudine mjehuridi u kojima tekudina naglo isparava ili se oni pune plinovima. Pri pozitivno tlaku mjehuridi se naglo sabijaju i zagrijavanju što može dovesti do kidanja kemijskih veza.
Do kidanja veza u makromolekulama dolazi pri velikim frekvencijama ultrazvuka jer privlačne molekulske sile ne mogu izdržati brze i velike promjene tlaka duž molekulskih lanaca.
80
TOPLINSKO DJELOVANJE
Ultrazvuk je vrlo djelotvoran pri dubinskom zagrijavanju
Pri primjeni ultrazvuka postiže se vede zagrijavanje nego u slučaju kratkovalne dijatermije
Toplinska energija dobiva se:
apsorpcijom vala u tkivu
trenjem među česticama zbog promjenljive gustode okoline
nagomilavanjem energije u i na granicama tvari različitog zvučnog otpora, gdje nastaju refleksije
zbog kavitacije, što može biti vrlo opasno
81
FIZIČKO-KEMIJSKO DJELOVANJE
Korisne promjene pri umjerenom djelovanju ultrazvuka su:
poboljšavanje oksidacijsko-redukcijskih procesa
razvijaju se farmakološki aktivne tvari
povedava se pH vrijednost, što pospješuje smanjenje upala
cijepanje visokomolekulskih proteina što je povoljno pri izlječenju ožiljaka
Pri velikim dozama mogu se javiti negativne posljedice:
Sonoliza vode u kavitacijskim mjehuridima, te stvaranje slobodnih H+ i OH-
Zbog reakcije sa hidroksilnim radikalom može dodi promjene u DNK i drugih biomakromolekula
Daljnjom reakcijom mogu nastati molekulski kisik i vodikov peroksid, koji djeluju toksično u tkivu.
82
ULTRASONOFOREZA
Unošenje lijekova kroz neozlijeđena kožu pomodu ultrazvuka
Ultrazvuk povedava propusnost kože i staničnih membrana, što ubrzava difuziju lijekova kroz kožu.
83
UREĐAJ ZA TERAPIJU ULTRAZVUKOM
Uređaj za terapiju ultrazvukom
84
PRIMJENA TERAPIJSKOG ULTRAZVUKA
Ultrazvučna terapija
dodirom preko kontaktnog
sredstva
85
PRIMJENA TERAPIJSKOGA
ULTRAZVUKA
Ultrazvučna terapija
kroz vodu
86
UREĐAJ ZA TERAPIJU ULTRAZVUKOM
Primjena ultrazvučne terapije na pacijentu
Laseri i njihova primjena u medicini
Robert Beuc
Institut za fiziku, Zagreb
• Što je laser ?• Što je svjetlost ?• Kratka povijest lasera• Princip rada• Svojstva lasera• Vrste lasera
Laseri
Što je laser?
Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationLight = svjetlost
Amplification = pojačavanje
Stimulated = potaknuto (stimulirano)
Emission = odašiljanje (emisija)
Radiation = zračenje
Pojačavanje svjetlosti potaknutim odašiljanjem zračenja
PSPOZ ili možda PSSEZ ili ...?
Svjetlost
Svjetlost je elektromagnetski val
Vidljivi dio spektra ~400-700nm
Lom svjetlosti
Spektar
Povijest lasera
1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Einstein predvidio
stimuliranu emisiju
Townes sagradio
prvi MASERSchawlow i Townes
predvidjeli LASER
Maiman napravio prvi
(ruby) LASER
Javan konstruirao
He-Ne laser
Faist sagradio kvantno
kaskadni laser
Nakamura napravio
plavu lasersku diodu
laser u tehnologiji
Nano-žica UCB
Alferov napravio
heterostrukturni laserCD player
IBM napravio laserski pisačHall sagradio
poluvodički laser
Spectra predstavila
Ti:Sapphire laserprvi komunikacijski sistem
zasnovan na optičkim vlaknima
(Chicago)
Apsorpcija Spontana emisija Stimulirana emisija
foton
1
2
Albert Einstein, On the Quantum Theory of Radiation,(1917)
Theodore Harold Maiman
Born Jul 11 1927
Ruby Laser Systems Laser
Patent Number(s) 3,353,115
T. H. Maiman
Nature, August 6, 1960, Vol. 187, No. 4736, pp. 493-494.
Kako napraviti laser?
Aktivni medij
Energijska pumpa
Optički rezonator
Dijelovi lasera
Princip rada lasera
Stimulirana emisija
svjetlosti
Stimulirana emisija fotona pomodu povratna zrcala uz prisutnu inverzijunaseljenosti stvara lavinu istovrsnih fotona
Svojstva Lasera
• spektralno široko• divergentno• teško fokusirati• nije jako intenzivno• nekoherentno
• monokromatsko• slabo divergira• može se precizno fokusirati• može biti vrlo intenzivno• prostorno koherentno• vremenski koherentno
Vrste laseraLaseri se dijele prema vrsti aktivnog medija, principu rada,
mogudnosti promjene valne duljine, načinu rada (pulsni ili
kontinuirani),...
Plinski laseri
HeNe, N2
CO2 10.6 μm,
Ar 488nm, 514.5nm, 453nm
Dye laseri (laseri s organskim bojama) 400-800nm
Poluvodički laseri (GaAlAs, GaN, InGaP) 400 nm-1.9 μm
Kristalni
Nd:YAG 1064 nm (Er:YAG, Ho:YAG)
Rubinski 694.3 nm
Ti:safir 690-1000 nm
Egzimerni (“hladni”, UV laseri)
KrF 248 nm , ArF 193 nm , XeCl 308 nm
Free-electron laseri
Laseri u medicini
Gdje se primjenjuju ?
Kako odabrati laser?
Neki primjeri
OOftamologija Korekcija vida Karcinom retine Korekcija ablacije retine Kontrola vida
Kardiologija Revaskularizacija miokarda pulsnim egzimerskim laserom
Neurologija Razbijanje krvnog ugruška kod moždanog udara ( optička vlakna)
Dermatologija Uklanjanje dlaka (700-1000 nm) Izglađivanje kože (3-10 µm) Uklanjanje vaskularnih i pigmentiranih lezija (532-600 nm)
Otorinolaringologija Lasersko preoblikovanje uvule mekog nepca Karcinom larinksa Uklanjanje kamenca slinovnica
Dijagnostika Spektroskopija u rezonatorskoj šupljini Optička tomografija Holografija
UsmjerenostMonokromatičnostKontrolirana snaga
Laser kao precizni skalpelApsorpcija svjetlostiAblacija tkivaVelika snaga lasera
Terapeutska ulogaFotokemijske reakcije
Dijagnostika
Odabir valne duljine laseraovisan o vrsti tkiva na koje se djeluje
O fokusiranju lasera ovisi jačinaintervencije na tkivu
Korekcija vida
Normalno fokusiranje
Myopia (kratkovidnost)
Hyperopia (dalekovidnost)
Astigmatizam
Presbyopia (zrele godine)
Myopia: fokalna duljina je prekratka, R1 je premali, zaravnati rožnicu
P = ___ = (n-1) (___ )1 1 f R1
Korigirani radius zakrivljenosti
original
stepenasti pulsevi (10 Hz)
Centar je više ablatiran
UV 193 nm egzimer laser
Kida molekularne vaze
Ablatira rožnicu bez
zagrijavanja
Hyperopia: fokalna duljina je prevelika
Manja ablacija u centru
Korigirani oblik
original
P = ___ = (n-1) (___ )
1 1
f R1
LASIKLaser In-Situ Keratectomy
Snimljenaoperacija
Animacija
Koronarna kirurgijaRevaskularizacija miokarda pulsnimegzimerskim laserom ( Nd:YAG laser 2.1 µm)izbuši se 20-40 kanala u zidu srčanog mišida
Za terminalnu fazu koronarne bolesti i anginu pektoris, alternativa koronarnom bypassu i angioplastici:
Neinvazivna revaskularizacija miokarda
Pacijent je pod lokalnom anestezijom, svjetlost lasera seoptičkim vlaknom dovodi u lijevu klijetku
Perkutana transluminalnarevaskularizacija srčanog mišida
Dermatologija
Periorbitalno kozmetičko izravnavanje kože
Uklanjanje pigmentiranih lezija
Otorinolaringologija
Premaligna lezija mandibularne gingive
Uklanjanje kamenacažlijezda slinovnica
Lasersko preoblikovanje uvulemekog nepca, kod ljudi kojiimaju problema sa hrkanjem
Bušenje zubafemtosekundnim laserom
Tretman karcinoma larinksa
Stomatologija
Dijagnostika
Optička tomografija
• Fotomedicina je “primjena crvenog i blisko infracrvenog zračenja na ugrožena područja tijela kao što su rane, artritička područja, lakat, vrat pogođena boli, sa nakanom da stimulira zacjeljivanje i smanji bol" bez izazivanja dodatnih pojava ili posljedica.
Fotomedicina
Prva laserska terapija niskog intenziteta primijenjena je 1962. Krajem šezdesetih Endre Mester u Mađarskoj, objavio je rezultate o poboljšanom liječenju povredaprimjenom laserskog zračenja niskog intenziteta
Od tada znanstvenici i liječnici po cijelom svijetu koriste lasersko svijetlo u liječenju čitavog niza zdravstvenih poremedaja bolesnika različitih uzrasta.
Terapija laserom niskog intenziteta zračenja LLLT (Low-level laser therapy) koristi osvjetljavanje crvenim i blisko-infracrvenim laserskim svjetlom povreda ili rana, da bi se time poboljšalo liječenje mekog tkiva i olakšala akutna ili kronična bol.
LLLT koristi hladno (subtermalnu) lasersko zračenje da bi usmjerila bio-stimulativnu svjetlosnu energiju u stanice tijela bez povreda i razaranja.
Terapija je precizna i točna, te pruža efektivan i siguran tretman u širokom rasponu slučajeva.
Snaga laserskog zračenja koja se primjenjuje u LLLT je u rasponu između 1 i 500 mW , dok se za operativne zahvate koriste snage između 3000 i 10000 mW.
Tipične valne duljine lasera. λ = 635, 785, 808 i 905 nm)
GaAlAs (λ830nm, 35mW)
InGaAlP (λ685nm, 50mW
He/Ne-lasers (632.8nm)
CO2 10,600 nm.
LLLT pružaju tijelu energiju u obliku ne-termalnih fotona. Svjetlo prolazi kroz slojeve kože (dermis, epiderm i potkožno tkivo ili masno tkivo) pri svim valnim duljinama vidljive svjetlosti. Međutim , svjetlosni valovi u bliskom infracrvenom području prodiru mnogo dublje u tkivo nego vidljiva svjetlost.
Kada lasersko zračenje prodire dublje u kožu ono optimizira imunološki odgovor krvi što ima i anti-upalni efekt.
Činjenica je da svjetlost, na taj način propuštena u krv, ima pozitivni utjecaj na čitavo tijelo, potičudi povedan dotok kisika i energije do tjelesnih stanica.
Fiziološki efekti LLLT-a
Bio-stimulacija
poboljšani metabolizam cijelog organizma
Pojačanje staničnog metabolizma
Poboljšanu cirkulaciju krvi i vazodilataciju
Analgetički efekt
Anti-upalni i anti-edematički efekt
Stimulacija zacijeljivanja rana
Uklanja akutne i kronične boli
Pojačava opskrbu krvi
Stimulira imunološki sistem
Stimulira funkcije živaca
Razvija kolagen i mišično tkivo
Pomaže stvaranju zdravih stanica i tkiva
Utječe na brže zarašdivanje rana i zgrušavanje
Smanjuje upale
Artritis
Migrena
Križobolja
Ponavljane povrede
Karpalni sindrom
upala tetiva
Uganuda i istegnuda
Teniski lakat
Golferski lakat
Post-operativne rane
Otekline
Opekline
Dekubitus
Herpes simplex
Akne
Kronične i akutne bolesti
Terapija sinusa
prije nakon
Laserska terapija niskog intenziteta za odvikavanje od pušenja zasniva se na principima sličnim 5,000 godina starom umijedu drevne Azije liječenja akupunkturom.
Akupunktura reducira napetosti, pojačava cirkulaciju te omogučava da se tijelo dublje relaksira.
Primjena lasera niskog intenziteta je ne-invazivna metoda koja se koristi da uravnoteži protok između akupunkturnih točaka.
LLLT pribor
19 Diodni klaster Dizajniran je za tretman kože, mišida tetiva i ligamneata.
200mW 810nm Laser Za smanjivanje boli i dubokih mišidno skeletnih poremedaja
Conduction Point Locator Locira područja niske električne vodljivosti koja precizno indiciraju specifične točke za uklanjanje boli
zrake smrtiili
zrake života
126
UNIVERZALNI UREĐAJI
Mnogi su današnji uređaji dijelom terapijski, a dijelom
dijagnostički.
Terapijski dio sadržava uređaj za
galvanizaciju,
elektrostimulaciju,
uređaj za TENS (prema engl. transcutaneous electrical nerve
stimulation, transkutana električna živčana stimulacija –
liječenje boli elektrostimulacijom,
ultrazvučnu terapiju,
lasersku terapiju, i dr.
127
UNIVERZALNI UREĐAJI
Dijagnostički dio sadrži uređaj za
elektromiografiju (EMG), određivanje I/t-krivulje,
mjerenje struje reobaze (struje tijekom krvnoga impulsa),
vremena kronaksije (najkraćeg vremena podraživanja živaca),
koeficijenta prilagodbe (opuštanja mišića) i dr.
128
UNIVERZALNI UREĐAJI
Univerzalni uređaj za galvanizaciju, elektrostimulaciju, ultrazvučnu terapiju i lasersku terapiju
129
UNIVERZALNI UREĐAJI
Univerzalnu uređaj za elektroterapiju
130
VIŠESTRUKI UREĐAJI
Uređaj za neovisnu istodobnu elektrostimulaciju dvaju pacijenata
131
PRIJENOSNI ELEKTROTERAPIJSKI UREĐAJ
Prijenosni uređaj za
elektrostimulaciju
132
ZAŠTITA OD SMETNJI
Mnogi su elektroterapijski uređaji izvori elektromagnetskoga zračenja u radiofrekvencijskom području, osobito uređaji za
kratkovalnu dijatermiju,
mikrovalnu dijatermiju,
ultrazvučnu terapiju.
Elektroterapijski uređaji koji smetaju okolnim uređajima ( radiokomunikacijskim, elektrodijagnostičkim, računalnim) moraju raditi u zaštidenim prostorijama, tzv. Faradayevoj krletci.
133
ZAŠTITA OD SMETNJI
Primjer smještaja elektroterapijskog uređaja u oklopljenu
prostoriju, uz primjenu filtara na svim vodovima koji ulaze u
prostoriju ili iz nje izlaze
134
To je sve za danas!!!
Slijedeći put biti će
zadnje predavanje i
zadnji potpis
Jakobović, Z.: Fizika i elektronika - odabrana poglavlja za studije Visoke
zdravstvene škole. Zagreb: Visoka zdravstvena škola, 1997.
Krilov D. Fizika s elektronikom za elektroterapeute, Medicinski fakultet, Zagreb,
1989.
http://www.electrotherapy.org
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html
http://www.physicsclassroom.com/
Ilustracije i ideje uglavnom posuđene iz slijedećih izvornika:
top related