¿Qué es la terapia con ultrasonido?
Ultrasónico
Sabemos que cuando un objeto vibra, emite un sonido. Los científicos llaman frecuencia del sonido al número de vibraciones por segundo y su unidad es Hertz. La frecuencia de las ondas sonoras que nuestro oído humano puede oír es de 20 a 20.000 Hz. Por tanto, cuando la vibración de un objeto supera una determinada frecuencia, es decir, por encima del límite superior del umbral de audición humana, las personas no pueden oírlo. Esta onda sonora se llama "ultrasonido". La frecuencia de ultrasonido utilizada habitualmente para el diagnóstico médico es de 1 ~ 5 MHz. Las ondas ultrasónicas tienen las características de buena directividad, fuerte poder de penetración, energía sonora concentrada fácil de obtener y larga distancia de propagación en el agua. Se puede utilizar para medir distancias, medir velocidades, limpiar, soldar, grava, etc.
Aunque los humanos no podemos oír los ultrasonidos, muchos animales tienen esta capacidad. Pueden utilizar el ultrasonido para "navegar", perseguir comida o evitar cosas peligrosas. Es posible que haya visto muchos murciélagos volando de un lado a otro en su jardín en las noches de verano. ¿Por qué pueden volar sin luz sin perderse? La razón es que los murciélagos pueden emitir ondas ultrasónicas de 20 ~ 65438+ megahercios, como una "estación de radar" móvil. Los murciélagos utilizan este "radar" para determinar si hay insectos u obstáculos volando por delante.
Los humanos no aprendimos a utilizar los ultrasonidos hasta la Primera Guerra Mundial, es decir, a utilizar el principio del "sonar" para detectar objetivos submarinos y su estado, como por ejemplo la posición de los submarinos. En este momento, la gente lanza al agua una serie de ondas ultrasónicas de diferentes frecuencias y luego registra y procesa los ecos reflejados. A partir de las características del eco, podemos estimar la distancia, la forma y los cambios dinámicos del objeto detectado. La primera aplicación del ultrasonido en medicina fue en 1942. El médico austriaco Dusik utilizó por primera vez la tecnología de ultrasonido para escanear estructuras cerebrales. Posteriormente, en la década de 1960, los médicos comenzaron a aplicar la ecografía al examen de los órganos abdominales. Hoy en día, la tecnología de exploración por ultrasonido se ha convertido en una herramienta indispensable para el diagnóstico médico moderno.
El principio de funcionamiento del examen médico ultrasónico es similar al sonar, es decir, las ondas ultrasónicas se emiten en el cuerpo humano, se reflejan y refractan al encontrar interfaces en el cuerpo y pueden absorberse y atenuarse en tejidos humanos. Debido a las diferentes formas y estructuras de los distintos tejidos del cuerpo humano, el grado de reflexión, refracción y absorción de las ondas ultrasónicas también es diferente. Los médicos distinguen por las características del patrón de onda, curva o imagen reflejada por el instrumento. Además, combinado con conocimientos anatómicos, cambios normales y patológicos, es posible diagnosticar si el órgano que se examina está enfermo.
Los métodos de diagnóstico por ultrasonido utilizados actualmente por los médicos se presentan en diferentes formas, que se pueden dividir en cuatro categorías: A, B, M y d.
Tipo A: Es un método que utiliza formas de onda para mostrar las características del tejido. Se utiliza principalmente para medir el diámetro de un órgano para determinar su tamaño. Puede utilizarse para identificar algunas características físicas del tejido enfermo, como parénquima, presencia de líquido o gas, etc.
Tipo b: Muestra la situación específica de la organización que se está explorando en forma de gráficos planos. Durante la inspección, la señal reflejada desde la interfaz del cuerpo humano se convierte primero en puntos de luz de diferentes intensidades, que se pueden mostrar a través de una pantalla fluorescente. Este método es intuitivo, repetible y puede utilizarse para comparar el antes y el después, por lo que se utiliza ampliamente en el diagnóstico de ginecología, urología, digestión y enfermedades cardiovasculares.
Tipo M: es un método utilizado para observar cambios de tiempo en interfaces activas. Es más adecuado para comprobar la actividad del corazón. El cambio dinámico de su curva se llama ecocardiografía, que puede usarse para observar la posición, el estado de actividad y la condición estructural de cada capa del corazón, y a menudo se usa para ayudar en el diagnóstico de enfermedades del corazón y de los grandes vasos.
Tipo D: Es un método de diagnóstico ultrasónico especialmente utilizado para detectar el flujo sanguíneo y la actividad de los órganos, también conocido como diagnóstico ultrasónico Doppler. Puede determinar si los vasos sanguíneos no están obstruidos, si la luz está estrechada u ocluida y la ubicación de la enfermedad. La nueva generación de ultrasonidos en modo D también puede medir cuantitativamente el flujo sanguíneo intraluminal. En los últimos años, los científicos han desarrollado un sistema Doppler codificado por colores que muestra la dirección del flujo sanguíneo en diferentes colores, como lo indican los puntos anatómicos en los ecocardiogramas, con tonos de color que representan la velocidad del flujo sanguíneo. En la actualidad, están surgiendo constantemente tecnologías de ultrasonido como la ecografía estereoscópica, la TC por ultrasonido y la endoscopia por ultrasonido. También se pueden combinar con otros instrumentos de inspección para mejorar en gran medida la precisión del diagnóstico de enfermedades. La tecnología de ultrasonido juega un papel muy importante en el campo médico. A medida que la ciencia avance, se volverá más perfecta y beneficiará más a la humanidad.
Ondas sonoras con frecuencias superiores a 20.000 Hz. Se denomina ultrasonido a la rama de la acústica que estudia la generación, propagación y recepción de ondas ultrasónicas, así como diversos efectos y aplicaciones de los ultrasonidos. Producción
Los dispositivos ultrasónicos incluyen generadores ultrasónicos mecánicos (como silbatos de aire, silbatos y silbatos para líquidos, etc.), generadores ultrasónicos eléctricos basados en los principios de inducción electromagnética y acción electromagnética,
así como un transductor electroacústico fabricado a partir del efecto electroestrictivo de cristales piezoeléctricos y del efecto magnetoestrictivo de materiales ferromagnéticos.
Efecto ultrasónico Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en un medio, la interacción entre las ondas ultrasónicas y el medio provoca cambios físicos y químicos en el medio, dando como resultado.
Una serie de efectos ultrasónicos mecánicos, térmicos, electromagnéticos y químicos, incluidos los siguientes cuatro efectos:
①Efecto mecánico. La acción mecánica de los ultrasonidos puede favorecer la emulsificación de líquidos, licuefacción de geles y dispersión de sólidos. Cuando se forma una onda estacionaria en un medio fluido ultrasónico, las pequeñas partículas suspendidas en el fluido se condensan en los nodos debido a la acción de la fuerza mecánica, formando acumulaciones periódicas en el espacio.
Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en materiales piezoeléctricos y materiales magnetoestrictivos, se genera polarización inducida y magnetización inducida debido a la acción mecánica de las ondas ultrasónicas (ver física dieléctrica y magnetoestricción).
②Cavitación. Cuando las ondas ultrasónicas actúan sobre un líquido, se producirá una gran cantidad de pequeñas burbujas. Una razón es que la tensión de tracción local en el líquido forma una presión negativa. La reducción de la presión hace que el gas originalmente disuelto en el líquido se sobresature y escape del líquido, convirtiéndose en pequeñas burbujas. Otra razón es que las fuertes tensiones de tracción "desgarran" el líquido en cavidades, lo que se denomina cavitación. La cavidad está llena de vapor líquido u otro gas disuelto en el líquido, o incluso puede ser vacío. Las pequeñas burbujas formadas por cavitación se moverán, crecerán o explotarán repentinamente a medida que el medio circundante vibre. Cuando estalla, el líquido circundante se precipita repentinamente hacia la burbuja, creando altas temperaturas, altas presiones y ondas de choque. La fricción interna asociada con la cavitación puede formar cargas y las descargas en burbujas pueden producir luminiscencia. La tecnología de tratamiento ultrasónico en líquidos está relacionada principalmente con la cavitación.
③Efecto térmico. Debido a la alta frecuencia y alta energía de las ondas ultrasónicas, se pueden producir importantes efectos térmicos cuando el medio las absorbe.
④Acción química. La acción de los ultrasonidos puede favorecer o acelerar determinadas reacciones químicas. Por ejemplo, el agua destilada pura produce peróxido de hidrógeno después del tratamiento ultrasónico; el ácido nitroso se produce mediante el tratamiento ultrasónico de agua que contiene nitrógeno disuelto. Las soluciones acuosas de tinte cambiarán de color o se desvanecerán después del tratamiento ultrasónico. Estos fenómenos siempre van acompañados de cavitación. El ultrasonido también puede acelerar la hidrólisis, descomposición y polimerización de muchas sustancias químicas. El ultrasonido también tiene un impacto significativo en los procesos fotoquímicos y electroquímicos. Después del tratamiento ultrasónico, las bandas de absorción características de varios aminoácidos y otras soluciones acuosas de materia orgánica desaparecieron, mostrando una absorción general uniforme, lo que indica que la cavitación cambió la estructura molecular.
Aplicación ultrasónica El efecto ultrasónico se ha utilizado ampliamente en la práctica, principalmente en los siguientes aspectos:
① Inspección ultrasónica. La longitud de onda de las ondas ultrasónicas es más corta que la de las ondas sonoras ordinarias, tiene buena directividad y puede penetrar materiales opacos. Esta característica se ha utilizado ampliamente en la detección de defectos por ultrasonidos, medición de espesores, medición de distancias, control remoto y tecnología de imágenes por ultrasonidos. La imagen por ultrasonido es una tecnología que utiliza ondas de ultrasonido para generar imágenes del interior de objetos opacos. Las ondas ultrasónicas emitidas por el transductor se enfocan en la muestra opaca a través de la lente acústica. Las ondas ultrasónicas emitidas por la muestra transportan información sobre la parte irradiada (como la capacidad de reflejar, absorber y dispersar ondas sonoras) y se enfocan en la parte irradiada. Receptor piezoeléctrico a través de la lente acústica. La señal eléctrica obtenida se ingresa al amplificador y la imagen de la muestra opaca se puede mostrar en la pantalla fluorescente usando el sistema de escaneo. El dispositivo anterior se llama microscopio de ultrasonido. La tecnología de imágenes por ultrasonido se ha utilizado ampliamente en los exámenes médicos. Se utiliza en la fabricación de dispositivos microelectrónicos para examinar circuitos integrados a gran escala y en ciencia de materiales para mostrar regiones y límites de grano de diferentes componentes en aleaciones. La holografía acústica es una tecnología de imágenes acústicas que utiliza el principio de interferencia de ondas ultrasónicas para registrar y reproducir imágenes tridimensionales de objetos opacos. Su principio es básicamente el mismo que el de la holografía de ondas de luz, pero el método de grabación es diferente (ver holografía). Dos transductores colocados en el líquido son excitados por la misma fuente de señal ultrasónica y emiten respectivamente dos ondas ultrasónicas coherentes: un haz atraviesa el objeto en estudio y se convierte en una onda del objeto, y el otro haz sirve como onda de referencia. Los hologramas acústicos se forman mediante la superposición coherente de ondas del objeto y ondas de referencia sobre la superficie del líquido. El holograma acústico se irradia con un rayo láser y se obtiene una imagen reconstruida del objeto mediante el efecto de difracción que se produce cuando el láser se refleja en el holograma acústico. Normalmente, la observación en tiempo real se logra con una cámara y un televisor.
②Tratamiento con ultrasonidos. Utilizando los efectos mecánicos, los efectos de cavitación, los efectos térmicos y los efectos químicos de las ondas ultrasónicas, se pueden realizar soldaduras ultrasónicas, perforación, trituración de sólidos, emulsificación, desgasificación, eliminación de polvo, limpieza, esterilización, promoción de reacciones químicas e investigaciones biológicas en la industria y la minería. , agricultura, medicina y otros departamentos han sido ampliamente utilizados.
③Investigación básica. Después de que las ondas ultrasónicas actúan sobre el medio, se produce un proceso de relajación acústica en el medio. El proceso de relajación acústica va acompañado del proceso de transporte de energía entre diversos grados de moléculas, que se manifiesta como la absorción de ondas sonoras (ver ondas sonoras) a nivel macroscópico. Las características y estructura de los materiales se pueden explorar a través de las reglas de absorción material de ondas ultrasónicas. Esta investigación constituye la rama acústica de la acústica molecular. La longitud de onda de las ondas sonoras ordinarias es mayor que la distancia entre los átomos en un sólido. En esta condición, el sólido puede considerarse como un medio continuo. Pero para las ondas ultrasónicas con frecuencias superiores a 1012 Hz, sus longitudes de onda son comparables al espaciado atómico en los sólidos, por lo que el sólido debe considerarse como una estructura reticular con periodicidad espacial. La energía de las vibraciones de la red está cuantificada y se denomina fonones (ver Física del estado sólido). El efecto de las ondas ultrasónicas sobre los sólidos se puede atribuir a la interacción entre las ondas ultrasónicas y los fonones térmicos, electrones, fotones y diversas cuasipartículas. La generación, detección y propagación de ondas ultrasónicas en sólidos y el estudio de fenómenos sonoros en líquidos cuánticos - el helio líquido constituye un nuevo campo de la acústica moderna -
Las ondas sonoras pertenecen a una de las categorías del sonido y pertenecen a ondas mecánicas. La onda sonora se refiere a una onda longitudinal que el oído humano puede sentir, con un rango de frecuencia de 16 Hz a 20 KHz. Cuando la frecuencia de las ondas sonoras es inferior a 16 Hz, se denomina ondas infrasónicas, y cuando la frecuencia de las ondas sonoras es superior a 20 KHz, se denomina ondas ultrasónicas.
Las ondas ultrasónicas tienen las siguientes características:
1) Las ondas ultrasónicas pueden propagarse eficazmente en medios como gases, líquidos, sólidos y sólidos fundidos.
2) Las ondas ultrasónicas pueden transmitir energía fuerte.
3) Las ondas ultrasónicas producirán reflexión, interferencia, superposición y * * * vibración.
4) Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en medios líquidos, pueden producir fuertes impactos y cavitación en la interfaz.
El ultrasonido es un miembro de la familia de las ondas sonoras.
Las ondas sonoras son la forma de propagación del estado de vibración mecánica (o energía) de un objeto. La llamada vibración se refiere al movimiento de ida y vuelta de partículas de materia cerca de su posición de equilibrio. Por ejemplo, después de golpear el parche, éste vibra hacia arriba y hacia abajo. Este estado de vibración se propaga en todas direcciones a través del medio aéreo.
El ultrasonido se refiere a ondas sonoras con una frecuencia de vibración superior a 20 KHz, que los humanos no pueden escuchar ni sentir en el entorno natural.
El concepto de terapia con ultrasonido:
La terapia con ultrasonido es una parte importante de la medicina con ultrasonido. Durante el tratamiento ultrasónico, se aplica energía ultrasónica a las partes enfermas del cuerpo humano para lograr el propósito de tratar enfermedades y promover la recuperación física.
En todo el mundo, el ultrasonido se utiliza ampliamente en diagnóstico, terapia, ingeniería, biología y otros campos. La máquina de terapia ultrasónica de uso doméstico de Safuri pertenece a la categoría de aplicación de terapia ultrasónica.
(1) Aplicaciones de ingeniería: posicionamiento y comunicación submarina, exploración de recursos subterráneos, etc.
(2) Aplicaciones biológicas: corte de macromoléculas, bioingeniería y tratamiento de semillas, etc.
(3) Aplicaciones de diagnóstico: Ultrasonido Doppler tipo A, tipo B, tipo M, tipo D, doble función y color, etc.
(4) Aplicaciones de tratamientos: fisioterapia, tratamiento del cáncer, cirugía, litotricia extracorpórea, odontología, etc.
Características de las ondas ultrasónicas:
1. Cuando las ondas ultrasónicas se propagan, tienen una fuerte directividad y la energía es fácil de concentrar.
2. Las ondas ultrasónicas pueden propagarse en diferentes medios y pueden propagarse lo suficientemente lejos.
3. La interacción entre las ondas ultrasónicas y el medio de transmisión del sonido es moderada y es fácil transportar información sobre el estado del medio de transmisión del sonido (diagnóstico o efecto sobre el medio de transmisión del sonido). (Tratamiento)
El ultrasonido es una forma de onda que se puede utilizar como portador o medio para detectar y cargar información (como el ultrasonido B para diagnóstico, al mismo tiempo, el ultrasonido es una forma de energía); Cuando su intensidad supera un determinado valor, puede afectar, cambiar o incluso destruir el estado, las propiedades y la estructura del medio que propaga los ultrasonidos (utilizado para el tratamiento).
La historia del desarrollo de las ondas ultrasónicas;
Primero, el aspecto internacional:
Desde finales del siglo XIX hasta principios del siglo XX, el Efecto piezoeléctrico y antipiezoelectricidad en física Después de que se descubrió el efecto, la gente resolvió el problema del uso de tecnología electrónica para generar ondas ultrasónicas, abriendo rápidamente un capítulo histórico en el desarrollo y popularización de la tecnología ultrasónica.
En 1922 apareció en Alemania la primera patente de invención para la terapia con ultrasonidos.
En 1939 se publicó un informe bibliográfico sobre el efecto clínico del tratamiento con ultrasonido.
A finales de los años 40, la terapia ultrasónica surgió en Europa y Estados Unidos. No fue hasta la Primera Conferencia Académica Internacional de Ultrasonido Médico celebrada en 1949 que se intercambiaron artículos sobre la terapia con ultrasonido, sentando las bases para el desarrollo de la terapia con ultrasonido. En 1956, se publicaron muchos artículos en la Segunda Conferencia Internacional sobre Medicina por Ultrasonido y la terapia con ultrasonido entró en la etapa de practicidad y madurez.
2. Aspectos domésticos:
En mi país, el campo de la terapia con ultrasonido comenzó relativamente tarde, a principios de la década de 1950, solo unos pocos hospitales realizaban terapia con ultrasonido. 65438-0950 Beijing fue el primero en utilizar máquinas de tratamiento ultrasónico de frecuencia de 800 KHz para tratar diversas enfermedades. En la década de 1950, gradualmente se hizo popular entre los instrumentos de producción nacional. Los informes de literatura publicada comenzaron en 1957. En la década de 1970, aparecieron varios tipos de dispositivos terapéuticos ultrasónicos domésticos y la terapia ultrasónica se hizo popular en los principales hospitales de todo el país.
Durante los últimos 40 años, los principales hospitales nacionales han acumulado una cantidad considerable de datos y una rica experiencia clínica. Especialmente a principios de la década de 1980, aparecieron la litotricia extracorpórea por ondas mecánicas (ESWL) y la cirugía ultrasónica, que supuso un gran avance en la historia del tratamiento de las enfermedades litiásicas. Ahora ha sido promovido y aplicado internacionalmente. La cirugía no invasiva con ultrasonido enfocado de alta intensidad hace que la terapia con ultrasonido ocupe una posición importante en la tecnología médica contemporánea. En el siglo XXI (HIFU), la cirugía por ultrasonido focalizado es aclamada como la última tecnología para el tratamiento de tumores en el siglo XXI.
El mecanismo del tratamiento ultrasónico:
1. Efecto mecánico: el efecto que se produce cuando las ondas ultrasónicas avanzan en el medio. (La propagación de ondas ultrasónicas en los medios es un efecto mecánico causado por la reflexión) Puede provocar algunas reacciones en el cuerpo. Las vibraciones ultrasónicas pueden provocar el movimiento de materiales en tejidos y células. Gracias al fino masaje de las ondas ultrasónicas, el citoplasma fluye y las células vibran, giran y se frotan, produciendo así un efecto de masaje celular, también conocido como "masaje interno". Esta es la característica única de la terapia con ultrasonido: puede cambiar la permeabilidad de las membranas celulares, estimular el proceso de difusión de las membranas semipermeables de las células, promover el metabolismo, acelerar la circulación sanguínea y linfática, mejorar la isquemia y la hipoxia celular, mejorar la nutrición de los tejidos y cambiar la tasa. De la síntesis de proteínas, mejora la función de regeneración. Los cambios en la estructura interna de las células provocan cambios en la función celular, lo que hace que el tejido conectivo duro se estire y ablande.
La acción mecánica del ultrasonido puede suavizar el tejido, mejorar la infiltración, mejorar el metabolismo, promover la circulación sanguínea y estimular el sistema nervioso y la función celular, por lo que tiene una importancia terapéutica única.
2. Efecto de calentamiento: el tejido humano tiene una capacidad relativamente grande para absorber energía ultrasónica, por lo que cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el tejido humano, su energía es absorbida continuamente por el tejido y convertida en calor, lo que resulta en daños. el propio tejido La temperatura aumenta.
El proceso de generación de calor no es sólo un proceso de conversión de energía en el que la energía mecánica se convierte en energía térmica en un medio. Es decir, calor endógeno. La terapia de calor ultrasónica puede aumentar la circulación sanguínea, acelerar el metabolismo, mejorar la nutrición de los tejidos locales y mejorar la actividad enzimática.
En términos generales, el efecto térmico de los ultrasonidos es significativo en los huesos y el tejido conectivo, y menos en la grasa y la sangre.
3. Efectos físicos y químicos: Los efectos mecánicos y térmicos de las ondas ultrasónicas provocarán algunos cambios físicos y químicos. La práctica ha demostrado que ciertos efectos físicos y químicos son a menudo efectos secundarios de los efectos anteriores. El instrumento terapéutico TS-C tiene las siguientes cinco funciones a través de efectos físicos y químicos:
A Dispersión: el ultrasonido puede mejorar la permeabilidad de las membranas biológicas y la permeabilidad de las membranas celulares a los iones de potasio y calcio después del ultrasonido. se producen cambios. Mejorando así el proceso de difusión de la biopelícula, promoviendo el intercambio de materiales, acelerando el metabolismo y mejorando la nutrición de los tejidos.
B. Efecto tixotrópico: Bajo la acción de los ultrasonidos, el gel puede transformarse en un estado de sol. Efecto suavizante sobre músculos y tendones, así como algunos cambios patológicos relacionados con la deshidratación de los tejidos. Como la artritis reumatoide y enfermedades degenerativas de articulaciones, tendones y ligamentos.
C. Cavitación: La cavitación forma, o mantiene una vibración unidireccional estable, o se expande y colapsa, provocando cambios en la función celular y aumento de los niveles de calcio intracelular. Los fibroblastos se activan, aumenta la síntesis de proteínas, aumenta la permeabilidad vascular, se acelera la formación de vasos sanguíneos y aumenta la tensión del colágeno.
D. Polimerización y despolimerización: La polimerización de moléculas de agua es el proceso de síntesis de múltiples moléculas idénticas o similares en una molécula más grande. La despolimerización de macromoléculas es el proceso mediante el cual moléculas grandes se convierten en moléculas más pequeñas. Puede aumentar la actividad de hidrolasa y colagenasa en las articulaciones.
E. Células y moléculas antiinflamatorias y reparadoras: Bajo la acción del ultrasonido, el valor del PH del tejido puede volverse alcalino. Alivia la acidosis local asociada a la inflamación. El ultrasonido puede afectar el flujo sanguíneo, producir inflamación, inhibir y tener efectos antiinflamatorios. Mueve los glóbulos blancos y promueve la angiogénesis. Síntesis y maduración del colágeno. Promover o inhibir el proceso de reparación y curación de lesiones. Logrando así el proceso de limpieza, activación y reparación de células y tejidos dañados.
Acústica cuántica.
El ultrasonido también se puede utilizar para la detección por radar. Al limpiar artículos delicados como relojes, se pueden usar ondas ultrasónicas para romper los cálculos biliares en el cuerpo del paciente y también se pueden usar ondas ultrasónicas para medir la distancia.
Las pruebas ultrasónicas también se utilizan para detectar la resistencia de las uniones soldadas en la soldadura por resistencia.