Elektroterapija dr.sc. Robert Beuc

Elektroterapija
dr.sc. Robert Beuc
Fizika
Studij Fizioterapije
1




Malo povijesti
Klasifikacija elektroterapijskih postupaka
Galvanizacija
Elektrostimulacija
http://www.electrotherapymuseum.com/
2
Povijest elektroterapija
• Elektroterapija se primjenjuje više
od dvije tisuće godina. Najstariji
“elektroterapijski uređaj”, riba
drhtulja (torpedo marmorata) koja
proizvodi napone od nekoliko
desetaka volta za omamljivanje
plijena.
• Opažanjem fiziološkog djelovanja
pri elektrostatičkom pražnjenu u
18. st. su se počeli primjenjivati
elektrostatički uređaji. Na slici
lijevo: stroj za proizvođenje
statičkoga elektriciteta
3
• Indukcijski uređaj za
faradizaciju (kraj 19. st.)
• Elektroterapijski uređaj za
elektrostimulaciju (1930-e
godine)
• Elektroterapijski uređaj za
elektrostimulaciju (1970-e
godine)
4
ELEKTROTERAPIJSKI UREĐAJI
• Elektroterapijski uređaji – elektronički uređaji
namijenjeni medicinskoj terapiji.
• Nazivaju se :
– prema terapijskim postupcima
– po izumiteljima
5
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 struja
proizvođenih Teslinim transformatorom, stavljanjem
pacijenta 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).
6
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
7
• 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
8
 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.
9
 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.
10
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.
11
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).
12
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU

 Shema uređaja za galvanizaciju
13
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
14
ELEKTRODE ZA GALVANIZACIJU
Stavljanje elektrode na kožu
Raspored elektroda na tijelu:
a) poprečni, b) uzdužni,
c) dijagonalni,
d) aktivna i pasivna elektroda
15
ELEKTRODE ZA GALVANIZACIJU
Primjer rasporeda elektroda pri
tzv.
silaznoj
galvanizaciji
(anoda (+) bliža središnjem
živčanom sustavu)
16
PRIMJENA GALVANIZACIJE
 Pacijent se uvijek uključuje pri naponu U = 0 !
 Nakon spajanja pacijenta u strujni krug napon se
postupno podiže do postizanja praga podražajnih
struja.
 Na kraju terapijskog postupka napon se postupno
snižava do U = 0, i tek se tada pacijent isključuje iz
strujnoga kruga!
 Pozor! Spontanim vlaženjem kože otpor se kože
može znatno smanjiti, i tako znatno porasti struja
kroz pacijenta!!!
17
UREĐAJ ZA GALVANIZACIJU
 Uređaj za galvanizaciju vrlo se rijetko izrađuje sam,
većinom je sastavni dio drugih uređaja.
Primjena galvanizacije –
18
• Galvanoplast –galvanski flaster
• Struja 10 mA
• Tretman 2-3 dana
19
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.
20
OBLICI IMPULSA ZA STIMULACIJU
Najčešći oblici impulsa za elektrostimulaciju
21
UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Shema uređaja za elektrostimulaciju
22
TENS
Transcutaneuous Electrical Nerv Stimulation
23
 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
24
IFT
Interferencijska 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
25
■ 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.
26
 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.
27
• Interferencija stvara frekventne udare koji imaju slično
djelovanje na stimulaciju živaca kao i nisko frekventna
struja.
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
F1
F2
F1+F2
3
t (s)
28
 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.
29
• 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.
30
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.
31
UNIVERZALNI UREĐAJ
Izgled univerzalnog uređaja za galvanizaciju i
elektrostimulaciju
32
UREĐAJ ZA STIMULACIJU
Primjena elektrostimulacije
33
PRIJENOSNI UREĐAJ ZA STIMULACIJU

Uređaj za rehabilitaciju mišićja
34
To je sve za danas!!!
Slijedeći put o uređajima
za dijatermiju
Ilustracije i ideje uglavnom posuđene iz slijedećih izvornika:
Jakobović, Z.: Fizika i elektronika - odabrana poglavlja za studije Visoke
zdravstvene škole. Zagreb: Visoka zdravstvena škola, 1997.
35
Elektroterapija 2




Fizikalna terapija visokih frekvencija
Kratkovalna dijatermija
Induktometrija
Mikrovalna dijatermija
http://www.electrotherapymuseum.com/
36
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
37
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)
38
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
39
Kratkovalna dijatermija
• Elektrode su izolirane od tijela
• U ekvivalentnom krugu elektrode imaju
samo kapacitivni otpor
40
C,Rc
C1, RC1
C2, RC2
R
• 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
41
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, B
efektivno magnetsko polje.
42
• Primjena
induktometrije
43
• 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 e
te umnošku kvadrata frekvencije
električnog polja w i kvadrata
efektivne jakosti električnog polja E.
44
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Shema uređaja za kratkovalnu dijatermiju
45
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)
46
ELEKTRODE ZA KRATKOVALNU
DIJATERMIJU
Elektrode za kratkovalnu dijatermiju, a) pločasta kruta elektroda,
b) pločasta savitljiva elektroda, c) mala zavojnica (tzv. monoda)
47
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Raspored apsorbirane energije u tkivima, a) pri kratkovalnoj
dijatermiji u električnom polju, b) u magnetskom polju, c) pri
mikrovalnoj dijatermiji
48
Pulsed Shortwave Therapy (PSWT)
Pulsna kratkovalna terapija
• 27.12 MHz izlaz je
pulsiran učestalošdu
26-800 pps, a trajanja
pulsova su 20-400ms
49
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Uređaj za
kratkovalnu
dijatermiju
50
UREĐAJ ZA KRATKOVALNU DIJATERMIJU
Primjena kratkovalne
dijatermije na pacijentu
51
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-LambertBouegerovim zakonom
• I je intenzitet na udaljenosti x od površine tijela, Io je
upadni intenzitet, a je koeficijent apsorpcije koji je
ovisan o tipu tkiva.
52
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.
53
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)
54
Shema uređaja za mikrovalnu dijatermiju
55
Presjek magnetrona, elektronske
cijevi u kojoj nastaju električni
titraji vrlo visokih frekvencija
• 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)
56
 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.
57
• Mikrovalne pednice
2.45 GHz
• Mobilni telefoni 1, 2,
2.75, 3, 4 GHz
58
UREĐAJ ZA MIKROVALNU DIJATERMIJU
Uređaj za mikrovalnu
dijatermiju
59
UREĐAJ ZA MIKROVALNU DIJATERMIJU
Primjena mikrovalne dijatermije na pacijentu
60
Ultrazvuk





Što je zvuk
Osnovne karakteristike zvuka
Uređaj za terapiju ultrazvukom
Učinci ultrazvuka na organizam
Primjena ultrazvuka
61
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.
62
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.
63
Zvučni tlak p je razlika
ukupnog i atmosferskog
tlaka i prikazuje se kao
sinusna funkcija vremena:
64
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
65
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
66
Neka svojstva zvuka i izvora zvuka
Realni zvuk se sastoji od osnovnog i viših harmonika
Amplitude 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 frekvencije
I = a f2
Intenzitet zvuka opada sa kvadratom udaljenosti od izvora
67
Akustična impedancija
(zvučni otpor) Z ovisi o
gustodi sredstva r i brzini
prostiranja zvuka v :
 Z=rv
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:
68
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
69
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 niže
frekvencije.
70
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
71
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
72
kristal, b) i c) tlačeni kristal
UREĐAJ ZA TERAPIJU
ULTRAZVUKOM
73
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)
mala glava (ciljana primjena)
5 cm2
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
74
PRETVORNIK ZA TERAPIJU
ULTRAZVUKOM
Presjek ultrazvučnog pretvornika (tzv. ultrazvučna glava ili ultrazvučna
sonda)
75
 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
76
• 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
77
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.
78
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
79
promjene tlaka duž molekulskih lanaca.
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
80
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.
81
ULTRASONOFOREZA
Unošenje lijekova kroz neozlijeđena kožu pomodu
ultrazvuka
Ultrazvuk povedava propusnost kože i staničnih
membrana, što ubrzava difuziju lijekova kroz kožu.
82
UREĐAJ ZA TERAPIJU ULTRAZVUKOM
Uređaj za terapiju ultrazvukom
83
PRIMJENA TERAPIJSKOG ULTRAZVUKA
Ultrazvučna terapija
dodirom preko kontaktnog
sredstva
84
PRIMJENA TERAPIJSKOGA
ULTRAZVUKA
Ultrazvučna terapija
kroz vodu
85
UREĐAJ ZA TERAPIJU ULTRAZVUKOM
Primjena ultrazvučne terapije na pacijentu
86
Laseri i njihova primjena u medicini
Robert Beuc
Institut za fiziku, Zagreb
Laseri
•
•
•
•
•
•
Što je laser ?
Što je svjetlost ?
Kratka povijest lasera
Princip rada
Svojstva lasera
Vrste lasera
Što je laser?
Light
Amplification
Light
= svjetlostby Stimulated Emission of Radiation
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
Lom svjetlosti
Vidljivi dio spektra ~400-700nm
Spektar
Povijest lasera
Javan konstruirao
He-Ne laser
Maiman napravio prvi
Townes sagradio
Schawlow
i Townes
(ruby)
LASER
prvi MASER
Spectra
predstavila
predvidjeli
LASER
prvi komunikacijski sistem
laser
IBMnapravio
napravio laserski
pisač Ti:Sapphire
zasnovan
na optičkim
vlaknima
Alferov
Einstein predvidio
Hall sagradio
CD player
heterostrukturni
laser (Chicago)
stimuliranu
emisiju
poluvodički
laser
Nakamura napravio laser u tehnologiji
UCB
plavu lasersku Faist
dioduNano-žica
sagradio kvantno
kaskadni laser
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Albert Einstein, On the Quantum Theory of Radiation,(1917)
Apsorpcija
Spontana emisija
2
foton
1
Stimulirana emisija
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?
Dijelovi lasera
 Aktivni medij
 Energijska pumpa
 Optički rezonator
Princip rada lasera
Stimulirana emisija
svjetlosti
Stimulirana emisija
fotona pomodu
povratna zrcala uz
prisutnu inverziju
naseljenosti 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 lasera
Laseri 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
Usmjerenost
Monokromatičnost
Kontrolirana snaga
Laser kao precizni skalpel
Apsorpcija svjetlosti
Ablacija tkiva
Velika snaga lasera
Terapeutska uloga
Fotokemijske reakcije
Dijagnostika
Odabir valne duljine lasera
ovisan o vrsti tkiva na koje se djeluje
O fokusiranju lasera ovisi jačina
intervencije na tkivu
Korekcija vida





Normalno fokusiranje
Myopia (kratkovidnost)
Hyperopia (dalekovidnost)
Astigmatizam
Presbyopia (zrele godine)
1
1
___
P = ___
1 = (n-1) ( 1)
f
R1
Myopia: fokalna duljina je prekratka, R1 je premali, zaravnati rožnicu
UV 193 nm egzimer laser
Kida molekularne vaze
Ablatira rožnicu bez
zagrijavanja
stepenasti pulsevi (10 Hz)
Centar je više ablatiran
original
Korigirani radius zakrivljenosti
Hyperopia: fokalna duljina je prevelika
Manja ablacija u centru
Korigirani oblik
original
LASIK
Laser In-Situ Keratectomy
Animacija
Snimljena
operacija
Koronarna kirurgija
Revaskularizacija miokarda pulsnim
egzimerskim 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 se
optičkim vlaknom dovodi u lijevu
klijetku
Perkutana transluminalna
revaskularizacija srčanog mišida
Dermatologija
Periorbitalno kozmetičko
izravnavanje kože
Uklanjanje pigmentiranih lezija
Otorinolaringologija
Premaligna lezija mandibularne gingive
Uklanjanje kamenaca
žlijezda slinovnica
Lasersko preoblikovanje uvule
mekog nepca, kod ljudi koji
imaju problema sa hrkanjem
Tretman karcinoma larinksa
Stomatologija
Bušenje zuba
femtosekundnim laserom
Dijagnostika
Optička tomografija
Fotomedicina
• 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.
Prva laserska terapija niskog intenziteta primijenjena
je 1962. Krajem šezdesetih Endre Mester u Mađarskoj,
objavio je rezultate o poboljšanom liječenju povreda
primjenom 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 (Lowlevel 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
Kronične i akutne bolesti















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
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 smrti
ili
zrake života
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.
126
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.
127
UNIVERZALNI UREĐAJI
Univerzalni uređaj za galvanizaciju, elektrostimulaciju,
ultrazvučnu terapiju i lasersku terapiju
128
UNIVERZALNI UREĐAJI
Univerzalnu uređaj za elektroterapiju
129
VIŠESTRUKI UREĐAJI
Uređaj za neovisnu istodobnu elektrostimulaciju dvaju pacijenata
130
PRIJENOSNI ELEKTROTERAPIJSKI UREĐAJ
Prijenosni uređaj za
elektrostimulaciju
131
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.
132
ZAŠTITA OD SMETNJI
Primjer smještaja elektroterapijskog uređaja u oklopljenu
prostoriju, uz primjenu filtara na svim vodovima koji ulaze u
prostoriju ili iz nje izlaze
133
To je sve za danas!!!
Slijedeći put biti će
zadnje predavanje i
zadnji potpis
Ilustracije i ideje uglavnom posuđene iz slijedećih izvornika:
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/
134

Download Report