03/11/2010

ULTRASONIDO

Lie. Wilbert D. Torres Zamata

HISTORIA

• S. XVIII -Orientación de ciertos animales (eco-biológico delfines y murciélagos)

• 1880 Fenómeno piezoeléctrico (Hermanos Curie)

• Primera y segunda guerra mundial - SONAR• 1917 Langevis construye el ler ultrasonido

• Wood y Louis primeras investigaciones sobreefectos biológicos del US

• 1939 Polhman construye el ler US terapéutico

• Primeros equipos - calentamiento de tejidos

NATURALEZA DE LAS ONDAS SÓNICAS

• Ondas longitudinales

• Requieren un medio de propagación (elástico)

• Velocidad del sonido 300.000 km/seg.

• Se transmite mejor por medios sólidos

• En el medio presenta compresión y refracciónde las moléculas

• Movimiento: vibración y energía térmica

EFECTO PIEZOELÉCTRICO

EFECTO PIEZOELECTR1CO: Piezoelectricidad:capacidad de producir carga eléctrica(electricidad) en respuesta a estímulos mecánicos

EFECTO PIEZOELÉCTRICO INVERTIDO:Piezoelectricidad Inversa: Capacidad degenerarenergía mecánica en respuesta a estímuloseléctricos.

Cristales piezoeléctricos: Cuarzo, Titanato deBario, Titanato de Zirconato, Cerámica Sintética.

TERMINOLOGÍA BÁSICA

• Cabezal (aplicador): pieza metálica que contiene eltransductor

• Transductor: cristal que convierte la energía eléctricaen energía mecánica (transducción - piezoelectricidadinversa)

• Potencia: cantidad de energía acústica entregada en eltiempo (watts).

• Intensidad: Potencia entregada por superficie (W/cm2),según OMS máxima intensidad utilizable es de 3W/cm2.

• ERA: Área de radiación efectiva - área del cabezal (0,8cm2-lcm2-5cm2)

TERMINOLOGÍA BÁSICA

US Continuo: entrega constante de energía USdurante todo el tiempo de aplicación.US Pulsátil: entrega por pulsos de USinterrumpida por intervalos de descanso. USde 50 a lOOHz.Duty Cycle: termino para las aplicacionespulsadas, cantidad de energía acústicaentregada medida en tiempo (mseg) -porcentaje (%) - relación.

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TERMINOLOGÍA

Frecuencia: es el numero de veces que oscilael material piezoeléctrico (cristal) por segundoen respuesta al potencial eléctrico. Laoscilación genera igual numero de ondasmecánicas.

Se ajusta de IMhz o 3Mhz

US CONTINUO vs US PULSÁTIL

CONTINUO

• Frecuencia con que vibra elmaterial piezoeléctrico estransmitida sininterrupciones a través delcabezal.

• Efectos térmicos ymecánicos.

• Intensidad máxima deaplicación 2,0 W/cm2

PULSÁTIL

• Frecuencia con que vibra elmaterial piezoeléctrico estransmitida coninterrupciones a través delcabezal.

• 50 a 100 hz (periodos de 20o 10 mseg).

• Solo efectos mecánicos.• Máxima intensidad de

aplicación 3,0 W/cm2

DENSIDAD DEL MEDIO - IMPEDANCIA

• La densidad de un medio le ofrece a la ondaultrasónica un sustento físico para que puedapropagarse.

• A > Densidad del medio > velocidad depropagación

' Impedancia acústica (Z): es la resistencia delmaterial a la propagación de las ondasultrasónicas.

• IA: producto de la densidad del medio x lavelocidad de propagación de aquel medio.

1 px c = Z

COMPRESIÓN Y RAREFACCIÓN

Las moléculas de los tejidos biológicos vibranen el mismo sentido de la propagación delsonido.

Expansión del Cristal: FASE DE COMPRESIÓNMOLECULAR

Compresión del cristal: FASE DE RAREFACCIÓN

CAMPOS DE US

CAMPO CERCANO

• Región de Fresnel

• Haz paralelo ligeramenteconvergente

• Fenómenos de interferencia(variaciones de intensidad)

CAMPO LEJANO

• Región de Fraunhoffer

• Haz divergente

• Región donde ocurren losefectos biofísicos

• Ausencia de fenómenos deinterferencia.

CARACTERÍSTICAS BIOFÍSICAS

Energía mecánica es afectada por losfenómenos de la radiación electromagnética:

• Fenómeno de atenuación

• Fenómeno de penetración

• Reflexión

• Refracción.

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FENÓMENO DE ATENUACIÓN

Es la perdida de energía ultrasónica a medidaque le haz penetra en los tejidos biológicos

ABSBOCtON

ABSORCIÓN DE ONDAS SONORAS

EL ULTRASONIDO AUMENTA EL MOVIMIENTO DE LASMOLÉCULAS

CAUSANDO MAS VIBRACIÓN Y COLISIONESMOLECULARES

CALOR - ENERGÍA TÉRMICA -

Cuando el ultrasonido pasa a través de lostejidos

INTENSIDAD ES CONSTANTEMENTE REDUCIDA

Profundidad media aproximada delUltrasonido:

• Naturaleza del tejido (proteína y contenidode agua).

• Frecuencia/ compresión de la onda deultrasonido.

65 mm * 1 Mhz.

30 mm * 3 Mhz.

Contenido de proteína y absoción deultrasonido en varios tejidos

Sangre < contenido de proteína < absorción de US

Grasa

Nervio

Músculo

Piel

Tendón

Cartílago

Hueso > contenido de proteína > absorción de US

EFECTOS BIOFISCOS DEL US

Se debe a la conversión de energía mecánicaen energía térmica

La conversión solo ocurre en los tejidos queabsorben las energías mecánicas

Efectos térmicos

Efectos mecánicos

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EFECTOS TÉRMICOS

Efecto Térmico - US continuo (también efectomecánico)Ocurre en los tejidos ricos en proteínas(colágeno)También ocurre en los puntos de reflexión de laonda (diferencias de impedancia importantes).Leman y Cois: capsula articular y tejido óseoincrementan su temperatura en 6,3 y 9,3°Crespectivamente,Lehman: la T del músculo se incrementa0,07°C/seg (US continuo a 1 W/cm2)

EFECTO TÉRMICO

El efecto térmico depende de:• Coeficiente de absorción de los tejidos

• Reflexiones del haz ultrasónico

• Velocidad con la que la energía es entregada(intensidad y frecuencia)

Movimiento Browniano yDesaglutinacion

Movimiento Browniano: movimientozigzagueante dentro de compartimientosbiológicos y celulares que afecta a iones ymoléculas cargadas producidas por fuerzasbiológicas. (R. Brown)

Desaglutinacion molecular: fraccionamientode las moléculas a causa de la vibraciónproduciendo iones libres.

EFECTO MECÁNICO

Efectos mecánicos = efectos atérmicos

Ultrasonido pulsátil

Efectos mecánicos: fases de compresión yrarefacción molecular

EFECTOS FISIOLÓGICOS DEL US

Vasodilatación

Incremento de la permeabilidad de la membrana

Aumento de la capacidad regenerativa de lostejidos

Disminución del dolor

Extensibilidad del tejido conectivo (tejidos ricosen colágeno)

Consolidación ósea

VASODILATACIÓN ARTERIOLAR

Liberación de sustancias vasoactivas(histamina, bradikininas, prostaglandinas)¿Estimulación de fibras aferentes gruesas?(disminuye la actividad del SN simpático sobrelos vasos)¿Disminución del tono? (disminuye laactividad del SN simpático por estimulación defibras gruesas¿Vasoconstricción arteriolar?

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AUEMNTO DE LA PERMEABILIDAD DE

LA MEMBRANA

• Producto del movimiento brownniano y de ladisolución de macromoléculas a consecuenciade los estímulos vibratorios

• Alteración de la concentración de iones -excitabilidad celular (Despolarización)

INCREMENTO DE LA VELOCIDAD DE

REGENERACIÓN DE LOS TEJIDOS

El US mejoraría el proceso de regeneración dealgunos tejidos ricos en colágeno (tejidoconectivo)

Aumento de la llegada de sangre (> perfusión-aporte de O2 y nutrientes)

Influencia déla carga mecánica sobre lasíntesis y orientación del tejido colágeno(etapa proliferativa - reparación tisular)

DISMINUCIÓN DEL DOLOR

(ANALGESIA)

(tenrKitf raoia profunda}¿Estimulaciónde fibras

aferentes gruesas?

EXCITABILIDAD DEL TEJIDO

CONECTIVO

El tejido conectivo esta presente en todas lasestructuras corporales (huesos, tendones,ligamentos, capsula articular, cartílago, etc).

Constituye el 16% del peso total del cuerpo y23% de agua corporal.

Tejido conectivo = tejido colágeno

El colágeno absorbe eficazmente las ondasultrasónicas.

CONSOLIDACIÓN OSEA

Dosis bajas de US favorecerían el proceso de consolidaciónósea aplicado en la fase proliferaría de la fractura (paso decallo blando a callo duro).1983 Duatte y Cois: aplicación de US sobre el hueso enreparación es segura a dosis bajas. (Duty Cycle 0,05% a10W/cm2 durante 15 minutos por 3 semanas-Fxbilaterales traseras de piernas de perros.1990 Cameron: Tto de pacientes con fx de Cotíes y diáfisisdistal (US pulsátil 20%0,15W/cm2, frecuencia de l,5Mhzpor 20 minutos y durante 3 semanas.FDA 1998: diseña un dipositivo especial de uso domiciliariopara la cicatrización osea con parámetros fijos (duty cyclede 20% 0,15W/cm2, frecuencia de l,5Mhz y 20 minutos.

SELECCIÓN DE PARÁMETROS

• FRECUENCIA

• US CONTINUO O PULSÁTIL

• INTENSIDAD

• ERA

• TIEMPO DE TRATAMIENTO

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FRECUENCIA

Velocidad con la que ocurre la vibración delcristal piezoeléctrico sometido a un campoeléctrico alternante.

La frecuencia esta en función de laprofundidad que se desea alcanzar

IMhz > Profundidad (5 cm)

3Mhz < Profundidad (3 cm)

CONTINUO O PULSÁTIL

US continuo predomina fundamentalmente elefecto térmico y en menor porcentaje elmecánico.

US pulsátil predomina efecto mecánico

Frecuencia de emisión lOOHz (ciclos delOmseg)

Frecuencia de emisión 50Hz (ciclos deZOmseg)

INTENSIDAD

• Es controversia!

• Es la fuerza de la energía acústica promedio

• Agresividad de la onda MECÁNICA sobre el tejidobiológico

• US continuo-máximo 2W/cm2

• US pulsátil - máximo 3 W/cm2

Wprom= ERA(cm2) x W/cm2 x %de entrega (dutyCycle)

E.R.A. (Área de Radiación Efectiva)

• La elección de la ERA esta en función del áreade tratamiento

• La irradiación de energía debe de ser deacorde a la región de tratamiento

• ERA comunes: 5 cm2 1 cm2 0,8 cm2

ERA de 5 cm2 > Campo cercano

ERA de 1 cm2 < Campo cercano

TIEMPO DE TRATAMIENTO

Las sesiones pueden tener una duración de 5 a 10minutos y suele aplicarse una vez al día.En lesiones agudas se utiliza el modo pulsátil por 6 a8 sesiones diarias.En problemas crónicos se utiliza el modo continuo alo largo de 10 a 12 sesiones en días alternados.De forma general se dosifica de 1 a 1,2 minutos porcm2 de área a tratar.

TÉCNICAS DE APLICACIÓN

• Técnica DIRECTA (estática y dinámica)

• Técnica SUBACUÁTICA

• Técnica INDIRECTA (guante de látex)

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TÉCNICA DIRECTA

Aplicación directa del cabezal del US sobre lasuperficie que se desea irradiar con energíaacústica

Aplicación estática (solo US pulsátil y de bajaintensidad)

Aplicación dinámica (cabezal en movimiento,barrido circular o zig-zag)

TÉCNICA SUBACUÁTICA

Aplicación del cabezal bajo el agua respetandouna distancia de 1 a2 cm.

Objetivo: esta aplicación privilegia el campolejano

No ocurren efectos adversos si se realiza unaaplicación directa bajo el agua.

TÉCNICA INDIRECTA

Aplicación del cabezal en movimiento sobreun guante de látex

Gel conductor entre cabezal y guante y entreguante y piel

Objetivo: esta aplicación privilegia el campolejano

INDICACIONESTrastornos del tejidoóseo, articulaciones, ymúsculos.Trastornos de los nerviosperiféricos

Trastornos de lacirculación

Anomalías de ia piel

Contractura de dupuytrenHeridas abiertas

CONTRAINDICACIONES

ABSOLUTAS

• Ojos, corazón

• Útero gestante

• Placas epifisiarias

• Tejido cerebral

• Testículos

• Artritis deformante

CONTRAINDICACIONES

RELATIVAS

• Luego de laminectomias

• Perdida de la sensibilidad

• Endoprotesls

• Tumores

• Secuelas post-traumáticas agudas

• Osteoporosis

• Tromboflebitis y varices

• Inflamaciones sépticas