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[分享] 物理治疗的常用治疗工具:治疗用超声。一文打尽它的方方面面!

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boys 发表于 2019-12-21 00:14 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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超声是一种机械能,而非电能,因此严格来讲,并非一种真正的电疗方法。但是,人们通常把它归为电子物理设备这一大类。

超声的高频率产生的机械性振动就是我们熟知的声波能量。人类正常声波的感知范围在16Hz到20000Hz(在某些孩子和年轻人中感知频率更高些)。而超过这一频率的声波,其产生的机械性振动就是超声波。用于治疗的频率一般为1.0-3.0MHz(1 MHz为1秒钟100万次周期)。

声波是由压缩区(Comprssion)和疏松区(Rarefaction)组成的一种纵向波。当材料粒子暴露于声波之下,将会在某一固定点产生振荡效应,而不是随声波本身移动。

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名词解释压缩区(compression):当声波经过组织材料时,使组织材料粒子靠得更近,密度增高。

疏松区(rarefaction): 当声波经过组织材料时,使组织材料粒子相互远离,密度降低。

声波作为一种能量,当它经过某种材质时,就会引起材料粒子的振动。很明显,任何组织在分子层面振动的增加都会导致热量的产生,因此超声可以在组织中用来控制热量的变化,虽然当前治疗用超声并不特别强调这一现象(Williams 1987, Baker et al 2001, ter Haar 1999, Nussbaum 1997, Watson 2000, 2008)。

除了热量变化,组织振动产生的效应更多是由于非热能形式所致。不过,超声治疗也和其它治疗方法(例如冲击波)一样,尽管比例不大,都含有热能效应的成分。当超声波穿过某种材料(例如人体组织),声波能量因为向材料进行转移而逐渐减弱,不同材料,声波能量的衰减特征都已有大量研究数据。

超声剂量的计算计算超声剂量最直接的方法是结合目前已有证据以及下方的流程图进行。我们会做一些较为详细的文字说明来解释这张流程图。

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1)需要治疗的损伤深度
  • 表浅(<2cm):3 MHz
  • 深层(2-5或6cm):1 MHz

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名词解释
超声频率
指1秒钟内,超声穿过材料时,材料粒子经历一个完整压缩和疏松周期的次数。目前常用频率为1MHz和3MHz,指1秒钟内,材料粒子被压缩和疏松100万次和300万次。


2)脉冲比例(pulse ratio or duty cycle)
  • 急性期:脉冲式 1:4或3 (20%,25%)
  • 亚急性期:脉冲式1:3或2或1(25%,33%,50%)
  • 慢性期: 脉冲式1:2或1或持续式 (33%,50%,100%)

名词解释
脉冲比例(pulse ratio or duty cycle)
在1:1模式下,机器先提供2ms的能量输出,之后关闭2ms。在1:4模式下,先是开启2ms,紧接着关闭8ms。下图显示不同脉冲比例的影响。具有脉冲式选项的超声仪器有利于急性期的损伤治疗。

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注:有些机器以比例表示,有些用百分比表示。

脉冲频率
这和脉冲持续时间(pulse duration)有关。目前大部分机器都是开启2ms的脉冲持续时间,如果脉冲比例1:4,那么开启2ms,关闭8ms,总共10ms,那么组织接受脉冲的频率为100Hz。如果是4ms脉冲持续时间的机器,那么组织接受脉冲的频率为50Hz。

3)不同损伤所需强度:
  • 急性期:0.1-0.3 W/cm2
  • 亚急性期:0.2-0.5 W/cm2
  • 慢性期:0.3-0.8 W/cm2

4)治疗部位和探头治疗尺寸的关系:例如,1×,2×,3×等。

名词解释
超声探头的近场,远场以及BNR
超声波束的释放是不均匀的,随着晶体能量转换器尺寸的变化而变化。靠近有效辐射区域(Effective Radiating Area ,ERA)叫做近场区域或者干预区域或者治疗区域。

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此处的能量输出不同于常规设置的参数,例如参数设置是0.3 W/cm2, 那么此处的能量将会搞到12到15倍之多,也就是高达4.5 W/cm2。

近场大小用晶体换能器半径和超声波波长的比值来表示。例如晶体换能器直径25mm,1MHz的波长为1.5mm,那么近/远场边界为12.5mm/1.5mm>10cm。

这表明如果使用较大的探头和1MHz的超声仪器,其有效近场区域达到10cm。在该区域内,波束较为一致,变化较小。

由此可见,超声仪器还有另外一个重要的指标就是波束非均匀率(Beam non-uniformity ratio, BNR)。这是能量强度峰值和平均能量强度之比。一般的超声为4-6。也就是说近场区域的最大能量输出是平均能量输出的4-6倍。理论最佳值为4。当然也有厂家声称已突破超声性能自身限制,把BNR降到了1。

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5)治疗时间
目标为每单位晶体换能器的治疗时间达到1分钟。

6)超声耦合剂
近年来,关于耦合剂与治疗用超声疗效之间的关系一直存在很大争议。

任何材质(人体组织)在超声通过时,都会存在阻抗。这种人体组织的特定阻抗是由组织密度(density)和弹性(elasticity)决定的。为了尽可能最大化的把能量从一种介质传递至另一个介质,两种介质阻抗最好是相同的。

当超声从探头发出到达组织,需要穿过不同的组织类型,很显然这不可能达到阻抗一致的标准。交界边缘的阻抗差异越大,反射就会越大,因此,传递的能量就越少。不同组织的阻抗值可以在Ward 1986发表的文献中找到。

为使超声能量到达机体组织,首先要克服的是超声探头(钢制)与空气之间的巨大阻抗差异。为尽可能减少这种差异,就需要在两者之间使用合适的耦合剂。

如果超声探头和皮肤之间存在空气,哪怕是极少,那被反射的比例也将接近99.998%,这实际上意味着超声能量根本没有得到传递。

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治疗用超声的运用超声的热效应(与大多数的热作用一致):
  • 减轻疼痛
  • 缓解肌肉痉挛
  • 增加血流
  • 加重水肿(损伤早期)
  • 促进神经传导
  • 增加胶原弹性
  • 降低关节僵硬度
超声的非热效应(振动效应)
低强度或者脉冲式超声基本没有热效应。
  • 增加细胞内钙浓度
  • 增加细胞膜通透性
  • 促进细胞正常功能
  • 增加组胺释放
  • 加强巨噬细胞反应性
  • 在肌腱和软骨中增加成纤维细胞活性和蛋白质合成
临床常用于
  • 减轻疼痛和增加组织延展性
  • 改变膜通透性以加速组织愈合(例如促进皮肤溃疡、手术切口、肌腱损伤、骨折等的愈合)
  • 超声经皮给药
  • 钙沉积的再吸收
治疗用超声的最新运用骨折的超声治疗
最近,有大量研究明确了使用治疗用超声不仅对正常骨折(新鲜)愈合,而且对愈合延迟或非愈合的骨折均具有益处( Mayr et al 2000, Busse et al 2002, Warden et al 1999)。超声曾被认为是此类情况的禁忌症,虽然其具有原因仍不清楚。考虑到已有证据的数量和质量,如果还是将超声治疗放在禁忌症的名单中,显然已不合适。

最近的系统性回顾和荟萃分析(Busse等2002)仔细分析了关于低强度、脉冲式超声治疗对骨折愈合时间影响的现有证据。他们发现3个研究共158例骨折患者的随机研究证据表明,超声治疗组骨折愈合时间明显低于对照组,愈合时间的平均差异为64天。

Warden等(1999)发表的回顾性分析指出无论是动物还是人类的研究,超声可以使骨折的修复速度提高1.6倍。该研究中的超声设备为超声加速骨折愈合系统(Sonic Accelerated Fracture Healing System,SAFHS),参数为低强度(0.03 W/cm2),频率为1.5MHz,脉冲式,脉冲比例1:4。

虽然标准的治疗治疗仪可以复制以上参数,但SAFHS设备的BNR特别低,不像传统物理治疗超声仪,因此,在研究中其治疗探头虽然固定,但仍是安全的。这种固定可能非常重要,因为受试者每天需要治疗20分钟,这对他们来说更像感觉仅是在使用超声设备,而不是接受治疗。

超声治疗阿扑吗啡(Apomorphine)结节
阿扑吗啡注射经常用于帕金森病的治疗。该治疗可能造成皮下结节的形成,使得注射部位的组织异常坚硬。这通常发生在腹部和大腿上部。这些组织的改变使注射变得十分困难,同样也影响药物的吸收。

有研究指出,超声治疗能够成功治疗此类结节,但目前尚缺乏参数设置(包括频率或治疗时间)的指南。我们提供的指导信息有两个来源:一是临床医生使用超声治疗结节的事实证据,二是我们自己进行的临床试验结果。

禁忌症和相应警告禁忌
  • 怀孕期间,勿将胚胎或胎儿置于治疗水平的超声之下
  • 恶性肿瘤
  • 正在出血组织或者预期正在出血的组织(通常在损伤的4-6小时内)
  • 严重的血管异常包括深静脉血栓形成、栓塞和严重动脉硬化
  • 血友病患者
勿在以下器官上使用:
  • 眼睛
  • 星状神经节
  • 严重心脏病或装有起搏器的心脏
  • 生殖腺
  • 儿童活跃期骨骺
警告
  • 始终使用能产生治疗反应的最低强度。
  • 确保应用时,保持探头的移动。
  • 让患者知晓超声的治疗效果并有正确的预期。
  • 如果用到超声的热效应,请确保没有使用禁忌症。
  • 在心脏起搏器或其他植入电子设备附近需谨慎使用。
  • 在金属植入装置之上将超声参数设为持续式是非常不明智的。
希望本文能以简单而又全面的内容帮助物理治疗师了解治疗用超声的原理、参数选择和设置、治疗效果、适应症以及禁忌症。

在全面了解治疗用超声的基础上,我们紧跟国外最新物理治疗类产品的潮流,为广大物理治疗师物色了一款便携式治疗用超声US Pro 2000TM,只有电动剃须刀大小却涵盖所有超声的重要参数,相信大家读完上述文章,看懂下面这张产品性能图片应该不是什么难事了。
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产品小结(视频1)
  • 便携式:电动剃须刀大小,随身携带。
  • 1MHz: 更具组织穿透力,不仅适用于浅表,也适用于深部组织损伤。

  • 三种不同能量强度:保证深部穿透时仍不失合适剂量。
  • 三种不同脉冲比例:无论是急性还是慢性损伤,均能保证疗效。

  • 4cm有效治疗区域:足够保证一般损伤的治疗范围。
  • 合理的BNR范围:保持均匀的治疗强度输出。
  • 可选的输出形式:脉冲式保证急性期治疗的安全性,持续式保证慢性期治疗的有效性。
视频1 US Pro 2000介绍

延伸阅读:物理治疗用超声的剂量计算
这是一篇根据不同参数设置以及不同治疗区域的面积和深度计算超声使用剂量的文章,能让广大物理治疗师在使用超声治疗时,即使看不见,摸不着,但对患者的疗效却心中十分有数。虽是英文,但对照本文的上述内容,自己啃下来绝对不是大问题。希望对大家有所帮助。



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完,谢谢阅读!

(原文来源:枫叶之国话康复)

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