Применение ультразвука в хирургии

Рисунок 4 – Структурная схема аппарата ультразвуковой терапии

Перед сеансом УЗ-терапии производят проверку исправности аппарата. Простейший способ проверки наличия генерации ультразвука состоит в том. что излучатель окунают в стакан с водой и. при наличии колебаний, наблюдают эффект дегазации (выделения пузырьков воздуха). С повышением интенсивности излучения газовыделение возрастает.

Периодически проводят проверку градуировки шкалы интенсивности генерируемого ультразвука. Для этой цели Используются специальные измерители мощности ультразвука, например, типа ИМУ-2 (3).

Для предохранения рук оператора от воздействия ультразвука, он должен работать в тонких нитяных перчатках, поверх которых надеты резиновые. Сохраняемый пол слоем резины слой воздуха отражает УЗ-колебания. предохраняя руки от воздействия ультразвука.

В таблице 1 приведены некоторые основные характеристики отечественных терапевтических УЗ-аппаратов.

 

Таблица 1 Характеристики отечественных терапевтических УЗ – аппаратов.

Тип	Назначенце	Раб.частота кГц	Макс.мощн. Вт/см	Эффект. Площадь зонда, см
1	.   2	3	5	6
Ультразвук Т5	универсальный	880	2	1 и 4
ЛОР-З	отоларингологиче ский	880	1,6	2 и 0.4
УЗТ-31	гинекологический	2640	2,5	2 и 0.5
УЗТ-101	неврологический	880	2,5;1,25	1 и 4
УЗТ-102	стоматологически й		2.5	1 и 2
УЗТ 1302	офтальмологическ ий	880	2.5	0.5:1,0
УЗТ 1305	гастроэнтерология , урология, прокто лог.	880	2.5:1.25	(0.5;1.0;4,0.

Интересным представляется воздействие ультразвуковыми волнами на биологически активные точки (БАТ) с целью достижения определенных терапевтических эффектов, называемое  фонотерапией. Фонотерапия осуществляется с помощью терапевтических УЗ-аппаратов, позволяющих генерировать ультразвук малой интенсивности (0,05Вт/см в кв) и снабженных излучателями с малой площадью активной, поверхности (от 0,2 до 1см в кв), например, "ЛОР-3", "УЗТ-102", "УЗ-Т10" и др.

Применение ультразвука в хирургии.

Основная идея применения ультразвука в хирургии заключается в сообщении хирургическим инструментам ультразвуковых колебаний, что существенно увеличивает их эффективность, облегчает проведение операций и уменьшает травматические повреждения окружающих тканей. При этом выделяется несколько направлений: ультразвуковое резание мягких ткачей; ультразвуковая резка, сверление, трепанация, сварка и наплавка костной ткани: ультразвуковая эндартерэктомия (проведение восстановительных операций на пораженных атеросклерозом крупных сосудах).

Метод ультразвуковой резки мягких тканей основан на том, что на лезвие режущего инструмента, которому хирургом сообщается поступательное движение, накладываются продольные ультразвуковые колебания с частотой, лежащей в пределах 22 - 44кГц. с амплитудой не более 45мкм. Под действием УЗ-колебаннй. налагаемых на инструмент, скорость относительных продольных перемещении увеличивается, относительно поступательного перемещения лезвия, в несколько раз. При этом, за счет разрушении под воздействием кавитации клеточной структуры прилегающих к лезвия слоев ткани, сухое трение переходит в полусухое или даже жидкостное. Это приводит к существенному уменьшению как нормального, так и тангенциального усилия резания. Ультразвуковые колебания возбуждаются магнитострикторрм и с помощью концентратора передаются к режущему инструменту. Магнитостриктор изготовляют либо из ферритового броневого цилиндрического магнптопровода, в полость которого закладывается обмотка, либо набирается из Ш - образных пластин из никелевого сплава, на центральный стержень которых наматывается обмотка. При перемагннчивании материала возникает явление магнитострикции, вследствие которого продольные размеры стержней колеблются с частотой перемагничивающего тока. Чтобы избежать удвоения частоты механических колебаний сердечник магнитостриктора подмагничивается постоянным током практически до насыщения.

К магнитостриктору приклеивается конически-цилиндрический концентратор. Длина концентратора выбирается равной половине длины волны ультразвука на рабочей частоте. К концентратору, с помощью резьбы, присоединяют сменный инструмент, также имеющий форму полуволнового концентратора, у которого сечение сужается к инструменту по экспоненте. Благодаря уменьшению сечения конической части концентратора и инструмента, и работе их в резонансном режиме происходит усиление амплитуды УЗ-колебаний в несколько раз, при их прохождении от магнитостриктора до режущей части инструмента.

Конструкция акустического узла приведена на рисунке 5. Магнитостриктор 1 с приклеенным к нему концентратором 2 образует акустическую головку, которая с помощью демпфирующих резиновых колец 6 закрепляется в цилиндрическом кожухе 4.

Рисунок 5 – Конструкция акустического узла для резки мягких тканей.

Наличие сменных инструментов - насадок 4 различной конфигурации приводит к тому, что их резонансные частоты отличаются друг от друга. Чтобы обеспечить резонансные эффекты используют генератор с подстройкой частоты в диапазоне +-2% от номинальной.

Ручная подстройка осуществляется при смене насадок, для чего с ответствующие приборы снабжаются индикаторами резонанса, которые фиксируют максимум тока нагрузки выходного каскада усилителя мощности генератора. При работе с инструментом, при изменении нагрузки, резонансная частота поддерживается автоматически, схемой автоматической подстройки частоты. На рисунке 6 приведена структурная схема хирургического УЗ-аппарата.

Рисунок 6 – Схема УЗ-аппарата с автоматической подстройкой частоты

При операциях ил внутренних органа  для удлинения инструмента используют составные многозвеньевые концентраторы, свинчивающиеся между собой.

УЗ-аппараты со структурой рисунка 6 могут использоваться не только для резки мягких тканей, но и для их сварки, а также для резки сварки и наплавки костных тканей.

В качестве примера универсальных хирургических УЗ-аппаратов можно назвать аппараты УСКР-7Н  УРСК-2Н. УРСК-18.

На основе использования универсальных аппаратов для ультразвуковой хирургии разработаны методики ультразвуковом обработки поверхности ран, включающих раны послеоперационные, обеспечивающие очистку поверхности ран от некротической и поврежденной ткани, быструю диффузию дезинфинирующих и лекарственных веществ, растворяемых в жидкостях  и активизацию защитных  регенерационных возможностей организма.

В таблице 2 приведены основные технические характеристики ряда отечественных ультразвуковых хирургических аппаратов.

Таблица 2 Характеристика отечественных УЗ хирургических аппаратов

Тип	Назначение аппарата	Раб. частота	Макс, мощность	Мощн. акуст, головки.	Кол-во смен. Инструментов
1		3	4	5	6
УРСК-7Н	Универсальный	26.5+-0.5%	250	90 (Згол.)	14 ручн.
УРСК-7НМ	Ондатерэктомия	26.5+-7,5%	250	90 (Згол.)	12 АПИ
УРСК-8Н	Универсальный	24.5+-26.7%	55	40 1 гол.)	14 ручн.
УРСК-18	Универсальный	26.5+-7,5%	55	40 (1гол.)	12 ручн.,А ПИ
УРСК-I8C	Сверление и фрезерование костн. ткани	26.5+-7.5%	55	40 (1гол.)
УЗТ-2	Трепанация	22+- 1,5%	55	40(1 гол.)

 

ЛИТЕРАТУРА

1.         Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И.Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. – 376с.

2.         Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И.Утямышева и М.Враны - М.: Энергоатомиздат, 2003.384с..

3.         Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура. :[Учебн. пособие] - Мн.: Медицина, 2001. - 344с.

4.         Катона З.  Электроника в медицине: Пер. с венг. / Под ред. Н.К.Розмахина - Мн.: Медицина 2002. - 140с.

 

Ультразвуковая терапия

Ультразвуковая терапия - это применение ультразвуковых колебаний с лечебной целью. 
Для ультразвуковой терапии используют ультразвуковые колебания частотой 800—900 кГц. 
В поле ультразвуковых колебаний в живых тканях ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие («микромассаж» клеток и тканей); при этом активизируются обменные процессы, повышаются иммунные свойства организма. 
Ультразвук оказывает выраженное обезболивающее, спазмолитическое, противовоспалительное и общетонизирующее действие, стимулирует крово- и лимфообращение, регенеративные процессы, улучшает трофику тканей. Ультразвуковая терапия проводится с помощью ультразвуковых лечебных аппаратов: портативных — УТП-1 (рис. 1), УЗ-Т5 и стационарных — УТС-1 (рис. 2), работающих с частотой 880 кГц в непрерывном и импульсном режимах; шкала интенсивности от 0,2 до 2,0 вт/см2, площадь головки-вибратора (из кварца или титаната бария) 4 см2 (аппараты УТП-1 и УЗ-Т5), 10 см2 (аппарат УТС-1). Аппарат УЗ-Т5 имеет дополнительный вибратор  площадью  1 см2.

Рис. 1. Аппарат для ультразвуковой терапии УТП-1.

Рис.2. Аппарат для ультразвуковой терапии УТС-1.

Основной показатель ультразвуковой процедуры — интенсивность ультразвука, т. е. количество энергии, проходящей через 1 см2 поверхности вибратора за 1 сек., измеряется в ваттах на квадратный сантиметр. В ультразвуковой терапии обычно применяют малые интенсивности ультразвука — 0.05 — 0,4 вт/см2, реже средние — 0,5— 0,8 вт/см2. Необходимо учитывать и общую мощность ультразвука, которую получает больной; она исчисляется путем умножения интенсивности ультразвука на площадь вибратора; измеряется в ваттах. 
Для измерения мощности ультразвука применяют так называемые ультразвуковыевесы ИМУ-2 (рис. 3) и ИМУ-3, где используется принцип постоянного акустического давления, находящегося в прямой связи с мощностью ультразвуковых волн. 
Воздействие ультразвуком проводят лишь на ограниченную часть тела — поле воздействия площадью в среднем 100—260 см2. Ультразвук применяют либо на рефлексогенные зоны, либо на область поражения: сустав, по ходу нерва или сосуда, на мышцу, рубец, место проекции боли (при заболеваниях периферических нервов). Нельзя воздействовать ультразвуком на область сердца, паренхиматозных органов, мошонку, костные выступы (остистые отростки позвонков, надколенник). 
В начале курса ультразвуковой терапии воздействуют на 1—2 поля, постепенно зону воздействия можно расширить до 3— 5 полей. 
Время воздействия ультразвуком на поле зависит от величины поля; в среднем 1—5 мин., на всю процедуру (воздействие на несколько полей) не больше 12—15 мин. На курс лечения 10—12 процедур через день, при хорошей переносимости — ежедневно.

Рис. 3. Ультразвуковые весы ИМУ-2.

Так как ультразвуковые колебания почти полностью отражаются от тончайших прослоек воздуха, к телу больного их подводят через безвоздушные контактные среды — вазелиновое масло (можно растительное) или воду. При ультразвуковой терапии, как правило, используют подвижную методику: на смазанном вазелиновым маслом участке тела перемещают в продольном направлении и по кругу ультразвуковую головку-вибратор, плотно прижимая ее к коже (рис. 4); скорость передвижения вибратора 1 — 2 см в секунду. В области максимально выраженных болевых точек, напряженных мышц или уплотненных поверхностных тканей полезно задержать вибратор на 5— 10 сек.

Рис. 4. Воздействие ультразвуком на область грудной клетки (подвижная методика). Рис. 5. Воздействие ультразвуком под водой.

Ультразвуковую терапию под водой проводят в фаянсовых ручных и ножных ванночках при температуре воды 28—32°; вибратор располагают на расстоянии 1—2 см от участка воздействия, параллельно ему (рис. 5). При этом необходимо следить за поверхностью вибратора под водой; при оседании на нем пузырьков воздуха их снимают кисточкой или рукой. Процедуры ультразвуковой терапии под водой медперсонал должен проводить в резиновых перчатках. 
Процедуры ультразвуковой терапии проводят через 1—2 часа после еды в удобном для больного положении (лежа или сидя). Нельзя проводить ультразвуковые процедуры в день рентгенологического обследования, приема ванны (гигиенической, лечебной). Запрещается при проведении курса ультразвуковой терапии прием алкоголя и снотворных средств. При появлении слабости, головокружения, головной боли или обострения заболевания во время курса ультразвуковой терапии необходимо пропустить 1—2 процедуры и продолжать лечение через день при уменьшенных интенсивностях ультразвука.

Лечение ультразвуком

Ультразвук представляет собой упругие механически колебания плотной физической среды с частотой более 20 кГц, т. е. в сверхзвуковом акустическом диапазоне частот, которые распространяются в виде продольных волн и приводят к последовательному сжатию и растяжению среды. В терапевтической практике используют ультразвук в диапазоне частот 800-3000 кГц.

Для глубины проникновения ультразвука в ткани организма имеет значение частота ультразвуковых колебаний и зависящая от нее длина волны. Чем больше частота колебаний, тем меньше глубина проникновения. При частоте 1600-2600 кГц ультразвук проникает на глубину 1 см, а при частоте 800-900 кГц - на 4-5 см. Кроме того, играет роль скорость распространения ультразвука в тканях, которая зависит от плотности среды и величины акустического сопротивления. Так, в жидких средах скорость распространения ультразвуковых волн составляет 1500 м/с, в твердых -4000 м/с. Поэтому в неоднородных средах, какими являются ткани организма, распространение ультразвука происходит неравномерно. Максимум поглощения ультразвуковой энергии наблюдается в костной ткани, на границах разных тканей, а также на внутренних мембранах клеток.