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Ultra-Som INTRODUÇÃO: Modalidade terapêutica que se utiliza de vibrações mecânicas com fins terapêuticos. Som é toda onda mecânica perceptível ao ouvido humano. Onda: É toda perturbação que se propaga no espaço, afastando-se do ponto de origem. Propaga energia e não matéria. Classificação das ondas As eletromagnéticas podem ser formadas a partir de uma corrente passando por um condutor, esta corrente vai produzir um campo elétrico em torno do condutor e este campo elétrico promoverá um campo magnético. Este tipo de onda não precisa de um meio para se propagar, e seu efeito principal ao interagir com o tecido biológico, é o efeito térmico. Veremos exemplos deste tipo de onda nas aulas sobre microondas e ondas curtas. Classificação das ondas - Eletromagnéticas Classificação das ondas As ondas mecânicas são originadas a partir de uma perturbação da matéria. Se esta perturbação puder ser transmitida a outras partículas no meio em que se encontra, então ela se propaga. Sendo assim, a propagação deste tipo de onda só ocorre em um meio que contenha matéria. Sua interação com o tecido biológico produz tanto efeito térmico, quanto vários efeitos atérmicos. Esse tipo de onda é a utilizada no Ultra-Som. Classificação das ondas – Ondas Mecânicas Ultra-Som Qualquer objeto que vibra é uma fonte de som. As ondas sonoras podem ser geradas mecanicamente (cordas de um violão) ou eletricamente (Em fisioterapia / medicina se geram por meio dos chamados transdutores eletroacústicos.) Ultra-Som As ondas mecânicas perceptíveis ao ouvido humano estão compreendidas, aproximadamente, entre as frequências de 20 Hz a 20.000 Hz. Quanto maior a frequência, mais agudo é o som; quanto menor for a frequência mais grave é o som. Os sons de frequências abaixo de 20 Hz e acima de 20.000 Hz são inaudíveis ao ouvido humano, sendo denominados, respectivamente, infra-sons e ultra-sons. Ultra-Som Efeito Piezoelétrico As irradiações ultra-sônicas foram descobertas no século passado pelo casal Pierre e Marie Curie. Ao aplicar uma corrente elétrica senoidal sobre um cristal de quartzo colocado entre duas placas metálicas, estes cientistas constataram a geração de uma vibração de alta frequência, posteriormente caracterizada como ultra-som. A este processo se denominou efeito piezoelétrico ou simplesmente propriedade de piezoeletricidade. Efeito Piezoelétrico Invertido Efeito Piezoelétrico Invertido Cristais Quartzo Zicanato-Titanato de Chumbo (ZTP) Titanato de Bário Efeito Piezoelétrico Características Biofísicas Propagação: As ondas sonoras necessitam de um meio para se propagarem (líquidos, gases, e sólidos). Não se propagam no vácuo. A velocidade do som no ar é de 330 m/s A velocidade do som água é de 1500 m/s Características Biofísicas Propagação: No ar a transmissão é mais lenta , porque há mais espaço entra as moléculas. Uma molécula percorre uma distância relativamente longa antes de afetar a mais próxima. Por outro lado, em meios líquidos suas moléculas ficam mais próximas umas das outras. Um pequeno movimento já afeta a molécula subsequente, assim líquidos têm velocidade de propagação mais rápida. Por isso deve-se utilizar o gel terapêutico como meio de contado entre o cabeçote e o paciente. Características Biofísicas - Propagação Características Biofísicas - Propagação Características Biofísicas Impedância Acústica – Resistência oferecida pelos tecidos à passagem das ondas ultra-sonoras. Cada tecido tem uma impedância acústica diferente. OBS.: Estruturas mais compactas deixam passar menos Características Biofísicas Reflexão: Se dá quando uma onda emitida volta ao meio de origem, conservando sua frequência e velocidade. A reflexão em uma superfície ocorre quando a impedância acústica dos meios forem diferentes. Se os dois meios possuírem a mesma impedância acústica isto não ocorrerá. Características Biofísicas Reflexão Características Biofísicas Refração: Se dá quando uma onda emitida, passa para outro meio (interfaces diferentes) sofrendo mudança na sua velocidade, mas conservando sua frequência. A onda de som penetra no tecido ou interface à um ângulo (chamado de ângulo de incidência) e sai destes tecidos ou interface a um ângulo diferente (ângulo de refração). Características Biofísicas Refração Características Biofísicas Absorção: quando uma onda sonora atravessa qualquer material, a energia é dissipada ou atenuada; é a capacidade de retenção da energia acústica do meio exposto às ondas do ultra-som, que são absorvidas e transformadas em calor. Tecidos com alto conteúdo de proteínas absorvem o US mais prontamente do que aqueles com conteúdo de gordura mais alto, e quanto maior a frequência maior a absorção. Características Biofísicas Características Biofísicas Características Biofísicas A atenuação é o fenômeno caracterizado pela diminuição da energia da onda sonora. Esta diminuição da energia ocorre principalmente pelos seguintes motivos: reflexão e absorção. A absorção das ondas sonoras vai depender basicamente de dois fatores: um é a frequência da onda sonora, e o outro são as características do tecido. Características Biofísicas Atenuação O uso da frequência do Ultra-som é muito amplo, no entanto, terapeuticamente é muito comum utilizarmos apenas cabeçotes de 1MHz e 3MHz. Se quisermos alterar o comportamento de um corpo, temos que gastar energia para isso, e quanto maior for essa alteração, maior tem que ser o gasto de energia. A resistência que a massa oferece na tentativa de se opor ao movimento, que chamamos de reatância de massa Características Biofísicas Isso quer dizer que quanto maior o movimento que quisermos dar à massa, maior será a reatância dessa massa (resistência ao movimento), consequentemente, maior terá que ser a energia absorvida para que esse movimento seja possível. Em fim, se eu quiser que um corpo em vez de vibrar a 1Mhz vibre a 3Mhz, terei que gastar mais energia, ou seja, maior a absorção. Características Biofísicas Sendo assim, quanto maior a frequência utilizada, maior será o poder de absorção e mais intenso será o efeito superficial. Por isso, é verdadeira a frase: quanto maior a frequência do Ultra-som, menor seu poder de penetração. Características Biofísicas Características Biofísicas Efeito tixotrópico: Capacidade do Ultra-Som na redução da viscosidade do tecido ou na despolimerização da substância fundamental amorfa. Através desse efeito, ocorre o aumento da elasticidade tecidual e a diminuição de consistência tecidual fibrótica. Características Biofísicas Cavitação: A cavitação é a atividade das bolhas dentro de um campo ultra-sônico. A pressão oscilante pode fazer com que as bolhas cresçam e oscilem. Uma bolha oscilante faz com que os líquidos em torno dela fluam, e pode ocorrer forças de atrito consideráveis. Em alguns casos podem tornar-se ressonantes, caso no qual começam a oscilar de forma instável e podem sofrer um colapso violento, causando dano tissular em sua vizinhança. Características BiofísicasCaracterísticas Biofísicas Características Biofísicas Cavitação: Este fenômeno tem sua importância na utilização sobre o tecido, pois as cavitações estáveis juntas com outro fenômeno chamado ondas estacionárias, aumentam o metabolismo. Já as cavitações instáveis devem ser evitadas já que podem facilmente produzir lesão tecidual, no entanto, há quem as utilizem quando o objetivo é quebra de fibrose no tecido epitelial, e alguns até as utilizam para quebra de células de gorduras. Esses procedimentos (utilizar cavitação instáveis) não são indicados e devem ser evitados. Características Biofísicas Ondas estacionárias: Quando uma onda de ultra-som atinge a interface entre dois tecidos com impedâncias acústicas diferentes (por ex., osso e músculo), ocorre reflexão de uma porcentagem da onda. As ondas refletidas podem interagir com as ondas incidentes que estão chegando para formar um campo de ondas estacionárias Características Biofísicas Características Biofísicas Ondas estacionárias O que deve ser feito para minimizar as ondas estacionárias? Basta que utilizemos o modo pulsátil em vez do contínuo. Não parar de mover o cabeçote durante o tratamento. Não utilizar doses elevadas. Características Biofísicas Regime de emissão de onda: o modo contínuo produzirá calor nos tecidos se a intensidade for alta o suficiente, considerando que o ultra-som pulsado à mesma intensidade instantânea tem uma intensidade média temporal muito mais baixa e aquecimento menor ou, até mesmo, desprezível. Características Biofísicas Características Biofísicas Características Biofísicas Campo Próximo X Campo Distante Pode-se distinguir duas áreas de um feixe ultra sônico: campo próximo (zona de Fresnel) e campo distante (zona de Fraunhofer). Características Biofísicas Características Biofísicas Campo Próximo X Campo Distante O campo próximo possui uma pequena convergência e caracteriza-se por fenômenos de interferência no feixe ultra sônico que podem conduzir a picos de intensidade que podem causar lesões tissulares, ou seja, o feixe ultra sônico neste campo possui alta taxa de não uniformidade (alta BNR), pois existem pontos onde ocorrem alta intensidade e pontos onde ocorrem baixa intensidade, podendo prover picos de até 5 a 10 vezes maiores que o valor ajustado no aparelho (às vezes picos 30 vezes mais altos). Características Biofísicas Características Biofísicas Campo Próximo X Campo Distante O campo distante caracteriza-se por uma baixa taxa de não uniformidade do feixe (baixa BNR), ou seja, ocorrem ausência quase total de fenômenos de interferência e o feixe é mais uniforme. E a intensidade diminui gradualmente ao aumentar a distância do transdutor. Características Biofísicas Campo Próximo X Campo Distante Para que se possa minimizar o efeitos de picos de intensidade no campo próximo e prover segurança no tratamento deve-se movimentar o cabeçote durante a aplicação do ultra som, pois isso torna o campo mais homogêneo (mais uniforme). Efeitos Fisiológicos Efeito mecânico: Chamado de micromassagem celular. A micromassagem dos tecidos se deve às oscilações provocadas pelo feixe ultra-sônico que os atravessa. A movimentação dos tecidos aumenta a circulação de fluidos intra e extracelulares, facilitando a retirada de catabólitos e a oferta de nutrientes. Efeitos Fisiológicos Aumento da permeabilidade da membrana: Alteração no potencial de membrana e aceleração dos processos osmóticos (difusão), e consequente aumento do metabolismo. Ocorre não só pelo efeito de aquecimento como também pelo efeito não térmico do US. Este efeito é a base para fonoforese. Efeitos Fisiológicos Efeito térmicos: Tem por base o efeito Joule. É causado pela absorção das ondas ultra-sônicas à medida que penetram nas estruturas tratadas. A quantidade de calor gerado depende de alguns fatores como por exemplo, o regime de emissão (modo contínuo produz maior calor que o pulsado), a intensidade, a frequência e a duração do tratamento. Efeitos Fisiológicos Vasodilatação: Há a liberação de substâncias vasoativas como a Histamina; há inibição do simpático dos vasos, diminuindo sua resistência tênsil; há aumento do metabolismo e consequentemente aumento do consumo de O2, aumentando com isso a presença de CO2, provocando a vasodilatação. Efeitos Fisiológicos Aumento do metabolismo: Se dá pela Lei de Van’t Hoff, que relaciona o aumento de temperatura com a taxa metabólica, mencionando que para cada aumento de 1° C na temperatura corpórea deve ocorrer um aumento de 10 % na taxa metabólica. Young (1998) cita que este aumento seria de 13% da taxa metabólica. Efeitos Fisiológicos Ação tixotrópica: Propriedade que o ultra som tem de "amolecer" ou "liquefazer" estruturas com maior consistência física (transforma colóides em estado sólido em estado gel). Efeitos Fisiológicos Aumento das atividades dos fibroblastos Aumento da síntese de colágeno Aumento da síntese de proteína Estimulação da angiogênese São de fundamental importância no processo de reparação dos tecidos Efeitos Fisiológicos Aumenta as propriedades viscoelásticas dos tecidos conjuntivos e ricos em colágeno. Aumenta a extensibilidade, facilitando o alongamento Efeitos Terapêuticos Anti-inflamatório: Sua ação na fase inflamatória inicial da reparação é uma aceleração do processo, aumentando a liberação de fatores de crescimento pela desgranulação dos mastócitos, plaquetas e macrófagos. O ultra som atuaria como um acelerador do processo inflamatório, portanto não como anti-inflamatório. Efeitos Terapêuticos Analgésico: Justifica-se por alguns fatores: aumento do limiar de dor com ação nos nervos periféricos; eliminação de substâncias mediadoras da dor como consequência do aumento da circulação tissular; normalização do tônus muscular; bloqueio da condução nervosa, etc Efeitos Terapêuticos Regeneração tissular e reparação dos tecidos moles: Fase inflamatória: a liberação de histamina, macrófagos, monócitos, além de incrementar a síntese de fibroblastos e colágeno. Fase proliferativa do reparo: incremento da velocidade angiogênica; aumento da secreção de proteína e colágeno (US pulsátil); estimulação da "contração" da ferida, diminuindo significativamente com isso a o tamanho da cicatriz (US pulsátil) Fase de remodelagem do reparo: O US aumenta a resistência tênsil e a quantidade de colágeno (o colágeno tipo III é substituído por colágeno tipo I, em resposta ao estresse mecânico promovido pelo US). Efeitos Terapêuticos Regeneração óssea: Algumas pesquisas mostraram que o ultra-som pode produzir um efeito piezoeléctrico no osso (na molécula de colágeno) que, por sua vez, pode produzir osteogênese; outras mostraram melhora significativa no retardo de consolidação de fratura. A fase proliferativa do reparo é subdividida na formação do calo mole e do calo duro.
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