Ultra-som Terapêutico: Física e Aplicações

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ULTRA-SOM TERAPÊUTICO
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ULTRA-SOM TERAPÊUTICO
US  ondas mecânicas iguais às ondas sonoras;
Som  F= 20 Hz – 20 KHz;
Ex.: fala e música  F = 30 - 4000 Hz
F < 20 Hz  infra-som;
Na fisioterapia  US de F = 0,5 – 5 MHz;
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NATUREZA DAS ONDAS SONORAS
São chamadas de ondas longitudinais  compressões e rarefações mecânicas na direção do trajeto da onda;
Onda transporta energia e não matéria;
Passagem da onda pelo material  dissipação ou atenuação da energia;
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NATUREZA DAS ONDAS SONORAS
Transferência de energia de molécula à molécula  pode haver ↑ ou ↓ de i e F;
A dissipação/absorção de energia varia de material para material  dependência do grau de agitação natural das partículas que constituem um corpo;
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NATUREZA DAS ONDAS SONORAS
Velocidade das ondas do US > em sólidos e líquidos do que em gases  proximidade das partículas que constituem o corpo;
Vários setores utilizam o US;
Ex.: USG  F = 20-60 KHz (WILLIANS, 1987)
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PRODUÇÃO DO US TERAPÊUTICO
Transdutores piezoelétricos;
Mudança de formato dos transdutores para produção de imagens e terapia  cristais adequadamente cortados  F adequada;
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PRODUÇÃO DO US TERAPÊUTICO
Cristais mais utilizados:
Quartzo;
Titanato de Bário;
Titanato Zirconato de Chumbo (PZT).
Qto > oscilação da espessura do cristal, > i  medida em W/cm2;
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TRANSMISSÃO DE ONDAS SONORAS
Feixe sonoro  mesmo diâmetro do transdutor;
Feixe sonoro é irregular  TNF = 
Qto < TNF, > uniformidade;
Campo próximo = Zona de Fresnel;
Campo distante = Zona de Fraunhofer;
 I pico _
I média
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ZONA DE FRESNEL OU CAMPO PRÓXIMO
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ZONA DE FRESNEL OU CAMPO PRÓXIMO
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COMPARAÇÃO ENTRE EMISSORES DE US DE ALTO E BAIXO ÍNDICES DE TNF
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TRANSMISSÃO DE ONDAS SONORAS
Campo próximo:
r2 do transdutor;
Inverso do λ;
Portanto, com US (diâmetro = 5 cm) a:
1 MHz  41,16 cm;
3 MHz  125 cm;
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TRANSMISSÃO DE ONDAS SONORAS
Variações da intensidade do US:
Variação de local para local
Pico espacial;
Média espacial;
US com saída pulsada
Variação temporal:
Pico temporal;
Pico espacial.
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TRANSMISSÃO DE ONDAS SONORAS
Nos equipamentos, a intensidade pode ser descrita de 4 formas:
SATA  média espacial, média temporal;
SPTP  pico espacial, pico temporal;
SPTA  pico espacial, média temporal;
SATP  média espacial, pico temporal.
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FRONTEIRAS ENTRE OS MEIOS
Impedância acústica;
Energia produzida pela onda, depende:
↑ F ↑ energia;
↑ i ↑ energia;
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FRONTEIRAS ENTRE OS MEIOS
Ao penetrar num meio, as ondas:
Caminham com a velocidade permitida pelo meio;
F mantém-se, alterando o λ;
Parte da energia reflete (diferença de impedância entre os 2 meios);
Obedecem à Lei dos Co-senos;
Há refração;
Formação das ondas estacionárias.
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Meios de acoplamento
H20;
Gel;
Fonte: http://www.electrotherapy.org/electro/ultrasound/therapeutic_ultrasound.htm
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ABSORÇÃO DE ONDAS SONORAS
Energia  ↑ V e ↑ nº colisões entre as moléculas  conversão de energia cinética em térmica;
Energia ↓ exponencialmente com a distância da fonte.
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ABSORÇÃO EXPONENCIAL DE ENERGIA EM UM MEIO
(HOOGLAND, 1995)
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PROFUNDIDADE DE MEIO VALOR
Depende da F e λ;
Depende da impedância acústica;
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QUANTO PENETRA O US?
WADSWORTH & CHANMUGAN (1980)
F = 1 MHz  65 mm;
F = 3 MHz  30 mm;
Tecidos com grandes qtdds de proteína estrutural absorvem mais o US;
Tecidos com gdes qtdds de H2O absorvem menos o US;
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ATENUAÇÃO DO US NOS TECIDOS
Atenuação  absorção e alastramento;
Absorção  60-80% da energia perdida;
Alastramento  reflexões e refrações nas interfaces dos tecidos;
Ondas de cisalhamento:
↑ índice de reflexão;
↑ absorção de energia no periósteo  dor no periósteo por altas doses
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Relação da penetração das ondas de US em diferentes freqüências e em diferentes meios
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ATENUAÇÃO DO US NOS TECIDOS
(LOW & REED, 2001)
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AQUECIMENTO DOS TECIDOS
Aquecimento tecidual  fluxo sg e condução de calor;
Estima-se que:
1 W/cm2  ↑ 0,8ºC/min (sem a influência do resfriamento vascular);
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US PULSADO
↓ média temporal da intensidade;
Razão marca/espaço;
Ciclo livre  λ/(λ+R);
T = 2 ms;
Razão marca/espaço: 1/1, 1/4 e 1/9;
Ciclo livre: 50%, 20% e 10%.
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US PULSADO
Fonte: www.variclean.nl/ theory.html 
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CICLO LIVRE NO US PULSADO
http://www.electrotherapy.org/electro/ultrasound/dose_calculations.htm
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EFEITOS FÍSICOS E FISIOLÓGICOS DO US
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EFEITOS TÉRMICOS
Hiperemia;
↑ extensibilidade do colágeno e ↓ rigidez articular;
Promoção do processo cicatricial;
↓ espasmo muscular e dor (cuidado);
↑ velocidade de condução nervosa sensorial e motora;
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EFEITOS NÃO-TÉRMICOS
Cavitação
Pequenas bolhas gasosas;
Podem ser:
Estáveis;
Instáveis;
Fonte: www.variclean.nl/ theory.html 
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EFEITOS NÃO-TÉRMICOS
Correntes acústicas
Fluxo circulatório constante;
Pode ser resultado da cavitação;
Movimento localizado e unidirecional do líquido em torno da bolha;
↑ permeabilidade das membranas;
↑ secreção de mastócitos;
↑ captação de Ca++;
↑ produção de fator de crescimento pelos macrófagos;
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EFEITOS NÃO-TÉRMICOS
Ondas estacionárias
Sobreposição de ondas incidentes sobre as ondas refletidas;
Picos da alta pressão;
Estagnação de céls. sanguíneas;
Possível lesão do endotélio vascular  formação de trombos;
Risco de queimadura tecidual.
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EFEITOS NÃO-TÉRMICOS
Micromassagem
Resultado da compressão e rarefação;
↓ edema;
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DOSIMETRIA DO US
(ORIENTATIVA)
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MODO ou MODALIDADE
Fase inflamatória aguda ou subaguda  pulsado
Fase inflamatória crônica  contínuo
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REGIME DE PULSO
(só no modo pulsado)
Fase inflamatória aguda  5% - 10%
De fase inflamatória aguda para subaguda  20%
De fase inflamatória subaguda para crônica  50%
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INTENSIDADE
Intensidade US (tecido alvo) x Estágio inflamatório
Fonte: http://www.electrotherapy.org/electro/ultrasound/dose_calculations.htm
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Intensidades sugeridas de US
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RELEMBRANDO...
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TEMPO DE APLICAÇÃO
Tempo de 		Área da lesão (cm2)
Aplicação (min)		 ERA (cm2)
=
ERA = Área de Radiação Efetiva
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TEMPO DE APLICAÇÃO
Não exceder 12 minutos de aplicação
Tempo máximo de uso do cristal.
Deve esfriar por, no mínimo, 5 minutos, antes da próxima 	utilização do aparelho. 
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MEIO DE ACOPLAMENTO
Áreas grandes e regulares  gel
Áreas pequenas		 água
 ou irregulares		 (técnica subaquática)

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RISCOS / CONTRA-INDICAÇÕES
Fratura não consolidada;
Útero durante a gestação;
Gônadas (ovários e testículos);
Tumores malignos;
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RISCOS / CONTRA-INDICAÇÕES
Regiões com anormalidades vasculares, como por exemplo,
Trombose venosa profunda ou aterosclerose severa;
Infecções agudas;
Área cardíaca em casos de cardiopatia avançada;
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RISCOS / CONTRA-INDICAÇÕES
Crânio e olhos;
Pacientes com hemofilia não-controlada;
Epífises de crescimento;
Áreas anestésicas ou com déficit de sensibilidade;
Marcapasso cardíaco implantado.
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Não usar nas gônadas, nem nesta situação...