SIÊU ÂM TRỊ LIỆU

Đây là bài số 19 phần 1, sách Vật lý trị liệu- Phục hồi chức năng, năm 2010 (bản đầu tiên là 2002). Tham khảo bài tương tự ở đây

NĂNG LƯỢNG CỦA SIÊU ÂM

Bản chất của sóng âm

Khác với sóng điện từ là những sóng ngang, nghĩa là dao động sóng thẳng góc với phương truyền, sóng âm là loại sóng lan truyền theo chiều dọc, có nghĩa là cùng hướng với phương truyền sóng. Như thế ta gặp một sóng dọc khi sự lan truyền là sự dịch chuyển của mỗi lượng nhỏ vật chất khỏi vị trí cân bằng của nó theo phương truyền sóng.

Sóng điện từ có thể truyền đi trong không gian, trong khi sóng âm chỉ truyền đi trong môi trường vật chất. Môi trường này phải có một độ đàn hổi nào đó để cho những phần tử có thể bị nén lại hay dãn ra để duy trì chuyển động qua lại. Khi chuyển động qua lại, trong vật chất xuất hiện các vùng áp suất cao xen kẽ các vùng áp suất thấp. Vì thế, các sóng dọc còn được gọi là sóng nén.

Tai người thính với các biến thiên của áp suất không khí khi tần số nằm trong khoảng từ 20 đến 20.000 chu kỳ/giây. Các sóng nén có tần số như vậy được gọi là sóng âm. Khi tần số lớn hơn 20.000 chu kỳ/giây ta có sóng siêu âm. Sóng siêu âm điều trị dùng trong y học có tần số 500.000 đến 3.000.000 chu kỳ/giây, nhưng tần số 1.000.000 chu kỳ/giây thường được sử dụng nhất (tức là từ 0.5 đến 3MHz). Tần số sóng siêu âm ghi ảnh thì thấp hơn siêu âm điều trị còn sóng siêu âm dùng trong ngoại khoa (dao mổ) thì cao hơn.

Tần số- Vận tốc và bước sóng

Sóng siêu âm được tạo ra do sự rung động của vật chất nên có cùng tần số với vật tạo ra siêu âm. Tần số siêu âm là hằng số, nhưng vận tốc thì thay đổi tuỳ theo môi trường, ví dụ vận tốc trong nước lớn hơn trong không khí.

Vận tốc, bước sóng và tần số liên hệ với nhau qua biểu thức : F= v/λ

Trong đó: F: tần số; v: vận tốc, λ: bước sóng ˆ

Vì vận tốc v thay đổi tuỳ theo môi trường nên bước sóng λ cũng thay đổi theo. Do đó người ta sử dụng tần số F để xác định sóng siêu âm.

Sự truyền siêu âm

Sóng siêu âm được truyền qua môi trường dễ hay khó tuỳ thuộc vào khả năng và tốc độ biến dạng của vật chất. Tính chất này được gọi là âm trở. Siêu âm được truyền dễ đàng qua môi trường có âm trở lớn. Nó truyền dễ dàng trong thép hơn là trong nước và rất khó khăn khi qua không khí vì không khí có âm trở rất thấp.

Khi sóng âm gặp mặt tiếp xúc giữa hai môi trường có tốc độ lan truyền khác nhau, nó có thể bị phản xạ, tiếp tục truyền qua môi trường thứ hai, hay bị hấp thụ.

1. Phản xạ

Sóng siêu âm khi gặp mặt tiếp xúc giữa hai môi trường sẽ phản xạ lại môi trường cũ. Sự phản xạ sóng siêu âm tuân theo định luật quang hình học, nghĩa là góc phản xạ bằng góc tới. Tỷ lệ tia phản xạ tuỳ thuộc vào âm trở của môi trường. Môi trường có âm trở thấp có khuynh hướng phản xạ sóng siêu âm và sự khác biệt âm trở của hai môi trường càng lớn thì tỷ lệ tia phản xạ càng lớn.

2. Khúc xạ

Sóng siêu âm có thể tiếp tục truyền qua môi trường mới. Nếu sóng siêu âm gặp mặt tiếp xúc dưới một góc vuông thì nó truyền thẳng qua môi trường thứ hai. Nếu không, nó sẽ bị khúc xạ. Sự khúc xạ lệ thuộc vào tốc độ tương đối của nó trong hai môi trường. Khi sóng siêu âm đi từ môi trường có tốc độ truyền sóng cao, nó bị khúc xạ ra xa pháp tuyến. Sự khác biệt tốc độ càng lớn thì sự khúc xạ càng lớn (xem hình).

3. Hấp thụ

Khi một bó siêu âm đi qua một môi trường, nó bị hấp thụ và cường độ giảm dần. Khoảng cách mà cường độ giảm đi còn một nửa được gọi là bán trị. Khoảng cách này phụ thuộc vào cấu trúc của môi trường và tần số của sóng siêu âm. Sóng có tần số cao hơn sẽ bị hấp thụ nhanh hơn, nghĩa là khoảng bán trị ngắn hơn.
Trong các mô cơ thể sóng siêu âm có tần số 1.000.000 chu kỳ/giây có khoảng bán trị 5cm, trong khi tần số 3.000.000 chu kỳ/giây có khoảng bán trị là 1.5cm.

Sự phân kỳ.

Sóng siêu âm xuất phát từ một nguồn điểm sẽ phân kỳ và tuân theo luật bình phương tỷ lệ nghịch. Khi tần số sóng gia tăng thì sự phân kỳ ít hơn. Sóng siêu âm xuất phát từ nguồn điểm có tần số 1.000.000 chu kỳ/giây thật sự đi song song với nhau. Những sóng có tần số thấp hơn, cường độ bó sóng giảm dần theo khoảng cách do sự phân kỳ và hấp thụ, trong khi ở tần số cao, sự giảm cường độ bó sóng chỉ do một hiện tượng hấp thụ. Nếu sóng siêu âm được phát ra từ môi trường một đĩa phẳng, ví dụ ở đầu điều trị của máy siêu âm, sự phân bố năng lượng phức tạp hơn nhưng vẫn theo nguyên tắc trên.

CÁCH TẠO SIÊU ÂM

Nguyên tắc

Để tạo ra siêu âm có tần số cố định, người ta dùng một dụng cụ cung cấp năng lượng dao động ghép với một bộ cộng hưởng, ở đó các sóng dọc được hình thành.
Tần số của mạch dao động điện được điều chỉnh theo tần số của bộ cộng hưởng.
Bộ cộng hưởng là một bản thạch anh dùng làm chất điện của tụ điện, sự truyền năng lượng cho bộ cộng hưởng được thực hiện nhờ hiệu ứng áp lực điện.

Đặc điểm của thạch anh là khi hai mặt của tinh thể chịu một áp lực F thì trên hai mặt của thạch anh sẽ xuất hiện các điện tích +q và -q tỷ lệ với F. Dấu của các điện tích thay đổi tuỳ theo F là lực nén và lực kéo. Ngược lại, nếu cho vào hai mặt của tinh thể một điện áp V thì sản sinh ra một áp lực mà tuỳ dấu của V, thạch anh sẽ co lại hay dài ra.

Máy phát siêu âm

Trong máy phát siêu âm, đầu sinh siêu âm hay còn gọi là đầu biến năng được cấu tạo bằng tinh thể thạch anh, phía trước có màng ngăn bằng kim loại có khả năng rung khi tinh thể dao động. Sóng siêu âm được phát ra từ màng ngăn này khi tinh thể thạch anh rung. Chấn động do hiệu ứng áp lực điện của một dòng điện xoay chiều cao tần.

Tuỳ theo máy mà sóng siêu âm phát ra liên tục hay gián đoạn tạo thành các dòng xung siêu âm. Năng lượng của siêu âm được tính bằng Watt/cm² của đầu biến năng.

TÁC DỤNG SINH LÝ VÀ TRỊ LIỆU

Sóng siêu âm là dao động có áp lực theo chiều dọc. Sóng siêu âm không lan truyền từ một điểm ra xung quanh như âm thanh nghe thấy, mà nó lan truyền dưới hình thức một bó sóng. Chính vì thế mà tác dụng trực tiếp của nó chỉ thấy được trong phạm vi của bó sóng dày đặc ở phía dưới của đầu biến năng. Điều này nói lên tính chất quan trọng của việc điểu trị tại chỗ đối với các quá trình bệnh lý.

Sự phân bố năng lượng của sóng siêu âm rất phức tạp, nhưng cường độ lớn nhất vẫn tập trung ở tâm điểm của biến năng.

Tác dụng nhiệt

Nhiệt được phát sinh khi các mô cơ thể hấp thụ năng lượng của sóng siêu âm. Hiệu quả được nhận thấy ở mặt phân cách giữa các mô như giữa mô mỡ, mô cơ và ở màng ngoài xương. Nhiệt do siêu âm phát sinh (nội nhiệt) cũng có tác dụng sinh lý tương tự như của các nguồn nhiệt khác, nó làm gia tăng hoạt động của tế bào, giãn mạch, gia tăng tuần hoàn, gia tăng chuyển hoá và quá trình đào thải, do đó giải quyết được hiện tượng viêm.

Tác dụng cơ học

Tác dụng này sinh ra do quá trình co giãn đối với các tổ chức ở vùng sóng siêu âm tác dụng. Những phần rất nhỏ vật chất dưới tác dụng của siêu âm sẽ chuyển động theo kiểu quả lắc chứ không gây ra sự thay đổi vị trí. Như vậy, quá trình vận động năng lượng có thể đạt được mà không cần đến sự vận chuyển của khối lượng. Mặc dầu khoảng đi chuyển qua lại của vật chất rất nhỏ nhưng sự thay đổi
áp lực trong mô đủ lớn để tạo nên hiệu quả cơ học. Màng tế bào trở nên dễ thấm hơn dẫn đến quá trình trao đổi và hấp thụ các chất tăng lên.

Siêu âm làm lỏng các mô kết dính, có lẽ là do sự tách rời các sợi collagen và làm mềm chất kết dính. Nếu chấn động quá mạnh sẽ làm vỡ mô gây nên hiện tượng sinh hốc và các tốn thương trầm trọng khác. Biến chứng này ít xảy ra với cường độ dùng để điều trị. Người ta quan niệm tác dụng cơ học của siêu âm là một sự xoa bóp vi tế bào hay xoa bóp nội tế bào.

Giảm đau

Cơn đau có thể giảm bớt do sử dụng siêu âm. Mặc dầu một phần hiệu quả này là nhiệt, nhưng có lẽ là do một vài cơ chế khác như tác dụng trực tiếp lên đầu dây thần kinh. Sự giảm đau có thể có khi sử dụng đòng xung siêu âm với cường độ thấp mà hiệu quả sinh nhiệt là không đáng kể.

Tác dụng hoá học

Trong phòng thí nghiệm, người ta nhận thấy rằng siêu âm có thể làm tăng tốc các phản ứng hoá học. Nhưng trong cơ thể, không có một chứng cớ rõ ràng nào cho thấy sự gia tăng phản ứng hoá học do tác dụng trực tiếp của siêu âm, ngoại trừ sự gia tăng này đo tác dụng gián tiếp qua cơ chế sinh nhiệt của siêu âm.

ỨNG DỤNG

Siêu âm được sử dụng rộng rãi để điều trị và có nhiều hiệu quả tốt. Trong nhiều trường hợp, mặc đầu có hiệu quả cao nhưng siêu âm không hẳn đã vượt trội hơn các phương pháp điều trị vật lý khác. Giá trị của siêu âm trị liệu trong những trường hợp này là tạo nên phương pháp điều trị xen kẽ với các phương thức khác.
Siêu âm có ưu điểm hơn trong các trường hợp sau :

Chấn thương và viêm

Siêu âm thường được dùng trong các trường hợp chấn thương hay tình trạng viêm. Siêu âm làm cho sự hấp thụ dịch tăng và sự tạo thành mô kết dính giảm, trong khi tác dụng giảm đau cho phép sử dụng sớm hơn phần cơ thể bị chấn thương. Tuy nhiên, cần chú ý là vận động tập có thể gây ra tai biến khi triệu chứng đau thoái triển dưới tác dụng của siêu âm. Gia tăng sự cung cấp máu giúp
cho mô mau lành và hiệu quả tương tự có thể được áp dụng trong những tình trạng viêm như viêm bao khớp, viêm hoạt dịch và viêm gân.

Siêu âm có nhiều hiệu quả hơn các phương pháp nhiệt khác đối với xương và khớp, đặc biệt là trong trường hợp viêm cột sống dính khớp.

Mô sẹo

Siêu âm làm mềm được mô sẹo. Phương pháp này được áp dụng cho cả sẹo ở nông hay ở những mô sợi nằm sâu hơn. Mô sợi bao gồm cả sự chai cứng theo sau bướu máu, nhọt hay những tổn thương tương tự. Nó cũng bao gồm co rút Dupuytren và viêm cân gan chân. Do làm mềm mô sẹo, sử dụng siêu âm có hiệu quả hơn các phương pháp khác.

CÁC TẠI BIẾN VÀ CÁCH ĐỀ PHÒNG

Các tai biến thật sự ít xảy ra nếu điều trị đúng phương pháp và kỹ thuật. Điều kiện căn bản để điều trị một cách an toàn là không làm đau bệnh nhân.

Các tai biến chính là:

1. Bỏng

Bỏng nhiệt xảy ra do sử dụng siêu âm với cường độ quá lớn, do không di chuyển đầu biến năng hoặc do đầu biến năng tiếp xúc không đồng đều với mô.
Bỏng cũng xảy ra khi điều trị trên một điểm xương, ở đây có sự chiếu qua lại của sóng siêu âm giữa điểm xương và đầu biến năng làm năng lượng tập trung trên một vùng nhỏ.

Để tránh bỏng, trong khi điều trị tránh mức gây sự khó chịu cho bệnh nhân. Cảm giác nóng quá độ không được xảy ra cũng như đau nhức vì mỗi tình trạng trên cho biết rằng có sự tăng nhiệt ở mô sâu. Phải thử cảm giác nóng lạnh trước khi điều trị lần đầu và nếu cảm giác này bị rối loạn thì điều trị phải hết sức thận trọng. Các điểm xương dưới da phải tránh, đầu biến năng phải di chuyển và tiếp xúc tốt với mô.

Nguy cơ do bỏng được giảm thiểu khi dùng siêu âm ngắt quãng (xung).

2. Sinh hốc

Với liều siêu âm cường độ cao có thể gây nên hiện tượng sinh hốc. Tuy nhiên, nếu liều lượng không vượt quá mức cho phép và không có một sự khó chịu nào xảy đến cho bệnh nhân thì hiện tượng này ít xảy ra.

3. Quá liều

Sự quá liều làm trầm trọng thêm các triệu chứng bệnh lý. Cần thận trọng khi gia tăng liều lượng và chú ý đến các hiệu quả đã đạt được.

4. Chống chỉ định

Sóng siêu âm không được dùng để điều trị các mô đặc biệt như mắt, tai, buồng trứng, tinh hoàn.

Một vài tác giả cho rằng siêu âm có thể có ảnh hưởng xấu lên não bộ và tuỷ sống, hạch giao cảm, các đầu xương còn tăng trưởng.

Không được áp đầu biến năng lên tử cung mang thai.

Nếu tuần hoàn kém thì tai biến giống như những tác nhân điều trị bằng nhiệt khác. Nếu cần thiết thì sử dụng siêu âm với cường độ thấp.

Siêu âm cũng không được dùng cho các bướu tân tạo (ung thư) để tránh di căn, cũng không sử dụng cho các nơi nhiễm trùng vì có thể là sự nhiễm trùng lan rộng.

5. Hỏng máy

Do không khí truyền siêu âm rất ít, nên nếu đầu điều trị tiếp xúc với không khí khi máy hoạt động thì sự phản xạ trở lại có thể làm hỏng đầu biến năng.

CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN SÓNG TỚI MÔ

Khi sử dụng năng lượng siêu âm vào điều trị, điều cần thiết là sóng siêu âm được truyền từ đầu biến năng vào các mô cơ thể phải đồng đều.

Siêu âm rất khó truyền trong không khí vì âm trở của nó thấp, do đó hầu như toàn bộ sóng siêu âm đều phản xạ trở lại. Áp trực tiếp đầu biến năng vào các mô là ít hiệu dụng vì mô tiếp xúc không toàn diện và có một số túi khí dù rất nhỏ ở giữa mặt phân cách. Vì thế, sóng siêu âm bị phản xạ và sự phân bố trở nên không đồng đều.

Do đó cần có một môi trường trung gian giữa đầu biến năng và mô. Nước và một số dầu hay kem như glycerin, parafin được sử dụng. Tuy nhiên, nước cần được nấu sôi để loại bỏ các khí hoà tan, vì dưới tác dụng của siêu âm các bong bóng khí được hình thành và cản trở sự truyền sóng.

Phương pháp truyền qua dầu

Phương thức này thích hợp với những vùng cơ thể mà bề mặt da bằng phẳng.
Thoa một lớp dầu hay kem lên bể mặt da. Đầu biến năng di chuyển trên vùng này và giữ cho bó sóng siêu âm tiếp xúc thẳng góc với mặt da để tránh sự khúc xạ ảnh hưởng đến sự xuyên thấu của sóng. Chùm sóng siêu âm chỉ cần lệch khỏi pháp tuyến là đã bị khúc xạ không những ở mặt da mà còn có ở các lớp mô khác nhau ở sâu.

Phương pháp truyền trong nước

Phương pháp này được dùng khi phần cơ thể điều trị nhỏ, có thể nhúng vào
trong bổn nước, và mặt da không đều để áp trực tiếp vào đầu biến năng. Phương pháp này cũng được dùng khi vùng da điều trị quá nhạy cảm mà sự tiếp xúc của đầu biến năng có thể gây nên cảm giác khó chịu. Khiếm khuyết của phương pháp này là không thể ước tính được chính xác năng lượng siêu âm truyền vào cơ thể.

Đầu biến năng nhúng trong nước, di chuyển và giữ cho mặt của đầu biến năng song song với mặt da ở khoảng cách từ 2 – 2.5cm. Nếu nước nổi bong bóng thì ngưng điểu trị và lau khô da cũng như đầu biến năng.

Phương pháp điều trị trên mặt nước

Hình : Sử dụng sự phản xạ sóng lên mặt nước
Phương pháp này được dùng khi phần cơ thể điều trị không nhúng được trong nước nhưng lại quá gồ ghề hay quá nhạy cảm để áp trực tiếp lên bể mặt da. Đầu trị liệu nhúng trong nước và một tấm phản xạ để hướng bó sóng siêu âm lên mặt nước phần cơ thể được nâng đỡ để cho da tiếp xúc vừa đủ với mặt nước.

Túi nước

Một túi cao su chứa nước đã đun sôi đặt trên mặt da và đầu trị liệu di chuyển trên bề mặt túi cao su.

KỸ THUẬT TRỊ LIỆU

Sửa soạn máy

Cần thử máy để biết chắc chắn là nó hoạt động tốt bằng cách nhỏ một vài giọt nước lên đầu biến năng và mở máy, sóng siêu âm làm nước rung động giống như sôi.

Chuẩn bị bệnh nhân

Bộc lộ phần cơ thể cần được điều trị và thử cảm giác nóng lạnh trước khi điều trị lần đầu. Tùy chỉ định mà thoa dầu hay nhúng trong nước. Bệnh nhân trong tư thế thoải mái và được cho biết là sẽ có một cảm giác ấm dễ chịu. Dặn bệnh nhân cần báo kịp thời nếu có cảm giác khó chịu. Người bệnh cần hiểu rõ mục đích cuộc trị liệu và liều nhiệt quá cao có thể gây bỏng.

Tiến hành

Đầu trị liệu đặt trong nước hay tiếp xúc trực tiếp với da. Gia tăng cường độ đến mức yêu cầu. Di chuyển hình vòng đầu biến năng một cách chậm rãi và giữ cho bó sóng luôn luôn thẳng góc với mặt da. Tránh các điểm chạm xương. Chú ý đến các vùng cơ thể mà có thể phản xạ trở lại vào cơ thể khi tiếp xúc với môi trường không khí.

Điều trị xong vặn các nút trở về vị trí zero và lấy đầu trị liệu ra.

Liều lượng

Tuỳ theo phương thức điểu trị, bệnh cảnh lâm sàng, độ sâu của tổn thương, diện điều trị mà ta chọn liều lượng.

Nếu để đầu trị liệu đứng yên thì có tác dụng gây nóng, ta phải dùng liều thấp. Nếu di chuyển đầu biến năng thì có thể dùng liểu cao hơn.

Những trường hợp tổn thương mới hay tình trạng cấp tính thì ta sử dụng liều thấp, với thời gian ngắn và ngược lại.

Cường độ thấp được tính từ 0,1-0,5 Watt/cm². Cường độ trung bình từ 0,5-1 Watt/cm² và cường độ cao từ 1-1.5 Watt/cm². Thời gian điều trị có thể ngắn, từ 2-5 phút, trung bình từ 5-10 phút và thời gian điều trị dài từ 10-15 phút. Tần suất điều trị có thể là 2 lần/ngày, ngày một lần, hoặc cách nhật.

Khi gia tăng liều lượng cần chú ý đến các hiệu quả đạt được. Một cảm giác ấm, dễ chịu là đạt yêu cầu. Nếu các triệu chứng bệnh lý gia tăng chứng tỏ đã điều trị quá liều. Cường độ có thể tăng đến 1,5 Watt/cm² và thậm chí có thể đến 2-2.5 Watt/cm². Khi sóng siêu âm phải đi qua một khối cơ dày để đến các mô sâu trong cơ thể, liểu an toàn cho phép là 3 Watt/cm², nhưng sử dụng rất hãn hữu.