Chương I. Cơ sở y học của thiết bị trị liệu
1.2. Điện châm và siêu âm trị liệu
1.2.2. Cơ sở kỹ thuật siêu âm trị liệu
Siêu âm trị liệu là một dạng điều trị bằng nhiệt giúp điều trị một số dạng đau mãn tính và cấp tính. Một dòng điện có tần số phù hợp được đưa tới bộ chuyển đổi hoạt động theo hiệu ứng áp điện. Bộ chuyển đổi sẽ chuyển tín hiệu điện thành dạng sóng siêu âm. Sóng này sẽ được đưa vào cơ thể để điều trị.
Trong siêu âm trị liệu, tần số sử dụng từ 0,8 đến 1MHz cho điều trị vùng sâu và tần số khoảng 3MHz cho điều trị vùng bề mặt (độ sâu tối đa có thể lên tới 5 cm) và cao hơn cho trị liệu da. Sóng siêu âm khi được đưa vào cơ thể làm cho các phân tử trong các mô chuyển động, do đó tạo ra nhiệt và năng lượng cơ học.
Hiệu ứng trị liệu của sóng siêu âm là tạo ra nhiệt độ tại các vùng cơ cần điều trị.
Năng lượng này trong các máy trị liệu ở mức trung bình khoảng 1,5 W/cm 2 - 4W/cm 2 . Năng lượng cơ học của sóng siêu âm được chuyển thành năng lượng nhiệt theo phương trình:
C=2AI (J/cm 3 ) Trong đó:
C là nhiệt lượng tạo ra I là cường độ siêu âm A là hằng số suy giảm
Do khả năng đâm xuyên của siêu âm nên nó có thể làm nóng các cơ và sử dụng để điều trị cho các mô cơ, gân, dây chằng, khớp và xương. Có 2 dạng sóng siêu âm được sử dụng trong trị liệu là sóng liên tục và dạng xung siêu âm. Dạng xung được ứng dụng trong các loại điều trị không cần hiệu ứng nhiệt như điều trị viêm cấp tính hay chăm sóc các vết thương.
Siêu âm trị liệu được sử dụng rộng rãi trong điều trị tổn thương xương, sẹo và giúp giảm co các dây chằng. Nó còn được sử dụng để điều trị các chứng viêm cơ, viêm khớp. Trong thần kinh, siêu âm được sử dụng để điều trị các chứng dây thần kinh bị chèn ép, các loại viêm dây thần kinh và các tổn thương
do chấn thương. Siêu âm trị liệu cũng được sử dụng kết hợp với điện châm để tăng hiệu quả điều trị.
Về nguyên lý, sóng cơ học với tần số siêu âm được tạo bởi một bộ chuyển đổi. Bộ chuyển đổi này thường có cấu tạo là một đĩa gốm áp điện hoặc vật liệu áp điện đơn tinh thể có đường kính vài cm. Khi đưa một điện áp xoay chiều vào hai cực kích thích, do hiệu ứng áp điện nghịch sẽ tạo ra sự co dãn liên tục. Độ dày của đĩa bằng một nửa chiều dài bước sóng tại tần số mà bộ chuyển đổi hoạt động.
Khi đưa tín hiệu điện cưỡng bức có tần số trùng với tần số hoạt động của bộ chuyển đổi sẽ xuất hiện hiện tượng cộng hưởng, đĩa gốm sẽ rung với biên độ lớn nhất. Tín hiệu điện kích thích có thể được đưa vào để tạo ra sự rung cơ khí theo chiều dày, theo chiều rộng hoặc phát xạ nếu đĩa gốm hình trụ. Một số hằng số vật lý đặc trưng cho gốm áp điện là:
- Hằng số tần số= tần số cộng hưởng (Hz). Bước sóng (m)
Ví dụ bộ chuyển đổi sử dụng vật liệu có hằng số tần số là 1960 tương ứng với điện áp kích thích cho miếng gốm ở chế độ rung theo chiều dày, tần số cộng hưởng là 1MHz, chiều dày của đĩa gốm là: 1960(m.Hz)/(1000.10 -6 )=1,960mm.
- Hệ số chuyển đổi điện cơ =SQR(năng lượng cơ tạo ra/năng lượng điện đưa vào)
Hệ số này đặc trưng cho hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Chất lượng gốm càng tốt thì hệ số này càng cao. Bộ chuyển đổi sử dụng trong thiết bị của đề tài có hệ số chuyển đổi là 0,68.
- Hằng số biến dạng =độ biến dạng/điện áp đưa vào
Hằng số này đặc trưng cho quan hệ giữa độ biến dạng của gốm với điện áp đưa vào để đạt được độ biến dạng đó. Đơn vị đo của hằng số là m/V. Bộ chuyển đổi trong đề tài có hằng số biến dạng là 317.10 -12 m/V.
- Hệ số phẩm chất Q. Đặc trưng cho chất lượng của bộ dao động cơ học tại tần số cộng hưởng.
- Một số máy siêu âm trị liệu hiện nay:
Hình 1. 21.Máy DT20 của Italy
Hình 1. 22. Máy SI190 của Hà Lan
Hình 1. 23. ST10A của Hàn Quốc