UNIDAD TEMÁTICA Nº 8 Tema: DIATERMIA EN TERAPEÚTICA

UNIDAD TEMÁTICA Nº 8 Tema: DIATERMIA EN TERAPEÚTICA
Ultrasonido – Ondas cortas – Microondas Diatermia quirúrgica Rev. 2010

Ultrasonido en Terapéutica
Definición de ultrasonido: (U.S.) Son ondas sonoras que superan el nivel auditivo humano (NAH = Hz) Data de 1920 cuando el físico francés Paul Lagevin observó que se podía aprovechar el efecto piezoeléctrico descubierto por Pierre Curie en 1880. En medicina se viene usando con fines terapéuticos desde 1940 y con fines diagnósticos desde 1956, ya bien conocida la técnica del sonar. La gama de frecuencias utilizadas va: En terapéutica: de 5 Hz a 3 MHz – valor más normal 1 MHz En diagnóstico: 1 a 10 MHz

Generación de ultrasonido: La generación de ultrasonido se realiza por medio de un oscilador electrónico que entrega su energía a un material piezoeléctrico que como es sabido tiene la propiedad de deformarse al aplicarle una tensión y viceversa, de entregar una tensión al someterlo a una deformación mecánica. El material piezoeléctrico se talla de una manera tal que su frecuencia natural coincida con la frecuencia natural del oscilador electrónico. De este modo dicho material además de emitir U.S. ayuda a estabilizar la oscilación.

Materiales más usados son: CUARZO CRISTALES ARTIFICIALES: Sulfato de litio Tartrato doble de potasio Fosfato monoamónico Óxidos de Ba Pb Ti y Zr Sales como titanio de bario y carbonato de boro Para generar impulsos de mediana potencia (hasta 10 W/cm²) el más adecuado es el cuarzo.

Física del Ultrasonido Intensidad acústica ( IA ) Velocidad del Ultrasonido Impedancia acústica característica

Intensidad acústica ( IA ) Es la potencia sonora que fluye por unidad de superficie [w/cm²]. Es proporcional al cuadrado de la presión generada por la onda sonora cuando el frente de onda es plano. En terapéutica se utilizan I.A. hasta 5 w/cm² En diagnóstico hasta 0,5 w/cm²

Velocidad del Ultrasonido La velocidad de una onda sónica depende de la elasticidad y de las propiedades inerciales de la sustancia donde se transmite En el caso de un fluido perfecto (un fluido no viscoso) la velocidad de una onda longitudinal está dada por: v = B/δ Donde B = módulo de elasticidad δ = densidad El módulo de elasticidad (B) indica como la unidad de volumen cambia con la aplicación de una presión. Básicamente representa la elasticidad. La densidad (δ) físicamente se puede definir como la inercia de la sustancia al cambio generado por la presión

Velocidad del Ultrasonido Para ser más acertados deberíamos analizar la velocidad de transmisión para: El caso de un fluido perfecto Y el caso de un sólido Pero en realidad los tejidos humanos, aún el hueso, son comparables a los líquidos no viscosos, debido a esto dejaremos de lado el análisis para un sólido por requerir una formulación más compleja.

Velocidad del Ultrasonido En la tabla se pueden observar las velocidades del sonido en distintos tejidos biológicos, conociendo estas velocidades podemos calcular la longitud de onda λ en cada sustancia mediante la conocida relación v = f . λ

Impedancia acústica característica Es el producto entre la velocidad del sonido en un medio y la densidad del mismo. Z = v . λ Las ondas transcurren con facilidad por un medio que tenga una alta impedancia acústica característica. ACERO  AGUA  AIRE Atraviesa fácil   difícil (implica mayor reflexión) Es decir una onda atraviesa con facilidad el acero, menos fácilmente el agua y difícilmente el aire.

Fenómenos de transmisión de las ondas sonoras En la transmisión de una onda acústica se destacan los siguientes fenómenos. Absorción Reflexión Divergencia Fenómeno térmico Cavitación

Absorción La I.A. es degradada a medida que el haz sonoro atraviesa un medio. Existen tres motivos que generan esta pérdida o degradación de la energía y son generados: Por viscosidad (movimiento laminar de capas) Por conducción de calor (rozamiento laminar o molecular – compresiones que generan conducción de capas – equilibrio térmico) Por procesos de relajación molecular implicados en la acción terapéutica (80%) (período de onda breve comparado con el período de reacondicionamiento)

Reflexión y refracción Cuando una onda sonora plana incide perpendicularmente sobre una interfase entre sustancias distintas sufre una reflexión. Ósea una parte se transmite y otra se refleja. La parte reflejada sufre un cambio de velocidad adoptando la que tiene el sonido en ese medio.

Reflexión y refracción Para el aire el 99,9 % de la onda es reflejada, Es por ello que al aplicar un transductor de US sobre la piel de un paciente debe evitarse la interposición de aire. Es necesario entonces, untar la piel con una sustancia de impedancia parecida o igual a ella. La Zagua es parecida a la Zpiel es por ello que suelen o pueden efectuarse tratamientos bajo el agua. Entre la piel y la superficie emisora debe existir un medio acústicamente homogéneo.

Reflexión y refracción Para incidencia oblicua (general) parte se refleja y parte se refracta Dicha incidencia oblicua presenta un límite al que llamamos “Ángulo crítico de incidencia” que de ser superado impediría que el haz se propagase hacia el otro medio ya que rebotaría hacia el primero en un 100 % (parte por reflexión y parte por refracción)

Divergencia La superficie de una cara radiante del transmisor de U.S. condiciona la divergencia que sufrirán las ondas sonoras a partir de la misma. El ángulo divergente decrecerá según aumente la frecuencia. Cuando el haz es divergente la I.A. disminuye con el cuadrado de la distancia.

Divergencia En terapéutica se utilizan ondas de 1 MHz con transductores de 4 cm de diámetro. Lo cual implica una relación D/  10 : 1 y por lo tanto el haz es apenas divergente.

Fenómeno térmico El aumento de temperatura en la superficie de la piel donde apoya el transductor, suponiendo que el medio de acople tenga una Z igual a la de la piel (no hay reflexión) es: Donde α = ángulo de divergencia δ = densidad en kg/m² C = calor específico en w.seg/kg dT = aumento de temperatura Valores de (2α/ δC) Hueso: 1,5 cm² ºC/w.seg Piel y músculo: 0,073 cm² ºC/w.seg Sangre: 0,0083 cm² ºC/w.seg Cerebro: 0,054 cm² ºC/w.seg Líquido cefalorraquídeo: 0,003 cm² ºC/w.seg

Fenómeno térmico o bien 12ºC en 60 seg

Fenómeno térmico Ejemplo: Calcularemos cuanto se atenúa un haz sonoro al atravesar 5 cm de piel y músculo. Para ello aplicaremos la ecuación anterior sabiendo que la atenuación en dichas estructuras es de 1,2 dB/cm y por lo tanto en 5 cm será 6 dB. Así resulta que la IA que llega al hueso será de 0,75 w/cm² En la interfase músculo-hueso parte de esta es reflejada y parte es transmitida y según cálculos que no se demostrarán, la intensidad acústica en la interfase será de 0,65 w/cm². Finalmente según la expresión de aumento de temperatura se determina que o bien 58,2ºC tras el período de radiación de 1 minuto. Entonces a pesar de la mejor evacuación de calor por la sangre circulante, una potencia de 3 w/cm² aplicada durante más de unos pocos segundos sobre las estructuras mencionadas podría aumentar peligrosamente la temperatura en la superficie ósea (menos en el músculo y en el interior del hueso). Por ello no se emplean IA mayores a 3,5 w/cm².

Cavitación Es un fenómeno que aparece en los tejidos biológicos para valores elevados de I.A. Cuando se superan determinados valores se forman pequeñas cavidades en las que existe vacío, vapor o gases disueltos.

Efectos terapéuticos Efecto térmico: es sin duda el más importante ya que mejora la circulación sanguínea produciendo un mayor aporte de sustancias nutrientes y mayor evacuación de catabolitos con la consiguiente desinflamación. Durante la sesión de aplicación de US puede utilizarse el modo pulsante que tiene la ventaja de no elevar demasiado la temperatura debido a que hay mayor cantidad de calor evacuado durante los períodos no emisivos Efecto mecánico: Debido a los movimientos oscilatorios de las partículas que aunque recorren distancias pequeñísimas ocasionan grandes compresiones y descompresiones alternantes que provocan un aumento de la permeabilidad celular, liberación de adherencias fibróticas por separación de fibras colágenas y reblandecimiento del cemento intercelular Disminución del dolor: Se cree actúa sobre las terminaciones nerviosas. Efectos químicos: Surgen del efecto térmico y mecánico

Precauciones Para el paciente Cuidar de no producir elevados aumentos de temperatura No sobrepasar los tiempos de exposición indicados Controlar la potencia del equipo aplicada Para el equipo No dejar el transductor emitiendo directamente sobre el aire, ya que el calentamiento que se genera en su superficie puede dañarlo Verificar hermeticidad (el cabezal debe ser estanco). El ingreso de agua puede dañarlo.

CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO Interruptor de encendido Control continuo o graduado de las I.A. 0, , , ,5 w/cm2 Control de sintonía fina (para lograr mayor eficiencia) Regulador de tensión de línea Botonera modo continuo modo pulsante Timer

Cerámicas piezoeléctricas Modo de preparación Se funden a altas temperaturas las sales u óxidos metálicos entre 1300 ºC y 1500 ºC Se dejan enfriar y se les da la forma deseada (generalmente tipo lente) Se pulen y platean caras opuestas Se recalienta en aceite aproximadamente a 200 ºC Mientras se deja enfriar se somete a campos electrostáticos de 200 volt/mm de espesor Entre las fusiones de óxidos, la más utilizada (aunque para bajas potencias) es la de óxidos de Ba-Pb, Ti-Zr (registrada como PZT). Entre las fusiones de sales mencionamos las mezclas de BaTiO3, y B2(CO3)3 (Titanato de Bario y Carbonato de Boro).

Cuarzo Este cristal sigue utilizándose como transductor para medianas potencias, como las necesarias en terapéutica. A continuación describiremos su modo de tallado. Se talla en forma de disco, perpendicular al eje X (o piezoeje) El cristal natural de cuarzo tiene tres ejes X, Y y Z. El tallado perpendicular al eje X, produce una vibración longitudinal máxima.

Transductor piezoeléctrico Descripción de partes constitutivas

Diatermia en terapéutica
El término diatermia (calor a través de) se aplica en medicina a la producción de calor en los tejidos por medio de radiaciones que los atraviesan Las radiaciones utilizadas hoy en día con ese fin son: Radiaciones electromagnéticas (microondas y ondas cortas) Ultrasonidos (f = 1 MHz)

Diatermia en terapéutica
Las patologías a tratar mediante diatermia es bastante amplia pudiéndose agrupar en: Terapias rehabilitatorias (no destructivas. Incluyen procesos reumáticos y ciertas inflamaciones, destacamos entre estos procesos: articulares, periarticulares, tendinosos, aponeuróticos, musculares, neurológicos, etc.) Terapias cruentas (incidir con calor para destruir un tejido, para corte o para evitar hemorragia)

TERAPEUTICA REHABILITANTE POR RF
Microondas Son ondas electromagnéticas de longitud de onda () entre 0,3 y 30 cm En terapia se emplean  = 12,25 cm (2450 MHz) (correlación con curva logarítmica) Las microondas son más efectivas para calentar zonas acuosas Onda corta Son ondas electromagnéticas de  entre 3 y 30 mts En terapia se emplean  = 11 mts (27,12 MHz)

Efectos fisiológicos Ambas radiaciones actúan mediante la producción de los siguientes fenómenos (analizando para tejidos individuales) Producción de calor (responde a la ley de Joule) Aumento de metabolismo Aumento del riego sanguíneo (por vasodilatación) Hipoalgesia (disminución del dolor) Relajación muscular

Efectos fisiológicos Producción de calor Dado que los tejidos acuosos tienen más electrolitos que los tejidos menos hidratados, condición en la que están los músculos y el interior de las articulaciones, podemos afirmar que serán entonces estos tejidos los que se calentarán más que los que poseen menos humedad. Se dice que los primeros son los tejidos de baja impedancia eléctrica (Z) y los segundos de alta impedancia. Esta apreciación es cierta para tejidos tratados individualmente pero para una zona orgánica y particular (formada por varios medios) debemos tener en cuenta algunos aspectos.

ONDA CORTA Efectos fisiológicos Producción de calor
Estos aspectos serán tenidos en cuenta en el análisis siguiente considerando a los mismos: Todos en serie Todos en paralelo Mezclados

ONDA CORTA

Técnicas de aplicación
ONDA CORTA Técnicas de aplicación Diatermia por onda corta Existen tres métodos para aplicar sobre un paciente la potencia de un emisor de onda corta: Método del cable Método del condensador (es el más utilizado) Método monopolar Antes de entrar en detalles sobre cada método diremos que en las técnicas de terapéutica por onda corta se presentan fenómenos electromagnéticos y eléctricos (electrostático) El campo electromagnético es más efectivo que el eléctrico para calentar estructuras de baja impedancia El campo eléctrico es más efectivo que el electromagnético para calentar estructuras de alta impedancia

ONDA CORTA Técnicas de aplicación Método del cable

ONDA CORTA Técnicas de aplicación Método del Condensador Es el más utilizado por ser el más práctico. En cada borne de salida del generador se conecta un cable con una placa en su extremo. Entre estas placas se produce un campo electromagnético. Afín de aplicar este campo se pueden colocar las placas Enfrentadas Coplanares En modo monopolar (ver método monopolar)

Técnicas de aplicación Método del Condensador
ONDA CORTA Técnicas de aplicación Método del Condensador

Técnicas de aplicación Método Monopolar No es el más utilizado
ONDA CORTA Técnicas de aplicación Método Monopolar No es el más utilizado

Diatermia por Microondas
La energía radiante ofrecida por el generador de microondas se conduce por medio de un cable coaxil hacia el aplicador que es básicamente una antena o reflectora o de radiación directa.

Diatermia por Microondas
Todas las superficies exteriores no activas de este aplicador se recubren con un plástico aislante. Las microondas aplicadas mediante estos radiadores poseen un efecto superficial sobre los tejidos ya que no penetran más allá de unos 5 cm. Poseen un efecto intenso sobre los tejidos y formaciones más hidratadas. La distancia que debe haber entre el aplicador y la piel es 10 a 20 cm La duración de cada sesión debe estar comprendida entre los 10 a 30 min y no se debe superar las 10 sesiones

Consideraciones generales
Precauciones Tanto para ondas cortas como para microondas Pueden producir quemaduras (ambas ondas), Por gran concentración de líneas de fuerza o por colocación en forma oblicua No deben utilizarse en pacientes portadores de marcapasos o prótesis electrónicas implantadas Los audífonos deben extraerse antes de las aplicaciones Por ser los ojos una estructura muy hidratada se debe ser precavido en su aplicación en estas zonas ya que pueden producirse cataratas o queratitis (inflamación de la cornea). No deben aplicarse sobre prótesis metálicas (los metales concentran los campos) No debe aplicarse sobre área isquémica ya que el aumento del metabolismo puede llevar a una mayor lesión y hasta generar gangrena. No aplicar a pacientes que hayan recibido terapéutica por RX o terapia radiactiva No aplicar a embarazadas (básicamente sobre abdomen) No aplicar a pacientes con flebitis No aplicar sobre tumores benignos y malignos

Emisores de Diatermia quirúrgica
Durante experiencias biológicas con radiaciones electromagnéticas se encontró que con adecuada potencia radiante es posible cortar con suficiente precisión y/o cauterizar tejidos que sangran. Las experiencias demostraron que trabajando con frecuencias suficientemente altas (más de 300 KHz) es posible aplicar al ser humano una potencia radiante relativamente grande (500 w) sin producir efectos nocivos sobre el corazón u otros órganos. La tensión desarrollada por estas unidades electroquirúrgicas puede llegar a los v y la corriente máxima a los 4 A. Las frecuencias adecuadas para corte y cauterización de 250 KHz a 5 MHz, moduladas con una profundidad de entre el 50 y 100 % con pulsos rectangulares u ondas sinusoidales o tipo diente de sierra.

Cómo se produce el corte? Debido a la diferencia de superficie entre electrodos (activo y pasivo), la densidad de potencia es muchísimo mayor en el primero, ello explica el calentamiento intenso producido por dicho electrodo sobre el punto de contacto

Las potencias emisivas se adecuan según las necesidades quirúrgicas. Una unidad para corte debe entregar desde 30 w a 200 w y a veces hasta 500 w (cirugías de grandes músculos o tejidos adiposos, caso de cesáreas) El efecto tisular común a todas las aplicaciones quirúrgicas de la diatermia es la producción de calor con coagulación de las proteínas en primera instancia y luego carbonización de las mismas. La coagulación de las proteínas dentro de los pequeños y medianos vasos produce cauterización. El corte es producido por la carbonización tisular. Aunque actualmente se fabrican equipos de estado sólido e híbridos, también se siguen fabricando sencillos equipos basados en descargadores de chispas (spark-gap) y aparatos valvulares.

Tipos de electrodos Electrodo Activo: Básicamente son los que se muestran en la figura y según la aplicación pueden tener formas muy variadas.

Tipos de electrodos Electrodo Pasivo: Está formado por una plancha delgada de aluminio, plomo o acero inoxidable ensobrada en un saco de tela, el cual es humedecido con una solución salina (conductora de electricidad) y que se coloca generalmente en una nalga, en el muslo y en ocasiones en la espalda. Pueden ser radiotransparentes o formadas por dos secciones (placas dobles o seccionadas) con el fin de poder sensar su continuidad eléctrica y así no generar accidentes en los pacientes u operadores. En el caso de utilizar placas humedecidas debe tenerse especial cuidado de que las mismas no se sequen. Si se disminuye la zona de contacto aumenta la densidad, con el riesgo consecuente, de quemaduras.

Riesgos y prevenciones Seguridad del paciente y del operador: Es conveniente que la alimentación se tome de un transformador de aislación simétrica. Debido a que si se corta el cable pasivo el paciente queda a un potencial de RF  100 v y en caso de un contacto accidental a tierra cierra el circuito con la potencial producción de quemaduras, los equipos deben tener sistema de alarmas y desactivación contra desconexión de cable pasivo. Se debe tener también precaución de no ocasionar el cierre del circuito por capacidades parásitas, por guantes quirúrgicos de los operadores o líquidos (paciente anestesiado) Dado que en estas unidades la placa está conectada a tierra, si en uno de los aparatos falla la conexión a tierra puede generarse una peligrosa corriente a través del paciente. En los modernos equipos se intercala un condensador de mica de 0,01f de alta aislación entre el borne de placa y tierra. Este capacitor presenta una impedancia de 0,3 M a 50 Hz y de 40  a 400 KHz Aislación del electrodo pasivo con respecto a la tensión de línea

Protección de Monitores La manera más sencilla de evitar cualquier pasaje de radiación de alta frecuencia hacia los monitores es colocar en serie con los cables de paciente un filtro de choque de R.F. Este debe colocarse tan cerca de la zona de contacto del electrodo como sea posible y además debe tenerse la precaución de alejar los cables de piezas metálicas que estén a masa. El bloqueador de R.F. actúa además disminuyendo fuertemente la interferencia sobre los monitores. Los monitores más modernos presentan circuitos especiales de protección (protecciones intracircuitales: circuitos flotantes u optoacoplados) Cabe recordar que una falla en la protección de un monitor y una mala colocación de los electrodos de los mismos puede generar en los puntos de contacto una alta densidad de corriente que produciría quemaduras. A tal efecto en la actualidad se desarrollan monitores que presentan una etapa preamplificadora flotante de 20 MΩ a 50 Hz con respecto a tierra pero ofrecen una Z de 300 MΩ a 1 Mhz

Protección de Monitores

Peligro de explosión Debido a la presencia de gases anestésicos y la posibilidad de generación de chispas (spark-gap no sellados) se debe tener especial atención en la forma en que se realizan las prácticas y alejar el equipo a más de 1,5 mts de distancia de la zona a atacar.

ANEXO Algunas consideraciones para entender como actúan las corrientes de alta frecuencia sobre el organismo humano. Corrientes de alta frecuencia Se conocen como corrientes de alta frecuencia a aquellas que presentan una frecuencia superior a los 100 KHz, cuyos efectos biológicos son distintos a los de las corrientes de baja y mediana frecuencia. Mientras que estas últimas tienen la capacidad de estimular las fibras nerviosas y musculares, las corrientes de alta frecuencia producen un calentamiento del organismo sin excitación neuromuscular.

ANEXO Corrientes de alta frecuencia
Desde que Jacques-Arsène D´arsonval estudiara por primera vez en 1891 los efectos fisiológicos de este tipo de corrientes, progresivamente se han ido desarrollando corrientes de frecuencia más elevadas y para distintas aplicaciones térmicas o médicas. Las Corrientes de alta frecuencia atraviesan fácilmente los tejidos corporales por medio de tres mecanismos Corrientes de conducción: Corrientes de desplazamiento Corrientes de inducción

Corrientes de conducción:
ANEXO Corrientes de conducción: Es la forma de transmisión de la corriente, por movimientos de cargas eléctricas, que se produce a través de los conductores generando calor por la resistencia que le ofrece el medio. (efecto Joule)

Corrientes de desplazamiento:
ANEXO Corrientes de desplazamiento: Constituye el tipo de corriente que se genera en un condensador. Por medio de esta propiedad las corrientes eléctricas de alta frecuencia pueden pasar a través de los cuerpos dieléctricos.

Corrientes de inducción:
ANEXO Corrientes de inducción: Se deben a la acción de los campos electromagnéticos que se producen por el arrollamiento de un conductor, esta disposición como es sabido genera corrientes parásitas (de Foucault) las cuales generan calor internamente.

ANEXO De esta forma cuando una corriente atraviesa un campo conductor lo hace por el mecanismo de conducción. Si el medio es no conductor lo hace por el mecanismo de desplazamiento. Sin embargo los tejidos del organismo humano no se comportan como un conductor puro, es por ello que la corriente eléctrica fluirá a través de ellos en parte como corriente de conducción y en parte como corriente de desplazamiento. En el cuerpo humano pueden distinguirse dos tipos de estructura distintas respecto al modo en que se comportan al paso de las corrientes eléctricas de alta frecuencia: La piel y los órganos internos. En la piel predominan la transmisión de corrientes por desplazamiento es decir presenta características capacitivas mayores y se comporta como un condensador, mientras que en los órganos la transmisión de la corriente es por conducción. Estos órganos se comportan ante el paso de la corriente como un conductor con determinada resistencia generándose de esta forma calor por efecto Joule.

ANEXO Esto indica que las corrientes de alta frecuencia son más eficientes para calentar el medio interno, siendo mínimo el calentamiento que se alcanza en la piel. Este método es muy utilizado para calentar estructuras internas sin necesidad de aplicar elevada temperatura externa. Otro aspecto sobresaliente de la aplicación de corrientes de alta frecuencia se encuentra en la generación del campo magnético que por ellas se crea y que determina una rotación de las moléculas y partículas con carga eléctrica. En el cuerpo humano la molécula de agua es muy abundante y presenta una estructura de dipolo eléctrico con un polo positivo en la zona del hidrógeno y un polo negativo en la del oxígeno. Estos polos magnéticos se orientan según la polaridad del campo magnético influyente. Cada vez que se invierte la polaridad de la corriente eléctrica se invierte también la del campo magnético y esto se produce con una alta frecuencia (más de veces por segundo). La alternancia de la polaridad hace que las moléculas giren constantemente con sentidos opuestos produciendo vibración molecular responsable de la fricción con el lógico calentamiento interno. Es por este motivo que las estructuras ricas en agua son las que se calientan con mayor facilidad.

UNIDAD TEMÁTICA Nº 8 Tema: DIATERMIA EN TERAPEÚTICA

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