Багато пацієнтів відзначають ослаблення болів при тепловому впливі на уражені області. Знеболюючий ефект може бути як короткочасним, так і тривалим. Рубін і Куітерт знайшли, що ультразвук послабляє фантомні болі після ампутації кінцівок, а також болі, викликані утворенням рубців і невром.
При локальному нагріванні тканини часто відзначаються судинні реакції. Тер Хаар і Хоупвел показали, що кровотік у м'язовій тканині збільшується в 2-3 рази при ультразвуковому прогріванні до температури 40 - 45оС. У роботах Іміга зміна кровотоку зв'язується з місцевим розширенням судин. Місцеве розширення судин збільшує надходження кисню в тканину і, отже, поліпшує умови, у яких знаходяться клітини.
Прогрівання можезменшити м'язовий спазм. Це обумовлено седативною (заспокійливою) дією підвищення температури на периферичні нервові закінчення. Ультразвук дозволяє швидко нагріти строго визначену область. До анатомічних структур, що вибірково нагріваються ультразвуком, відносяться багаті колагеном поверхневі шари кістки, окістя, суглобові меніски, синовіальна рідина, суглобові сумки, сполучні тканини, внутрим'язеві рубці, м'язові волокна, оболонки сухожиль і головні нервові стовбури.
Нетеплові ефекти ультразвуку.
Нетеплові механізми, за допомогою яких ультразвук може впливати на тканині, можна розділити на два класи: періодичні й неперіодичні.
Періодичні ефекти виникають із самої коливальної природи звукового поля і можуть розглядатися як своєрідний мікро масаж, що сприяє, наприклад, розсмоктуванню спайок, що утворяться в м'яких тканинах при їхніх ушкодженнях.
Головним неперіодичним ефектом, що приводить до лікувальної дії ультразвуку, є акустичні течії. Вони можуть бути викликані стійкими осцилюючими порожнинами або радіаційними силами як усередині, так і поза клітинами. Акустичні течії можуть впливати на середовище біля мембран, змінюючи градієнти концентрацій, впливаючи тим самим на дифузію іонів і молекул через мембрани. Чемпен показав, що ультразвук in vitro може зменшувати зміст калію в деяких клітках. Збільшення сили скорочення матки мишей при впливі ультразвуку може пояснюватися зміною змісту кальцію в клітинах гладких м'язів.
Деякі з нетеплових ефектів ультразвуку можуть нанести шкоду. В об’ємі, що опромінюється, утримуючі поверхні, що відбивають, можливе утворення стоячої хвилі, і еритроцити в кровоносних судинах, що попадають у цей об’єм, можуть збиратися в згустки. Тривалий вплив ультразвуку в цих умовах може привести до значного погіршення постачання киснем тканин, що харчуються даними судинами.
Застосування ультразвуку. У фізіотерапії.
Прискорення регенерації тканин.
Одне з найбільш розповсюджених застосувань ультразвуку у фізіотерапії - це прискорення регенерації тканин і загоєння ран. Відновлення тканин можна описати за допомогою трьох фаз, що перекриваються.
Протягомзапальної фази фагоцитарна активність макрофагів і поліморфнонуклеарних лейкоцитів веде до видалення клітинних фрагментів і патогенних часток. Переробка цього матеріалу відбувається головним чином за допомогою лізосомальних ферментів макрофагів. Відомо, що ультразвук терапевтичних інтенсивностей може викликати зміни в лізосомальних мембранах, тим самим прискорюючи проходження цієї фази.
Друга фаза в заліковуванні ран - проліферація або фаза розростання. Клітини мігрують в область ураження і починають ділитися. Фібробласти починають синтезувати колаген. Інтенсивність загоєння починає збільшуватися, і спеціальні клітки, міофібробласти, змушують рани стягатися. Показано, що ультразвук значно прискорює синтез колагену фібробластами як in vitro, так і in vivo. Якщо диплоїдні фібробласти людини опромінити ультразвуком частотою 3 МГц і інтенсивністю 0,5 Вт/см2 in vitro, то кількість синтезованого білка збільшиться. Дослідження таких клітин в електронному мікроскопі показало, що в порівнянні з контрольними клітинами в них утримується більше вільних рибосом, шорсткуватої ендоплазматичної сітки.
Третя фаза - відновлення. Еластичність нормальної сполучної тканини обумовлена упорядкованою структурою колагенної сітки, що дозволяє тканини напружуватися й розслаблюватися без особливих деформацій. У рубцевій тканині волокна часто розташовуються нерегулярно й заплутано, що не дозволяє їй розтягуватися без розривів. Рубцева тканина, що формувалася при впливі ультразвуку, міцніша й еластичніша в порівнянні з "нормальною" рубцевою тканиною.
Лікування трофічних виразок.
При опроміненні хронічних варикозних виразок на ногах ультразвуком частотою 3 МГц і інтенсивністю 1 Вт/см2 в імпульсному режимі 2 мс: 8 мс були отримані наступні результати: після 12 сеансів лікування середня площа виразок складала приблизно 66,4% від їхньої попередньої площі, у той час як площа контрольних виразок зменшилась усього до 91,6%. Ультразвук може також сприяти приживленню пересаджених шматків шкіри на краї трофічних виразок.
Прискорення розсмоктування набряків.
Ультразвук може прискорити розсмоктуваннянабряків, викликаних ушкодженнями м'яких тканин, що швидше за все обумовлене збільшенням кровотоку або місцевими змінами в тканинах під дією акустичних мікро струмів.
Загоєння переломів.
При експериментальному дослідженні переломів малої гомілкової кісти в пацюків було виявлено, що ультразвукове опромінення під час запальної і ранньої проліферативної фаз прискорює й поліпшує видужання. Кісткова мозоль у таких тварин містила більше кісткової тканини і менше хрящів. Однак у пізній проліферативній фазі приводило до негативних ефектів - посилювався ріст хрящів і затримувалося утворення кісткової тканини.
Застосування ультразвуку в хірургії.
Ультразвук, застосовуваний у медицині, може бути умовно розділений на ультразвук низьких і високих інтенсивностей. Основна задача застосування ультразвуку низьких інтенсивностей (0,125 - 3,0 Вт/см2) - нагрівання, що не ушкоджує, або які-небудь нетеплові ефекти, а також стимуляція й прискорення нормальних фізіологічних реакцій при лікуванні ушкоджень. При більш високих інтенсивностях (> 5 Вт/см2) основна мета - викликати кероване виборче руйнування в тканинах.
Перший напрямок містить у собі більшість застосувань ультразвуку у фізіотерапії і деякі види терапії рака, друге - ультразвукову хірургію.
Існують дві основні області застосування ультразвуку в хірургії. У першій з них використовується здатність сильно сфокусованого пучка ультразвуку викликати локальні руйнування в тканинах, а в другий механічні коливання ультразвукової частоти накладаються на хірургічні інструменти типу лез, пилок, механічних наконечників.
Хірургія за допомогою сфокусованого ультразвуку.
Хірургічна техніка повинна забезпечувати керованість руйнування тканин, впливати тільки на чітко обмежену область, бути швидкодіючою, викликати мінімальні втрати крові. Могутній ультразвук має більшість з цих якостей.
Можливість використання сфокусованого ультразвуку для створення зон ураження в глибині органа без руйнування вище лежачих тканин вивчено в основному в операціях на мозку. Пізніше операції проводилися на печінці, спинному мозку, нирках і оці.
Застосування сфокусованого ультразвуку.
Вплив сфокусованим ультразвуком застосовувалося в експериментальній нейрохірургіїдля вивчення функцій мозку і для перерізання мозолистого тіла при вивченні поведінкових реакцій. Використання цієї методики для лікування людей частково лімітовано необхідністю видаляти частину черепа для створення акустично прозорого "вікна", через яке можна було б пропускати ультразвуковий пучок.
Хвороба Мен’єра.
Замість традиційної хірургії ультразвук може застосовуватися і при лікуванні хвороби Мен’єра. Сутність хвороби полягає в порушеннях у внутрішнім вусі, що приводить до приступів запаморочення. Тонкий ультразвуковий пучок великої інтенсивності направляється на латеральний напівкруглий канал вуха для руйнування нейроепітелію крісти й макули в лабіринті. Для цього методу лікування дуже важлива точна дозиметрія, оскільки поблизу напівкруглого каналу проходить лицьовий нерв і руйнування цього нерва веде до лицьового паралічу. При методиці, описаної Арсланом, у сосцьовидному відростку скроневої кісти пророблюється жолобок у який уводиться ультразвуковий випромінювач. Це дозволяє опромінити лабіринт. Нервові закінчення в ньому руйнуються, пацієнти на тривалий час рятуються від запаморочень. Відсоток вилікуваних високий і складає від 67 до 95%, при цьому слух не змінюється.