Ultraschall-Therapie

Die Ultraschalltherapie (UZT) ist eine physiotherapeutische Methode zur Beeinflussung von Medienteilchen durch hochfrequente mechanische Schwingungen. Ultraschall ist eine elastische mechanische Schwingung von Medienteilchen mit einer Frequenz über 16 kHz, also jenseits der Hörgrenze des menschlichen Ohrs.

Das menschliche Gehör nimmt Schall und mechanische Schwingungen wahr, die 16 kHz nicht überschreiten. Tiere, die einen nachtaktiven Lebensstil führen, in Höhlen und im Wasser leben, nehmen Geräusche höherer Frequenzen (32 kHz und höher) zum Informationsaustausch und zur Echoortung wahr.

Unter natürlichen Bedingungen tritt Ultraschall bei Erdbeben, Vulkanausbrüchen und bei technologischen Prozessen auf – beim Betrieb von Werkzeugmaschinen, Raketentriebwerken usw. Für technische Zwecke wird Ultraschall mit speziellen Emittern erzeugt. Je nach Energiequelle werden sie in mechanische und elektrische unterteilt. Bei mechanischen Emittern ist die Ultraschallquelle die Energie einer Strömung, eines Gases oder einer Flüssigkeit (Pfeifen, Sirenen). In elektrischen Wandlern wird Ultraschall durch Anlegen von elektrischem Strom an Körper aus Eisen, Nickel und anderen Materialien erzeugt. Der piezoelektrische Effekt ist die Grundlage von Emittern aus Quarzplatten, Bariumtitanit, Turmalin und anderen Materialien, die unter dem Einfluss von Wechselstrom ihre Abmessungen verändern und mechanische Schwingungen des Ultraschallfrequenzmediums verursachen.

Wirkmechanismus von Ultraschall

In der Physiotherapie werden Ultraschallschwingungen im Bereich von 800–3000 kHz (0,8–3 MHz) eingesetzt. In der Kosmetik ist die Frequenz der Ultraschallschwingungen für jedes Gerät festgelegt. Grundsätzlich wird eine Frequenz von 25–28 kHz bis 3 MHz verwendet.

Funktionen des Ultraschalls

1. Mechanische Funktion (spezifische Wirkung der Ultraschallwelle). Elastische Schwingungen des Ultraschallbereichs aufgrund des hohen Schalldruckgradienten und erheblicher Scherspannungen in biologischen Geweben verändern die Leitfähigkeit von Ionenkanälen in Membranen verschiedener Zellen und verursachen Mikroströmungen von Metaboliten im Zytosol und in Organellen (Gewebe-Mikromassage).

Mechanische Wirkungen des Ultraschalls auf Gewebeebene:

• Beschleunigung der lokalen Blutzirkulation;
• Beschleunigung des Lymphflusses;
• Normalisierung der Prozesse der Kollagen- und Elastinbildung (unter dem Einfluss von Ultraschallschwingungen gebildete Kollagen- und Elastinfasern weisen im Vergleich zu nicht-sondiertem Gewebe eine um das Zweifache oder mehr erhöhte Elastizität und Festigkeit auf);
• Stimulation des Nervensystems (Verringerung der Kompression nozizeptiver Nervenleiter im Aufprallbereich).

Auf zellulärer Ebene laufen unter dem Einfluss von Ultraschallwellen folgende Prozesse ab:

• Aufbrechen starker und schwacher intermolekularer Bindungen;
• Abnahme der Zytosolviskosität (Thixotropie);
• der Übergang von Ionen und biologisch aktiven Verbindungen in einen freien Zustand,
• Erhöhung der Bindung biologisch aktiver Substanzen,
• Aktivierung unspezifischer Immunresistenzmechanismen;
• Aktivierung von Membranenzymen (einschließlich Aktivierung lysosomaler Enzyme von Zellen);
• Depolymerisation von Hyaluronsäure (Verringerung und Vorbeugung von Stauungen zwischen den Geweben);
• Erzeugung akustischer Mikroströme;
• Veränderung der Wasserstruktur;
• Stimulation der zytoplasmatischen Bewegung, der mitochondrialen Rotation und der Zellkernvibration,
• Erhöhung der Durchlässigkeit der Zellmembran.

Die durch Ultraschall beschleunigte Bewegung biologischer Moleküle in Zellen erhöht die Wahrscheinlichkeit ihrer Teilnahme an Stoffwechselprozessen. Die durch Ultraschallschwingungen verursachte Veränderung der funktionellen Eigenschaften der mechanosensitiven Ionenkanäle des Zellzytoskeletts erhöht den Metabolitentransport und die enzymatische Aktivität lysosomaler Enzyme und stimuliert die Geweberegeneration.

2. Wenn die Intensität des Ultraschalls an der Grenze heterogener biologischer Medien zunimmt, entstehen dämpfende Scherwellen (Querwellen) und es wird eine große Menge Wärme freigesetzt – die thermische Funktion des Ultraschalls.

Aufgrund der erheblichen Absorption der Ultraschallschwingungsenergie in Geweben, die Moleküle mit großen linearen Abmessungen enthalten, steigt die Temperatur um 1 °C.

Die größte Wärmemenge wird nicht in der Dicke homogener Gewebe freigesetzt, sondern an den Grenzflächen von Geweben mit unterschiedlicher akustischer Impedanz – in kollagenreichen oberflächlichen Schichten der Haut, Faszien, Narben, Bänder, Synovialmembranen, Gelenkmeniskus und Periost, was deren Elastizität erhöht und den Bereich physiologischer Belastungen erweitert (Vibrothermolyse). Die lokale Erweiterung der Gefäße des Mikrozirkulationsbetts führt zu einer Erhöhung des volumetrischen Blutflusses in schlecht vaskularisierten Geweben (um das 2- bis 3-fache), einem erhöhten Stoffwechsel, einer verbesserten Hautelastizität und einer Verringerung von Ödemen.

Etwa 80 % der Wärme werden vom Blutkreislauf aufgenommen und abgeleitet, die restlichen 20 % werden in das umliegende Gewebe abgegeben. Während der Behandlung verspüren die Patienten ein leichtes Wärmegefühl.

Thermische Effekte auf Gewebe- und Zellebene:

• Veränderung der Diffusionsprozesse;
• Veränderung der Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen;
• Auftreten von Temperaturgradienten (bis zu 1 °C);
• Beschleunigung der Mikrozirkulation.

Das Verhältnis der thermischen und nichtthermischen Komponenten der Ultraschallschwingungswirkung wird durch die Strahlungsintensität oder die Art (kontinuierlich oder gepulst) der Wirkung bestimmt.

3. Physikalisch-chemische Funktion. Die biochemische Funktion des Ultraschalls beruht hauptsächlich auf der Reaktionsfähigkeit des Anabolismus und Katabolismus.

Anabolismus ist ein Prozess, der identische und ähnliche Moleküle zentralisiert. Kleine Ultraschalldosen beschleunigen die Proteinsynthese in Zellen und regenerieren verletztes, entzündetes Gewebe, während therapeutische Dosen die Synthese von Elastin- und Kollagenfasern fördern, die Durchblutung verbessern, das Bindegewebe lockern und seine Funktion steigern sowie die entzündungshemmende, auflösende, schmerzstillende und krampflösende Wirkung verstärken.

Katabolismus ist ein Prozess, der die Viskosität und Menge großer Moleküle reduziert (so dass die Konzentration eines Arzneimittels oder Kosmetikprodukts verringert werden kann) und deren Verwertung beschleunigt. Es wird auch darauf hingewiesen, dass Ultraschall folgende Auswirkungen hat:

• wirkt als Katalysator;
• beschleunigt den Stoffwechselprozess;
• verändert den pH-Wert des Gewebes ins Alkalische (lindert entzündliche Prozesse der Haut nach Säureeinwirkung);
• fördert die Bildung biologisch aktiver Substanzen;
• fördert die Bindung freier Radikale;
• baut Arzneimittelmoleküle ab;
• bakterizide Wirkung (aufgrund des Eindringens von Ultraschallwellen und Medikamenten in die bakterielle Umgebung).