Dopo gli articoli pubblicati in questi giorni da Confestetica, molti colleghi ci hanno sollecitato a pubblicare gli approfondimenti su Ultrasuoni e cavitazione che qui di seguito vi riportiamo

Un cenno sugli Ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono delle vibrazioni con una lunghezza d’onda che l’orecchio umano non è capace di rilevare. Le vibrazioni attraversano i tessuti e determinano fenomeni:

- chimici, perché le vibrazioni aumentano la permeabilità della membrana cellulare con conseguente stimolo dei processi metabolici

- umorali e di diffusione cellulare

- meccanici, per l’indebolimento che l’ultrasuono subisce nell’impatto con i tessuti

- termici, perché quando la vibrazione attraversa il tessuto la sua energia si trasforma in parte in calore.

Questo trattamento viene utilizzato ampiamente nei casi di lipodistrofie localizzate, perché è capace di rompere il tessuto fibrotico presente che ostacola la circolazione sia ematica che linfatica. Gli ultrasuoni, sconsigliabili in presenza di varici, di capillari evidenti o di cardiopatie, favoriscono l’assorbimento di farmaci a livello cutaneo, richiamano il sangue nella zona trattata, stimolano la circolazione linfatica e bruciano i trigliceridi accumulati nelle cellule.

Cosa sono gli ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono onde di pressione (vibrazioni acustiche) aventi frequenza superiore al limite massimo dell’udibile per l’orecchio umano, cioè circa 20KHz. L’effetto terapeutico degli ultrasuoni è sostanzialmente dovuto a due effetti differenti, in grado di agire in sinergia:

- l’effetto di riscaldamento dei tessuti, dovuto all’assorbimento dell’energia meccanica associata all’ultrasuono, da parte dei tessuti stessi;

- l’effetto meccanico, consistente in un micromassaggio ad alta frequenza.

A differenza degli apparecchi di Marconi terapia e/o radar terapia, che consentono di ottenere unicamente il riscaldamento dei tessuti trattati, gli ultrasuoni associano al riscaldamento l’azione meccanica, derivante dalla propagazione delle onde di pressione generate dall’applicatore nei tessuti stessi.

Tanto il riscaldamento quanto il massaggio sono tecniche applicate da secoli nel trattamento delle lesioni dei tessuti molli. L’uso di energia ad ultrasuoni consente di ottenere il massaggio e/o il riscaldamento dei tessuti a profondità maggiore di quanto non sarebbe possibile ottenere manualmente.

La dosimetria della radiazione ultrasonica può essere controllata variando tre parametri fondamentali:

1. la frequenza dell’ultrasuono, 2. la densità di potenza prodotta dall’applicatore, 3. la durata dell’esposizione alla radiazione.

La frequenza della radiazione ultrasonica determina le modalità d’assorbimento dell’energia da parte dei tessuti. Generalmente si può affermare che tanto più è elevata la frequenza della radiazione tanto più rapidamente decresce la densità di potenza all’aumentare del tragitto percorso dalla radiazione nel tessuto. Ai fini dell’efficacia clinica la frequenza di radiazione non è particolarmente critica e variazioni della stessa di + 10% sono generalmente considerate accettabili.

La densità di potenza prodotta dall’applicatore deve essere limitata al valore di 3W/cm2. Tale limite è imposto dalla normativa vigente e deve essere strettamente rispettato al fine di non causare danni ai tessuti esposti alla radiazione.

In determinate affezioni può essere opportuno sfruttare l’effetto del micromassaggio prodotto dalle vibrazioni ultrasoniche, minimizzando l’effetto di riscaldamento dei tessuti: tale possibilità è offerta dal funzionamento pulsato.

Quando si adotta tale modalità di funzionamento (modalità nella quale la legge consente di arrivare anche a 5W/cm2), la portante a radiofrequenza, responsabile della emissione di ultrasuoni, viene modulata da un’onda quadra di bassa frequenza e di duty cycle variabile. In tal modo è possibile regolare la potenza media ceduta al tessuto, senza variare la massima potenza istantanea, con il risultato di poter ridurre gli effetti di riscaldamento a un livello praticamente inapprezzabile, pur mantenendo inalterato il valore di picco della pressione meccanica responsabile del massaggio.

La velocità di propagazione dell’onda è direttamente proporzionale alla densità del mezzo in cui si propaga; pertanto, quanto più il mezzo è denso tanto più l’onda è veloce.

Il grasso possiede una densità intermedia tra l’acqua e l’osso e la velocità di propagazione dell’onda ultrasonora al suo interno è di 1459 m/sec. Nell’attraversare un mezzo l’onda sonora incontra una resistenza, che viene misurata dall’impedenza acustica, grandezza direttamente proporzionale alla velocità dell’onda e alla densità del mezzo. All’aumentare dell’impedenza aumenta il rilascio locale di energia.

Il grasso possiede un’impedenza circa 2500 volte superiore a quella dell’acqua e circa 5 volte inferiore all’osso.

L’attenuazione, a causa delle perdite viscose, di un’onda che attraversa un mezzo è direttamente proporzionale alla frequenza e pertanto le onde di bassa frequenza penetrano più in profondità.

Cavitazione ultrasonora

Definizioni

La definizione del termine cavitazione è quanto mai complessa in quanto il fenomeno dipende da diversi fattori con relazioni non del tutto chiare che determinano diversi modi di interpretare la fenomenologia.

Alcuni credono sia una forma di azione elettrolitica; non c’è dubbio che fattori chimici possano avere influenza, ma usualmente la più accreditata causa di tale fenomeno è dovuta ad una riduzione della pressione locale tale da portare lo stesso ad un valore prossimo alla tensione di vapore ovvero a quel valore della pressione in cui sussiste equilibrio tra fase liquida e gassosa.

Il valore di quest’ultima non è costante ma varia al mutare della pressione e della temperatura; ad esempio l’acqua a pressione atmosferica al livello del mare bolle a cento gradi centigradi mentre sul monte Everest il fenomeno avviene circa a sessanta gradi, poiché la pressione atmosferica è sensibilmente minore.

Quanto descritto è un processo di formazione di bolle di vapore che si verifica a pressione costante ed è chiamato ebollizione mentre la cavitazione ha luogo allorché l’acqua subisce un abbassamento di pressione mantenendo la temperatura costante.

[caption id="attachment_3218" align="aligncenter" width="499" caption="Diagramma delle fasi dll'acqua"][/caption]

Il termine cavitazione è comunque indicativo di un intero processo: partendo da una riduzione locale di pressione, si ha formazione di bolle di vapore, che trascinate dal movimento del liquido, vengono successivamente trasportate in zone a pressione più elevata e come conseguenza implodono in una regione che in letteratura è chiamata “regione di collasso”, sviluppando forze che sollecitano la parte circostante.

Il danno prodotto spesso viene indicato come cavitazione mentre in effetti esso è solo l’evento finale di un intero processo.

La fase di implosione trova applicazioni pratiche quali l’azione meccanica delle onde d’ urto causate da questi ‘scoppi’ unitamente all’appropriata azione chimica. Riassumendo, la cavitazione è la formazione e attività di bolle (o cavità) che si contraggono e si espandono all'interno di un liquido sottoposto ad un intenso ed uniforme campo ultrasonoro.

In un mezzo liquido, le onde ultrasonore generate da un trasduttore di ultrasuoni, creano onde di pressione e depressione ad altissima velocità per singola unità di tempo (1 secondo). Queste onde di pressione e depressione nel liquido originano il fenomeno di cavitazione, dove sono in gioco pressioni positive e negative di elevata intensità. Durante la fase di depressione, si creano all'interno del liquido una moltitudine di bollicine.

Durante la seconda fase di compressione ultrasonora, l'enorme pressione esercitata sulla bollicina, comprime la stessa fino a farla collassare su se stessa e farla implodere liberando energia sottoforma di onde d’urto.

Gli effetti di cavitazione

Le onde ultrasonore determinano la cavitazione ultrasonora. Abbiamo visto nei paragrafi precedenti che si tratta di un fenomeno che si produce in un liquido sottoposto ad un campo ultrasonoro quando le depressioni dinamiche, dovute alla propagazione del suono, fanno scendere la pressione in un punto del liquido al di sotto della tensione dei gas disciolti oppure al di sotto della tensione di vapore del liquido trattato. Quando la pressione assoluta diviene inferiore alla tensione di vapore del liquido si ha un violento sviluppo di vapore sotto forma di minute bollicine. Le onde ultrasonore generano onde di decompressione (o di espansione) e onde di compressione (Fig.1).

[caption id="attachment_3221" align="aligncenter" width="444" caption="Figura 1"][/caption]

Nella fase di decompressione (o di espansione) si crea all’interno del liquido una pressione negativa che determina l’origine di una moltitudine di bollicine di gas che si ingrandiscono finché dura la fase di decompressione (o di espansione) (Fig.2).

[caption id="attachment_3222" align="aligncenter" width="294" caption="Figura 2"][/caption]

 

Durante la fase di compressione l’enorme pressione esercitata sulla bollicina appena espansa comprime la stessa aumentando la temperatura del gas contenuto nella bollicina finché la bollicina non collassa implodendo con conseguente rilascio di energia d’urto (Figg.3 e 4).

[caption id="attachment_3223" align="aligncenter" width="470" caption="Figura 3"][/caption] [caption id="attachment_3224" align="aligncenter" width="483" caption="Figura 4"][/caption]

Tutta sul punto focale che si creerà approssimativamente a 3- 4 centimetri di profondità)