По сравнению с высокочастотным низкочастотные ультразвуковые колебания более глубоко проникает в ткани, обладает более выраженным бактерицидным, противоотечным, разрыхляющим и деполимеризующим действием, сильно изменяет сосудистую и эпителиальную проницаемость, проявляет большую форетическую активность, способен вызывать ковитацию и выраженный противовоспалительный эффект [7].
Для низкочастотной терапии серийно выпускаются аппараты типа ‘Барвинок’:
1) ‘Барвинок’ – Г УЗТН 22/44.02Г – предназначен для лечения гинекологических заболеваний;
2) ‘Барвинок’- У УЗТН 22/44.01У – рекомендуется для лечения заболеваний урологии.
Эти аппараты работают в повторно-кратковременном режиме с регулируемой амплитудой (2 и 5 мкм) вибрации. Каждый аппарат комплектуется двумя ультразвуковыми излучателями с набором специальных волноводов.
Аппарат ‘Ультразвук-Т5’ снабжен десяти ступенчатым клавишным регулятором мощности, что позволяет непосредственно без дополнительных измерений устанавливать необходимую дозу ультразвука для каждого больного. Возможность работы, как в непрерывном, так и в импульсном режиме позволяет выбрать в зависимости от индивидуальности пациента и характера заболевания наиболее эффективную процедуру. Процедурные часы встроенные в аппарат, автоматически выключает его по истечении заданного времени и выдают звуковые сигналы об окончании процедуры. К аппарату прилагается измеритель мощности для проверки калибровки регулятора мощности [8].
Ультразвуковой настольный терапевтический аппарат TUR US6-1 (ФРГ) по применению и назначению аналогичен терапевтическому аппарату ‘Ультразвук-Т5’. Он может работать в двух режимах: непрерывном и импульсном. За последние годы создан ряд новых медицинских ультразвуковых приборов и аппаратов. Среди них физиотерапевтический аппарат УЗТ-101 для лечения периферической нервной системы, опорно-двигательного аппарата и других заболеваний. Физиотерапевтический аппарат УЗТ-102 предназначен для лечения стоматологических заболеваний (парадонтоза, глассалгии, ортрозоартритов, височно-нижнечелюстных суставов, коллоидных и послеоперационных рубцов лица и шеи и т.д.). Аппарат ЛОР-3 предназначен для лечения хронических тонзиллитов, гайморитов, ринитов. ‘Стержень-1’ – для лечения урологических и проктологических заболеваний (простатитов, циститов и т.п.). ‘Байкал’ – для разрушения камней при мочекаменной болезни. Семейство ‘Гамма’ – для терапевтического воздействия.
Ультразвуковые аппараты выпускаются под маркой УЗТ с различным индексом:
-УЗТ-31 - для лечения гинекологических заболеваний;
-УЗТ-101 - для лечения нервных и внутренних болезней.
Из западных производителей УЗ терапевтической аппаратуры следует выделить Нидерланды и Германию. Голландская фирма “Энраф Нониус” благодаря своим аппаратам серии “Сонопульс” моделей 434, 463, 464 прочно завоевала мировой рынок. Все аппараты снабжены индикатором акустического контакта, имеют плавный регулятор интенсивности, цифровой таймер, допускают внешнюю или внутреннюю модуляцию [2].
В настоящее время в Германии выпускаются такие терапевтические приборы как - Sonotor 410, Stimutor 200, которые являются портативными. Эти модели обладают преимуществами как традиционного низкочастотного, так и среднечастотного терапевтического воздействия. Данные приборы работают в двух режимах: низкочастотная модуляция и волновая модуляция. Сочетание двух режимов обеспечивает двойной эффект - глубокое проникновение и приятные ощущения.
Биологический эффект при применении ультразвука проявляется, если интенсивность его выше 100 мВт/см2. Действие ультразвука в зависимости от интенсивности можно поделить на повреждающее, угнетающее, стимулирующее и фоновое [9].
Использование воздействия ультразвука малых интенсивностей на внутренние органы при патологических состояниях обусловлено нормализующим или стимулирующе-активизирующим влиянием на функциональное состояние внутренних органов, обмен веществ в них.
Положительный эффект от применения ультразвука получен при лечении таких заболеваний, как бронхиальная астма, хронические неспецифические заболевания легких, силикоз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гепатита, холецистита, дискинезия желчных путей, хронический колит, хронический пиелонефрит, панкреатит, простатит.
Широкое применение ультразвуковая терапия нашла в лечении кожных заболеваний, офтальмологии, оториноларингологии и стоматологии [11].
Методы лечения можно разделить на два основных типа: внеполостные, представляющие собой наружное воздействие на участке кожного покрова; внутриполостные, при которой излучатель вводится в полость органа и осуществляется непосредственное озвучивание его слизистой оболочки.
В настоящее время терапевтические аппараты имеют интенсивность в пределах 0,05-1,2 Вт/см2. Устройство ультразвукового терапевтического аппарата применяемого в акушерско-гинекологической практике УЗТ-31.Частота ультразвуковых колебаний 2,64 МГц. Интенсивность ультразвука меняется ступенчато: 0,05; 0,2; 0.5; 1.0 Вт/см2, предусмотрены импульсные режимы с длительностью импульсов 2,4 и 10 мс и частотой следования 50 Гц.
В ультразвуковой физиотерапии существует несколько методов лечебного воздействия. Наиболее широко в практике используется лабильная методика воздействия. При этом ультразвуковая головка перемещается со скоростью 1-2 см/с по предварительно смазанной контактной средой поверхности соответствующего отдела тела пациента. Стабильная методика ультразвуковой терапии применяется при лечении тканевых уплотнений и грубых поверхностей, рубцов.
Иногда применяется одновременно стабильная и лабильная методики. Обе эти методики относятся к непосредственному (прямому) воздействию на поверхность тела. Однако когда необходимо воздействовать ультразвуком на неровные поверхности тела – локтевой сустав, кисть стопу, методика прямого воздействия непригодна, поэтому используется субаквальное озвучивание ультразвуком. Для этого конечность помещают в ванну с дегазированной водой при температуре 28-32оС и озвучивают пораженный орган на расстоянии 1-2 см от поверхности кожи.
Импульсный режим ультразвуковой терапии применяется при лечении острых процессов, когда более важным является не тепловое воздействие, а усиление физико-химических сдвигов. При воздействии на мягкие ткани, области суставов, лечение внутренних, кожных, гинекологических заболеваний применяют непрерывный режим ультразвука [13].
Ультразвуком можно воздействовать непосредственно на кожную проекцию органа или сам патологический очаг (прямое озвучивание). Если воздействуют на соответствующий сегмент спинного мозга или рефлексную зону, то такое озвучивание ультразвуком называют косвенным. Иногда прямое и косвенное озвучивание комбинируют.
Противопоказанными к применению ультразвуковой энергии и лекарственного фонофореза при заболеваниях нервной системы с лечебной целью являются: острые инфекции, выраженные эндокринные нарушения, гипертоническая болезнь 2 и 3 стадий, ИБС со стенокардией, частыми приступами, сахарный диабет, злокачественные новообразования, а также беременность. Применительно к заболеваниям центральной нервной системы они распространяются на все формы острых нарушений церебрального кровообращения, нейроонкологические и паразитные заболевания головного мозга, острые нейроинфенкции, склероз и другие.
На основе анализа литературных источников и патентных исследований определен прототип [17] аппарата, который содержит частотно-модулированный генератор. Этот прототип используется как основа для дальнейшего проектирования. В проектируемом устройстве предполагается включить электронный таймер с помощью которого будет задаваться время процедуры. Преимуществами разрабатываемого устройства при проведении физиотерапевтических процедур, по сравнению с существующими приборами, будут схематическая простота при широких функциональных возможностях (генерация сигнала постоянной частоты, частотная модуляция выходного сигнала, частотно-импульсная модуляция), возможность плавной регулировки частоты, малые габаритные массы. Патентная справка представлена в приложении А данного дипломного проекта.
2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Анализ современных устройств для лечебного и терапевтического воздействия акустических колебаний показал, что в их состав должны входить следующие блоки: высокочастотный генератор, модулятор, усилитель мощности, блок питания и излучатель. В тоже время проектируемый прибор должен удовлетворять следующим техническим данным:
- диапазон частот акустических колебаний, Гц 20000-66000;
- интенсивность излучения, Вт/см2 0.5-1.2;
- питание, В 220±10%;
- масса, кг 1.5;
- габаритные размеры, мм 180´120´70;
- условия эксплуатации по классу II группа BF по ГОСТ Р 50267.0-92;
- время наработки на отказ, часов 10000;
- коэффициент готовности 0.95.
Исходя из этих требований в состав данного устройства необходимо ввести таймер для дозирования ультразвуковой энергии по времени, блок индикации для визуального контроля частоты и интенсивности колебаний, генератор управляемый напряжением для модуляции и переключатели работ.
Диапазон частот, которые выдает генератор, должен делиться на два поддиапазона: 1. 20-40 кГц, 2.40-66 кГц. Коммутация должна осуществляться переключателем. Кроме этого в каждом из диапазонов должен быть импульсный режим, т.е. частота должна плавно возрастать, затем резко падать и потом опять плавно возрастать, но уже до более высокой частоты и т.д. Для обеспечения таких параметров необходимо использовать схему, функциональная и принципиальная схемы которой приведена в приложении.
Проектируемый прибор должен быть выполнен в портативном исполнении и его масса не должна превышать 1,5 кг. Для получения необходимой мощности на выходе необходимо использовать усилитель мощности и повышающий трансформатор. Трансформатор будет иметь торроидальный сердечник для уменьшения габаритов, массы и снижения потерь.