Terapia a ultrasuoni

L'ultrasuonoterapia (UZT) è un metodo fisioterapico che sfrutta le vibrazioni meccaniche ad alta frequenza di particelle del mezzo. Gli ultrasuoni sono vibrazioni meccaniche elastiche di particelle del mezzo con una frequenza superiore a 16 kHz, ovvero oltre il limite uditivo dell'orecchio umano.

L'apparato uditivo umano percepisce suoni e vibrazioni meccaniche che non superano i 16 kHz. Gli animali che conducono uno stile di vita notturno, che vivono in grotte e in acqua, percepiscono suoni a frequenze più alte (32 kHz e superiori) per lo scambio di informazioni e l'ecolocalizzazione.

In condizioni naturali, gli ultrasuoni si verificano durante terremoti, eruzioni vulcaniche e durante i processi tecnologici: il funzionamento di macchine utensili, motori a razzo, ecc. Per scopi tecnici, gli ultrasuoni vengono ottenuti utilizzando emettitori speciali. A seconda della fonte di energia, si dividono in meccanici ed elettrici. Negli emettitori meccanici, la fonte di ultrasuoni è l'energia di un flusso, gas, liquido (fischi, sirene). Nei convertitori elettrici, gli ultrasuoni si ottengono applicando corrente elettrica a corpi di ferro, nichel e altri materiali. L'effetto piezoelettrico è alla base degli emettitori realizzati con piastre di quarzo, titanite di bario, tormalina e altri materiali che, sotto l'influenza di corrente elettrica alternata, cambiano le loro dimensioni e causano vibrazioni meccaniche del mezzo a frequenza ultrasonica.

Meccanismo d'azione degli ultrasuoni

La fisioterapia utilizza vibrazioni ultrasoniche nell'intervallo 800-3000 kHz (0,8-3 MHz). In cosmetologia, la frequenza delle vibrazioni ultrasoniche per qualsiasi dispositivo è fissa. In genere, si utilizza una frequenza compresa tra 25-28 kHz e 3 MHz.

Funzioni degli ultrasuoni

1. Funzione meccanica (azione specifica dell'onda ultrasonica). Le vibrazioni elastiche della gamma ultrasonica, dovute all'elevato gradiente di pressione sonora e ai significativi sforzi di taglio nei tessuti biologici, modificano la conduttività dei canali ionici delle membrane di diverse cellule e causano microflussi di metaboliti nel citosol e negli organelli (micromassaggio tissutale).

Effetti meccanici degli ultrasuoni a livello tissutale:

• accelerazione della circolazione sanguigna locale;
• accelerazione del flusso linfatico;
• normalizzazione dei processi di formazione di collagene ed elastina (le fibre di collagene ed elastina formate sotto l'influenza delle vibrazioni ultrasoniche hanno elasticità e resistenza aumentate di 2 o più volte rispetto al tessuto non sottoposto a ultrasuoni);
• stimolazione del sistema nervoso (riduzione della compressione dei conduttori nervosi nocicettivi nella zona d'impatto).

A livello cellulare, sotto l'influenza delle onde ultrasoniche, si verificano i seguenti processi:

• rottura dei legami intermolecolari forti e deboli;
• diminuzione della viscosità del citosol (tissotropia);
• la transizione di ioni e composti biologicamente attivi allo stato libero,
• aumentando il legame delle sostanze biologicamente attive,
• attivazione di meccanismi di immunoresistenza aspecifici;
• attivazione degli enzimi di membrana (inclusa l'attivazione degli enzimi lisosomiali delle cellule);
• depolimerizzazione dell'acido ialuronico (riduzione e prevenzione della congestione intertissutale);
• generazione di microflussi acustici;
• cambiamento nella struttura dell'acqua;
• stimolazione del movimento citoplasmatico, della rotazione mitocondriale e della vibrazione del nucleo cellulare,
• aumentando la permeabilità della membrana cellulare.

Il movimento accelerato dagli ultrasuoni delle molecole biologiche nelle cellule aumenta la probabilità che partecipino ai processi metabolici. La modifica delle proprietà funzionali dei canali ionici meccanosensibili del citoscheletro cellulare, che si verifica sotto l'influenza delle vibrazioni ultrasoniche, aumenta la velocità di trasporto dei metaboliti e l'attività enzimatica degli enzimi lisosomiali, stimolando la rigenerazione riparativa dei tessuti.

2. Quando l'intensità degli ultrasuoni aumenta al confine di mezzi biologici eterogenei, si formano onde di taglio (trasversali) attenuanti e viene rilasciata una grande quantità di calore: la funzione termica degli ultrasuoni.

A causa del notevole assorbimento dell'energia delle vibrazioni ultrasoniche nei tessuti contenenti molecole con grandi dimensioni lineari, la temperatura aumenta di 1 °C.

La maggiore quantità di calore viene rilasciata non nello spessore dei tessuti omogenei, ma alle interfacce di tessuti con diversa impedenza acustica: negli strati superficiali ricchi di collagene della pelle, nella fascia, nelle cicatrici, nei legamenti, nelle membrane sinoviali, nel menisco articolare e nel periostio, aumentandone l'elasticità e ampliando la gamma di stress fisiologici (vibrotermolisi). La dilatazione locale dei vasi del letto microcircolatorio porta a un aumento del flusso sanguigno volumetrico nei tessuti scarsamente vascolarizzati (di 2-3 volte), a un aumento del metabolismo, a un miglioramento dell'elasticità cutanea e a una riduzione dell'edema.

Circa l'80% del calore viene assorbito e trasportato via dal flusso sanguigno, mentre il restante 20% viene dissipato nei tessuti circostanti. I pazienti avvertono una leggera sensazione di calore durante la procedura.

Effetti termici a livello tissutale e cellulare:

• cambiamento nei processi di diffusione;
• variazione della velocità delle reazioni biochimiche;
• verificarsi di gradienti di temperatura (fino a 1 C);
• accelerazione della microcircolazione.

Il rapporto tra le componenti termiche e non termiche dell'azione delle vibrazioni ultrasoniche è determinato dall'intensità della radiazione o dalla modalità di azione (continua o pulsata).

3. Funzione fisico-chimica. La funzione biochimica degli ultrasuoni deriva principalmente dalla capacità reattiva di anabolismo e catabolismo.

L'anabolismo è un processo che centralizza molecole identiche e simili. Piccole dosi di ultrasuoni accelerano la sintesi proteica all'interno delle cellule, riparando i tessuti danneggiati e infiammati, mentre dosi terapeutiche promuovono la sintesi di fibre di elastina e collagene, migliorano la circolazione sanguigna, distendono il tessuto connettivo e ne aumentano la funzionalità, aumentando gli effetti antinfiammatori, decongestionanti, analgesici e antispasmodici.

Il catabolismo è un processo che riduce la viscosità e la quantità di molecole di grandi dimensioni (in modo da ridurre la concentrazione di una sostanza medicinale o di un prodotto cosmetico) e ne accelera l'utilizzo. È stato inoltre osservato che gli ultrasuoni hanno i seguenti effetti:

• agisce da catalizzatore;
• accelera il processo metabolico;
• modifica il valore del pH dei tessuti in alcalino (allevia i processi infiammatori della pelle dopo l'esposizione all'acido);
• favorisce la formazione di sostanze biologicamente attive;
• favorisce il legame dei radicali liberi;
• scompone le molecole del farmaco;
• azione battericida (dovuta alla penetrazione delle onde ultrasoniche e dei farmaci nell’ambiente batterico).