Rázová vlna-Bernard Rázová vlna ESWT - balistický (pneumatický) generátor Vladan Bernard Biofyzikální ústav Lf MU C:\Users\Bernard\Desktop\platina\přednášky\moje\muni-masarykova_univerzita-logo-01-1024x559.jpg Rázová vlna-Bernard-2019 •Co je to rázová vlna •Rázová vlna je mechanická (akustická) vlna, přenášející velké množství energie (vs. ultrazvuk), podmíněná existencí hmotného prostředí, které se při jejím průchodu do jisté míry deformuje • •Rázová vlna (fyz): Strmý nárůst (< 10 ns, až 100 MPa) a pokles tlaku v místě obálky vlnoploch (v 3D povrch kužele) vytvořených zdrojem který se pohybuje nadzvukovou rychlostí (rychleji než vlastní tlaková vlna - Machův kužel) • •Rozdíl oproti ultrazvukové vlně (diagnostický či terapeutický uz. gen.) •Rázová vlna se vyznačuje skokovou změnou tlaku,vysokou amplitudou pozitivního a nízkou amplitudou negativního tlaku a neperiodičností. • • • • • • • • •Využití rázových vln •ESWL – extracorporeal shock wave lithotripsy - mimotělová litotripse rázovou vlnou •ESWT – extracorporeal shock wave therapy – léčba rázovou vlnou – fokusovaná radiální Rázová vlna-Bernard-2019 Rázová vlna podrobněji •Rázová vlna - shock wave SW - vývoj od ww2, první patent na elektrohydraulický generátor v USA, 70. léta první desintegrace žlučníkových kamenů in vitro Charakteristická vysoká hodnota pozitivní výchylky tlaku až 150 MPa (stonásobek atm. tlaku) se strmým nástupem 10-120 ns, doba trvání pozitivní výchylky tlaku okolo 500 ns, následuje negativní tlak s hodnotou 5-10 MPa. Schematické znázornění utváření strmého čela mechanické vlny v prostoru, způsobené nelinearitou šíření, kdy v místech s větším tlakem dochází k nárůstu rychlosti šíření a deformaci vlny Rázová vlna-Bernard-2019 •ESWT komplexně • •Fokusovaná rázová vlna - větší hloubkový dosah, větší hodnota energetické hustoty (nad 0,4 mJ·mm-2) , ohnisková fokusace s větším tlakem rázové vlny – oproti RSWT • - vznik elektrohydraulický generátor • - elektromagnetický generátor • - piezoelektrický generátor • •Radiální rázová vlna RSWT - nižší průnik do tkáně cca 3-4 cm, hodnoty akustické hustoty do 0,3 mJ·mm-2, bez možnosti ohniskové fokusace • - vznik balistické (pneumatické) generátory • - někdy považována spíše za tlakovou vlnu než rázovou vlnu • - její časový tlakový průběh více sinusoidní • (pozn. dále v prezentaci u RSWT uváděna stále jako rázová vlna, s ohledem na fakt přesnější terminologie tlaková vlna) Rázová vlna-Bernard-2019 Průběh rázové vlny ESWT – elektrohydraulický g. Hodnoty tlaku rázové vlny v čase Dosah rázové vlny v prostoru s ohledem na budící zdroj http://www.revmacentrum.cz Obecně rázová vlna může být popsána jako jeden puls s širokým frekvenčním rozsahem (až do 20 MHz), s velkou tlakovou amplitudou (až 120 MPa) a krátkou dobou náběhu. Rázová vlna-Bernard-2019 Vztah mezi aplikovanou energetickou hustotou, obnovou tkáně a využitelnými účinky (Rompe, Extrakorporale Stosswellentherapie) Rozdíly mezi fokusovanou, rovinou a radiální rázovou vlnou s ohledem na biologické účinky (Onose, 2011) Rázová vlna-Bernard-2019 •Balistický generátor • • součásti - ovládací modul • - aplikátor • - kompresor Kinetická energie projektilu urychleného tlakovým vzduchem je přenesena do nástavce na konci pistole – vznik rázové vlny http://www.8a.ru/print/26733.php Rázová vlna-Bernard-2019 •Fyzikální podstata funkce balistického generátoru • •Kinetická energie vlny vytvořená stlačeným vzduchem se přenáší pružným rázem do speciální hlavice (vysílače) na konci aplikátoru. • •Rázové vlny generované tímto mechanismem se šíří radiálně nebo soustředěným způsobem (podle druhu použitého vysílače). • •Hloubka působení závisí na druhu použitého vysílače a přednastavené energii (tlaku) a dosahuje hodnot v rozmezí 4 až 7 centimetrů. • •Šíření vzniklé tlakové vlny je závislé na hodnotě akustické impedance tkáně, přičemž vyšší absorpce se vyskytuje na akustických nehomogenitách (velkých rozdílech akustických impedancí rozhraní tkání). • •Nutnost aplikace kontaktního media, např. uz gelu, pro snížení ztrát při přechodu mezi hlavicí aplikátoru/tkání (akustický impedanční rozdíl) v případě běžného aplikátoru Rázová vlna-Bernard-2019 Funkce balistického generátoru výchylka konce hlavice aplikátoru ve vodném prostředí (simulace tkáně)- trvání tlakové vlny 0,5 ms (1000 krát delší oproti rázové vlně) výchylka konce hlavice aplikátoru ve vzduchu Rázová vlna-Bernard-2019 •Fyzikální parametry běžně užívaných balistických generátorů • •Frekvence 1-22 Hz •Vnitřní tlak 1-5 ·105 Pa •Energetická hustota v řádech mJ·mm2 (0,1 – 0,25 mJ·mm2 ) •Natavení počtu rázů v 100 až 1000 •Aplikační nástavce v rozměrech několika mm až desítek mm •Průnik tkání až 7 cm (účinné cca 3,5 cm) •Rychlost projektilu přibližně 5-20 m·s-1 •Kombinace s jinými terapeutickými přístroji - laser, magnetoterapie, uz • Rázová vlna-Bernard-2019 http://www.ems-company.com Výrobcem deklarované parametry RSWT přístroje Power+Handpiece, graf energetické hustoty závislé na ploše aplikátoru a pracovním tlaku přístroje Rázová vlna-Bernard-2019 •Deklarované léčebné účinky ESWT • •Analgetický účinek • •Zvýšení metabolismu • •Rozpuštění vápenatých usazenin ve vazivových buňkách • •Zvýšení produkce kolagenu • •Snížení svalového napětí • •Uvolnění „spoušťových bodů“ • • http://www.ems-company.com/ Rázová vlna-Bernard-2019 •Literatura: • •Shock wave application in medicine, a tool of modern operating theatre •An overview of basic physical principles, history and basic research •Michael Thiel Ph.D., Martina Nieswand, Ph.D., Michael Dörffel, Ph.D. • •Extracorporeal Shock Wave Therapy – A new “wave” (also) in Physiatry? •Prof. Gelu Onose et al, Practica Medicala –VI, 1(21), 2011 • •Wess OJ – Physics and technology of shock wave and pressure wave therapy – STORZ •Medical AG • •http://www.shockwavetherapy.ca • •http://www.ismst.com/start.htm • •http://www.btlnet.com/mf/shockwave-therapy/ • Kreveta Alpheus bellulus Rázová vlna-Bernard-2019 K lovení kořisti používá „rázovou vlnu“ vytvořenou pomocí vlastního klepeta. Rázová vlna-Bernard-2019 Manuál Swiss dolorclast® classic http://www.ems-company.com Děkuji Vám za pozornost