Điện Trị Liệu

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA SIÊU ÂM

 

Siêu âm điều trị có thể tạo ra đáp ứng nổi bật về lâm sàng tại các mức tế bào, tổ chức và cơ quan qua hai tác dụng nhiệt và phi nhiệt. Siêu âm tác dụng lên cả tổ chức  khỏe mạnh và bệnh lý. Có giả thuyết cho rằng, tổ chức bệnh lý đáp ứng với siêu âm mạnh hơn so với tổ chức bình thường. Khi siêu âm dùng với chế độ nhiệt, các hiệu ứng phi nhiệt vẫn xuất hiện và có thể làm tổn thương tổ chức không bệnh lý. Do đó cần lựa chọn các tham số điều trị thật cẩn thận; tuy nhiên hiệu ứng phi nhiệt có thể xuất hiện với tác dụng nhiệt tối thiểu.

Hiệu ứng nhiệt

Sóng siêu âm sẽ suy giảm dần khi truyền qua tổ chức sinh học. Sự suy giảm chủ yếu do biến đổi cơ năng thành nhiệt năng qua sự hấp thụ. Ngoài ra tán xạ và khúc xạ cũng góp phần vào sự suy giảm đó. Theo truyền thống, siêu âm được dùng để tăng nhiệt mô. Tác dụng lâm sàng của siêu âm nhiệt tương tự các mô thức tạo nhiệt khác, bao gồm:

  1. Tăng độ đàn hồi collagen tại gân và bao khớp.
  2. Giảm cứng khớp.
  3. Giảm co thắt cơ.
  4. Điều biến đau.
  5. Tăng tuần hoàn.
  6. Phản ứng viêm nhẹ dẫn tới giảm viêm mạn tính.

 

Một số nhà nghiên cứu cho rằng, hầu hết các tác dụng này xuất hiện khi nhiệt độ tổ chức tăng tới 40 - 43oC trong khoảng thời gian tối thiểu 5 phút. Số khác lại cho rằng, giá trị nhiệt độ tuyệt đối không quan trọng bằng sự tăng nhiệt từ mức nền. Họ cho rằng, tăng nhiệt độ 1oC làm tăng chuyển hóa và lành vết thương; tăng 2 - 3oC có tác dụng giảm đau và giảm co thắt cơ; và tăng 4oC hoặc lớn hơn làm tăng độ đàn hồi collagen và giảm cứng khớp. Nhiệt độ cao hơn 43 - 45oC gây tổn thương mô; khi đó bệnh nhân thường thấy đau (hình 1).

Hình 1: Thấu nhiệt siêu âm.

Siêu âm 1 MHz cường độ 1 W/cm2 có thể tăng nhiệt độ mô mềm với tốc độ 0,86oC/phút tại vùng cung cấp máu kém. Trong khi đó siêu âm 3 MHz cùng cường độ có thể tăng nhiệt độ gân bánh chè tới 2oC/phút. Tại cơ có cung cấp máu thỏa đáng, siêu âm 1 và 3 MHz cường độ 1 W/cm2 có thể tăng nhiệt độ với tốc độ 0,2 và 0,6oC/phút. Và sự tăng nhiệt sẽ thỏa đáng hơn nếu bệnh nhân được làm nóng sơ bộ trước can thiệp.

Ưu thế của siêu âm so với các mô thức nhiệt khác là có thể tăng nhiệt tại các tổ chức giầu collagen như gân, cơ, dây chằng, bao khớp, sụn chêm, mặt ngăn cách giữa các cơ, rễ thần kinh, màng xương, cột sống, và các cấu trúc nằm sâu khác mà không gây tổn thương da và tổ chức mỡ dưới da. Đó là do năng lượng sóng siêu âm ít suy giảm khi truyền qua da và mỡ dưới da.

Sự tăng nhiệt mô xuất hiện với cả hai chế độ liên tục và xung, tùy thuộc vào tổng năng lượng mà mô hấp thụ. Tác dụng nhiệt xuất hiện đáng kể tại các mức năng lượng lớn; còn khi cường độ trung bình theo thời gian và không gian nằm trong khoảng 0,1 - 0,2 W/cm2, chỉ xuất hiện các hiệu ứng phi nhiệt.

Không giống các mô thức nhiệt khác, khi sử dụng siêu âm, các hiệu ứng phi nhiệt luôn xuất hiện kèm theo hiệu ứng nhiệt. Cho nên hiểu biết về chúng là cần thiết để ứng dụng hiệu quả siêu âm trong thực hành.

Hiệu ứng phi nhiệt

Hiệu ứng phi nhiệt của siêu âm bao gồm sự tạo khoang và dòng chảy âm vi mô (hình 2). Tạo khoang là sự hình thành các bọt khí giãn nở theo sự thay đổi áp suất do siêu âm tạo ra trong các dịch mô. Tạo khoang có thể bền hoặc không bền. Trong tạo khoang bền, các bọt khí co giãn theo sự thay đổi áp suất tuần hoàn giữa các chu kỳ sóng âm. Trong tạo khoang không bền, thể tích bọt khí tăng nhanh, bọt sẽ nổ và biến mất chỉ sau vài chu kỳ. Lợi ích điều trị chỉ thu được từ sự tạo khoang ổn định, do bọt khí nổ sẽ tạo áp suất và nhiệt độ lớn đến mức có thể gây tổn thương mô. Do đó cần tránh sự tạo khoang không ổn định. Cường độ cao và tần số thấp có thể tạo khoang không bền, nhất là khi sóng đứng xuất hiện tại các mặt phân cách mô.

Sự tạo khoang hình thành một dòng chất lỏng chảy quanh các bọt khí. Dòng chảy vi mô là chuyển động một chiều của chất lỏng dọc biên giới màng tế bào do sóng áp suất cơ học trong trường siêu âm. Dòng chảy vi mô tạo ra sức căng nhớt, sức căng này thay đổi cấu trúc và chức năng màng tế bào do thay đổi tính thấm đối với các ion canxi và natri quan trọng trong quá trình lành vết thương. Chừng nào màng tế bào chưa bị tổn thương, dòng chảy vi mô còn có tác dụng gia tốc quá trình tự sửa chữa đó.

710

Hình 2: Hiệu ứng phi nhiệt của siêu âm. A. Tạo khoang là sự hình thành các bọt khí giãn nở theo sự thay đổi áp suất siêu âm trong các dịch mô. B. Dòng chảy vi mô là chuyển động một chiều của chất lỏng dọc biên giới màng tế bào do sóng áp suất cơ học trong trường siêu âm.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hiệu ứng phi nhiệt có vai trò quan trọng như hiệu ứng nhiệt, nếu không nói là hơn, trong điều trị các tổ chức bệnh lý. Các tác dụng phi nhiệt nhiều ý nghĩa lâm sàng nhất là sửa chữa mô mềm thông qua kích thích các nguyên bào sợi, do đó tăng tổng hợp protein; tăng tái sinh tổ chức; tăng tuần hoàn vùng thiếu máu mạn tính; tăng liền xương và sửa chữa các vết gãy không liền; và trong siêu âm di.

Các công bố khoa học cho thấy, siêu âm điều trị mức phi nhiệt làm thay đổi nhiều chức năng tế bào, như thay đổi tính chất màng tế bào, tăng phân chia tế bào, tăng tổng hợp protein liên quan với phản ứng viêm và sửa chữa tổ chức. Điều đó cho thấy các hiệu ứng phi nhiệt có thể điều chỉnh đáp ứng viêm. Quan niệm enzyme thay đổi hoạt tính khi hấp thụ năng lượng siêu âm không phải là một giả thuyết mới. Tuy nhiên, nhiều công bố mới cho thấy, siêu âm có thể tác động lên hoạt tính enzyme, thậm chí cả sự điều khiển gien như một cơ chế tác động ở mức phân tử của hiệu ứng phi nhiệt. Giả thuyết cộng hưởng tần số đưa ra hai cơ chế sinh học khả dĩ của sự thay đổi hoạt tính protein khi hấp thụ năng lượng siêu âm. Đầu tiên, hấp thụ năng lượng siêu âm có thể dẫn tới sự thay đổi cấu hình phân tử (cấu trúc ba chiều) của protein và do đó thay đổi hoạt tính phân tử. Tiếp theo, các tính chất cộng hưởng hoặc biến dạng trượt của sóng (hoặc cả hai) có thể phân hủy các phức hợp đa phân tử, do đó làm thay đổi chức năng của chúng.

Có thể tối đa hóa tác dụng tạo khoang và dòng chảy vi mô đồng thời giảm thiểu các hiệu ứng nhiệt bằng cách dùng siêu âm liên tục cường độ 0,1 - 0,2 W/cm2. Dải cường độ đó cũng có thể đạt được nhờ siêu âm xung mức cường độ trung bình theo thời gian nhỏ bằng cách dùng chế độ cường độ đỉnh xung lớn (1 W/cm2) tại chu trình hoạt động 20%, nên cường độ trung bình theo thời gian cũng là 0,2 W/cm2.

(Trích chương 7: Siêu âm điều trị, phần 2: Các phương pháp điện trị liệu, sách Điện trị liệu: Nguyên lý - Thiết bị - Thực hành, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2012)

Bình luận

Nội dung: