Исследование основных закономерностей фонофореза в биологические объекты

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э.БАУМАНА

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

 

по курсу «Медицинские электроакустические системы»

 

на тему «Исследование основных закономерностей фонофореза в биологические объекты»

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Румянцева А.А.

студентка группы БМТ1-91

Руководитель: докт. биол. наук,

проф. Акопян В.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

Моска, 2013

Оглавление

 

1. Введение……………………………………………………………………3
2. Анализ данных по фонофорезу различных лекарственных веществ в биологические ткани…………………………………………………...5
3. Физическая модель, обеспечивающая изучение особенностей фонофореза различных веществ в биологические объекты……….10
4. Исследование закономерностей фонофореза………………………...14
5. Анализ полученных данных…………………………………………...17
6. Заключение……………………………………………………………….20
7. Литература……………………………………………………………….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

 

          Возможности ультразвука уже давно используются в медицине. Одним из наиболее распространенных и эффективных методов физиотерапевтического воздействия является ультразвуковая терапия, которая применяется в неврологии, стоматологии, физиотерапии и косметологии.

          Ультразвук представляет собой упругие механические колебания плотной физической среды с частотой более 20 кГц, т. е. в сверхзвуковом акустическом диапазоне частот, которые распространяются в виде продольных волн и приводят к последовательному сжатию и растяжению среды. В терапевтической практике используют ультразвук в диапазоне частот 800—3000 кГц.

          Для глубины проникновения ультразвука в ткани организма имеет значение частота ультразвуковых колебаний и зависящая от нее длина волны. Чем больше частота колебаний, тем меньше глубина проникновения. При частоте 1600—2600 кГц ультразвук проникает на глубину 1 см, а при частоте 800—900 кГц — на 4—5 см.

          Кроме того, играет роль скорость распространения ультразвука в тканях. Она зависит от плотности среды и величины акустического сопротивления. Так, в жидких средах скорость распространения ультразвуковых волн составляет 1500 м/с, в твердых — 4000 м/с. Поэтому в неоднородных средах, какими являются ткани организма, распространение ультразвука происходит неравномерно.

          Максимум поглощения ультразвуковой энергии наблюдается в костной ткани, на границах разных тканей, а также на внутренних мембранах клеток.

          Ультразвуковые волны плохо отражаются воздухом, поэтому в лечебной практике воздействие ультразвуком проводят через контактную безвоздушную среду — вазелиновое масло, глицерин, воду и т. д.

          Ультразвук оказывает на организм механическое, физико-химическое и слабое тепловое действие. [1]

          Механическое действие ультразвука, обусловленное переменным акустическим давлением, вызывает микровибрацию на клеточном и внутриклеточном уровне - своеобразный "микромассаж" тканей, что приводит к изменению функционального состояния клеток: повышается проницаемость клеточных мембран, усиливаются процессы диффузии и осмоса, изменяется кислотно-щелочное равновесие, пространственное взаимоотношение субмикроскопических структур в клетке, что оказывает стимулирующие действий, усиление регенерации тканей.

          Физико-химическое действие (биологическое) ультразвука связано с пространственной перестройкой внутриклеточных молекулярных комплексов.

          Термическое действие ультразвука связано, с одной стороны, с переходом механической энергии в тепловую, а с другой — с интенсификацией биохимических процессов.

          Режим воздействия ультразвуковой энергией может быть непрерывным и импульсным.

          В непрерывном режиме ультразвук в виде единого потока направляют в ткани.

          В импульсном режиме посыл энергии чередуется с паузами. Время подачи ультразвуковой энергии и паузы могут быть различными. При длительности импульса 2 мс пауза продолжается 18 мс, а при импульсе в 4 мс— 16 мс. Чем меньше продолжительность импульса, тем менее эффективно действие ультразвука.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Анализ данных по фонофорезу различных лекарственных веществ в биологические ткани.

 

          В лечебной практике все большее распространение получает фонофорез лекарственных веществ (ультрафонофорез) т. е. одновременное комплексное воздействие на организм ультразвуковых колебаний и лекарственных веществ. С этой целью озвучивание проводится через контактные среды, в которые вводятся лекарственные вещества. Известную роль в проникновении лекарств при фонофорезе играют чресклеточный путь и межклеточные щели, так как одним из важнейших свойств ультразвука является его деполимеризующее и разрыхляющее действие. 
          Основанием для разработки и внедрения метода в клиническую практику послужили сведения о способности ультразвука разрыхлять соединительную ткань, повышать проницаемость кожи, увеличивать диффузию и потенцировать действие лекарств, а также усиливать транскапиллярный транспорт жидкостей и растворимых в них веществ. [2] 
          Ультразвук может снижать побочное действие вводимых лекарственных веществ. При проведении процедуры лекарственное вещество включают в состав контактной среды. Оно должно при озвучивании сохранять свою структуру и фармакотерапевтическую активность, а действие его должно быть однонаправленным с действием ультразвука для обеспечения синергизма (суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующийся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы) их влияния на организм. Для ультрафонофореза используют в основном глюкокортикоидные гормоны, анальгетики, антибиотики, спазмолитики, препараты фибринолитического и сосудорегулирующего действия, которые способны потенцировать основные терапевтические эффекты ультразвука.  
          Введение лекарственных веществ в организм осуществляется через выводные протоки потовых и сальных желез. Возможен также чресклеточный и межклеточный путь проникновения. При фонофорезе лекарственное вещество в небольшом количестве (около 3-5 % от нанесенного на кожу) поступает в эпидермис но уже вскоре после процедуры обнаруживается на глубине 2-5 см. Установлено, что через слизистые оболочки лекарственного вещества вводится на 20-30% больше. Количество поступающего в организм вещества возрастает при увеличении интенсивности и длительности воздействия, а также при проведении процедуры по лабильной методике и с использованием непрерывного режима генерации ультразвука, правильном подборе контактной среды.  
          Имеет значение и частота ультразвука: чем она ниже, тем в большем количестве при прочих равных условиях поступает вещество в организм при фонофорезе. При ультрафонофорезе следует стараться использовать те условия и параметры процедуры, которые обеспечивают введение максимального количества лекарственного вещества.

 

2.1. Вещества совместимые с фонофорезом.

 

          Не все лекарства могут использоваться для фонофореза, некоторые из них могут разрушаться, инактивироваться (приведение чего-либо в неактивное состояние), изменять свои фармакологические свойства под действием ультразвука. Кроме того, ультразвук может активизировать ферментативные системы организма, разрушающие эти лекарства. Обычно быстрее разрушаются вещества с большей молекулярной массой.

          Озвучивание вызывает разрушение или изменение свойств новокаина, платифиллина, атропина, производных фенотиазина, нирозолона и др.

          Витамины по-разному реагируют на ультразвук. Аскорбиновая кислота в виде водных растворов под влиянием ультразвука быстро окисляется. Витамины группы В под воздействием ультразвука могут изменять свои свойства. Устойчивы к ультразвуку витамины А, Д, Е.

          Под влиянием ультразвука мономицин, тетрациклин, стрептомицин не изменяются и их антибактериальная активность не снижается. Антимикробное действие после озвучивания пенициллина, олеандромицина - повышается.

          В ультрафонофорезе основную роль отводят влиянию ультразвука, его разнообразным терапевтическим действиям: противовоспалительному, болеутоляющему, сосудорасширяющему, репаративному, трофическому, рассасывающему и.т.д. В связи с этим оправдано применение антибиотиков, биостимуляторов, гормонов и других лекарственных веществ однонаправленного с ультразвуком действия. При правильном выборе лекарственных веществ наблюдается усиливание терапевтического действия ультразвука и фармакологического средства.

 

2.2. Проведение процедуры.

 

          Существуют контактный и бесконтактный методы фонофореза.

          В дерматокосметологии обычно используют контактные методики, дистанционные методики применяются при субаквальном озвучивании.

          Методика фонофореза существенно не отличается от методики ультразвуковой терапии. Лекарственное вещество, входящее в состав контактной среды, может быть приготовлено в виде эмульсии, мази или лекарственного раствора. В качестве основ для контактных сред наиболее целесообразно использовать глицерин или его смесь с вазелиновым маслом ДМСО, растительные масла. Они обеспечивают быстрое высвобождение лекарственных веществ и содействуют массопереносу в кожу при фонофорезе. Затем лекарственное вещество помещают непосредственно на кожу или, если оно приготовлено в виде раствора, в ванночку. Воздействие проводят чаще всего по лабильной методике при интенсивности ультразвука 0,2—0,6 Вт/см2 и в непрерывном режиме. Продолжительность процедуры 5—15 мин, кypс лечения - 10—15 процедур, проводимых ежедневно или через день.

Количество поступающего при фонофорезе в организм вещества колеблется от 1 до 5% взятой для процедуры дозы. Через слизистые оболочки вводится больше вещества, чем через кожный покров. Установлено, что вещества вводится больше из более концентрированного рабочего раствора, при использовании непрерывного режима, при увеличении интенсивности до 0,8—1,0 Вт/см2, при увеличении продолжительности процедуры и при лабильной методике воздействия. Преимуществом является проникновение лекарственного вещества в организм, минуя желудочно-кишечный тракт. Глубина проникновения невелика, ограничивается эпидермисом, а через 2-3 часа лекарственное вещество, за счет диффузии, проникает в подкожно-жировой слой, а затем глубже. [3] 
          Для повышения всасывания лекарственного вещества кожу перед процедурой обрабатывают спиртом в течении 10 – 15 секунд, для нейтрализации заряда кожи, Потом кожу прогревают горячей водой с помощью салфетки в течении 60 секунд, потом втирают мазевую смесь в количестве 2 – 3 грамма в нужный участок в течении 2 – 3 минут , проводят ультразвуковое воздействие и по окончании процедуры накладывают водонепроницаемую повязку, для препятствия испарения влаги и для повышения проницаемости кожи, на 2 – 3 часа.

 

2.3. Показания и противопоказания.

 
          Показания к ультрафонофорезу определяются фармакотерапевтическими свойствами лекарственного вещества, показаниями к использованию ультразвука. Наиболее часто его применяют при заболеваниях и травмах суставов, остеохондроз позвоночника с неврологическими проявлениями, заболеваниях и травмах периферической нервной системы, спортивных травмах, травмах глаз, зудящих дерматозах, облитерирующих заболеваниях сосудов и др. 
          Противопоказаниями для ультрафонофореза являются индивидуальная непереносимость лекарственного вещества, а также противопоказания для применения ультразвука. 

2.4. Низкочастотная ультразвуковая терапия.

 
          В последние годы вместе с высокочастотным ультразвуком в медицинской практике стал использоваться низкочастотный (ниже 100 кГц) ультразвук. Это сравнительно новый и пока еще мало изученный лечебный фактор. [4] 

2.4.1. Общая характеристика метода.

 
          В физиотерапии воздействие низкочастотным ультразвуком проводится в основном на двух частотах: 22 и 44 кГц. Отдельные аппараты генерируют ультразвук частотой 100, 26,4 кГц и др. 
          Ультразвук указанных частот обладает высокой биологической активностью, обусловленной: механическим, тепловым и физико-химическим действиями. Озвучивание низкочастотным ультразвуком повышает проницаемость клеточных мембран и гистогематических барьеров, ускоряет диффузионные процессы, способствует рассасыванию инфильтратов, устранению отеков и застойных явлений, стимулирует внутриклеточный биосинтез, регионарное кровообращение и микроциркуляцию, оказывает иммуностимулирующее действие, способствует подавлению микробной флоры ран, ускоряет регенераторные процессы усиливает активность антисептиков и антибиотиков, повышает проникновение лекарственных веществ в поврежденные ткани. Низкочастотному ультразвуку присуще обезболивающее, гемостатическое, спазмолитическое противовоспалительное действие. 
          Хорошо видно, что действие низкочастотного ультразвука во многом сходно с влиянием на организм высокочастотного ультразвука. Вместе с тем в их эффектах имеются и некоторые различия (B.C. Улащик, 2000). По сравнению с высокочастотным низкочастотный ультразвук более глубоко проникает в ткани, обладает более выраженным бактерицидным, противоотечным, разрыхляющим деполимеризующим действием, сильнее изменяет сосудистую и эпителиальную проницаемость, проявляет большую форетическую активность, способен вызывать кавитацию и выраженный противовоспалительный эффект.  
          Низкочастотная ультразвуковая терапия проводится ежедневно, процедуры продолжительностью 1—3 мин при ни утри органных воздействиях и 5—10 мин при наружных. Озвучивание осуществляется в течение 5—10 дней. При необходимости курс лечения может быть повторен через 2—3 мес., в год рекомендуется назначать не более 2— 3 курсов низкочастотной ультразвуковой терапии.

 

2.5. Модификации фонофореза.

 

          Пелоидоультрафонотерапия - разновидность фонофореза с одновременным использованием ультразвука и лечебной грязи, либо препаратов полученных из неё: фильтратов, отжимов, пелана и др. Возможно последовательное применение ультразвука и лечебных грязей - наложение грязи в виде маски на предварительно озвученную поверхность кожи.

          Электроультразвуковая терапия - электрофорез лекарственных веществ в электрическом поле - одновременное воздействие лекарственного электрофореза и ультразвука. Возможно совмещение диадинамических импульсных токов (постоянные низкочастотные полусинусоидальной формы импульсные токи, использующиеся с лечебно-профилактическими целями) и ультразвука.

          Магнитоультрафонотерапия - одновременное воздействие постоянным магнитным полем и ультразвуковыми колебаниями. [2] 
3. Физическая модель, обеспечивающая изучение особенностей фонофореза различных веществ в биологические объекты.

 

Наиболее удобная модель для исследований - ткань клубня картофеля, которая имеет биологическую природу и клеточное строение, а отсутствие рефлекторных и сосудистых реакций существенно упрощает наблюдаемую картину. В клетках клубня картофеля содержится крахмал, который можно использовать как естественный внутриклеточный индикатор на йод, но при исследовании ионной проницаемости в клетку могут попасть лишь ионы йода, которые не дают в комплексе с крахмалом характерной сине-фиолетовой окраски. Окрашивание обрарзцов наступает при "проявлении" в 1..2 % - ном растворе перекиси водорода. Механизм проявления сводится к тому, что ионы йода, окисляясь, переходят в атомарный йод, который при взаимодействии с крахмалом, находящимся в пластидах внутри клеток, дает характерную сине-фиолетовую окраску. [1]

Для исследования брали совершенно обыкновенную сырую картошку, чистили ее, мыли, разрезали на образцы диаметром 20 мм и высотой 15 мм. Затем один такой образец помещали в кювету, у которой дно являлось излучателем ультразвука, на специально сконструированном в лаборатории штативе, для обеспечения постоянного расстояния между образцом и излучателем. В кювету наливали раствор 0,5 моль KI таким образом, чтобы нижний край образца находился в контакте с поверхностью раствора.

Рис. 1.Фонофрез ионов йода в ткань клубня картофеля.

 

После облучения образца ультразвуком (0,88 МГц; 0,1-2 Вт/см2) его омывали водой, разрезали вдоль оси цилиндра и плоскостью осевого среза, помещали на несколько секунд в слабый раствор перекиси водорода, при взаимодействии с которым ионы йода окисляются и окрашивают образец.