超音波物理治療

    談到超音波治療之前，必須先認識什麼是物理治療？簡單的說

，就是利用光、電、水、冷、熱、力等物理因子和運動治療，來評

估並治療病患的問題。舉例來說，微波是一種電磁波，利用微波造

成水分子的震盪可以來加熱食物，在物理治療中，利用微波的此一

特性來震盪人體組織內的水分子，以提高深部組織的溫度，加速血

液循環，促進患部的癒合速度及減輕疼痛的效果。所以利用微波來

治療，就是一種物理治療。

    物理治療的方法，可歸納如下幾項：

(一)光療－－紫外線、低能量雷射

(二)電療－－低頻電刺激、中頻干擾波

(三)水療－－溫水療、冷水療、熱水療、冰水療、冷熱水交替治療

            、水中運動治療

(四)冷療－－冷敷、冰敷、冰按摩、冷氣治療

(五)熱療－－超音波、濕熱療、乾熱療、短波、微波、蠟療、紅外

            線及熱敷包

(六)力療－－操作治療、牽拉運動、牽引、按摩

(七)運動治療（Movement）－－有伸展運動、主動運動、阻力運動、

                            耐力運動、呼吸運動、平衡及協調運

                            動、功能性運動、神經肌肉誘發技巧

                            、姿勢矯正療法等。徒手治療：有關

                            節鬆動術、按摩、筋膜鬆弛術、被動

                            運動、其他特殊技巧。

什麼是超音波物理治療(Ultrasound diathermy, USD)？

    超音波為超過人類聽覺上限(20,000Hz)的聲波，其運用於醫療

用途上，可因頻率不同概分為兩個區塊：

（1）治療用超音波—即利用超音波的壓電效應（Piezo-electric

     effect），將能量導入人體之治療行為，頻率範圍大多介於

     0.7~3 MHz之間。

（2）診斷用超音波--利用超音波發射源 (Probe) 透過介質而傳導

     到待測物上，再經由超音波的反射或穿透等的作用，將此訊號

     經特定軟體處理成影像，而達到掃瞄人體檢測病理變化之診斷

     行為，頻率範圍約在5~10MHz之間。

超音波治療是物理治療師最常使用的治療工具之一，主要用於治療

軟組織損傷，例如肌肉、韌帶、肌腱或關節膜的損傷。超音波物理

治療是屬於熱療的一種治療方式，而熱療最重要的功效有五：

(1) 減輕疼痛。

(2) 降低肌肉痙攣。

(3) 減輕關節的僵直感。

(4) 增進膠原組織的延展性，以增進關節活動度。

(5) 增進血液循環。

又根據穿透人體組織的深淺，可將熱療分為淺層(Superficial heat

modalities)及深層熱療(Deepheat modalities)。

淺層熱療透熱深度小於一公分，包括熱敷包、熱水袋、烤燈、

紅外線、電毯、蠟療、微粒療法( Fluidotherapy )等。

深層熱療又稱為透熱療( diathermy )，其熱量可深入三到六公分

，包括短波、微波及超音波等。

超音波具有熱效應(Thermal effect)與非熱效應(Non-thermal

effect)，熱效應為當超音波進入人體組織時，轉變成熱能，產生

促進血液循環、增加軟組織的延展度、減輕疼痛及肌肉痙攣等作用

，是所有熱療中透熱深度最深的。非熱效應主要為機械性的震波作

用，主要包含空穴效應(Cavitation)、聲流動(Acoustic streaming)

與微流動(Micro streaming)。

超音波治療器械的組成及使用上的注意事項：

超音波治療器械係由一能產生高頻率聲波的1.發振線路（亦可包含

一可調整超音波為連續或脈動型態輸出及強度、時間調整的微電腦

控制線路），通過治療師手上的一個2.金屬治療頭，並藉由3.凝膠

直接聚集在疼痛的部位，以幫助超音波透過皮膚，當超音波遇到纖

維組織時會引起振動而產生熱量，以達到透熱療的效果。

   1.發振線路：超音波治療器械的發振線路是由市電當電源，但是必

               須先整流為直流電，再根據振盪子規格中的頻率規範

               ，利用RC震盪迴路產生一個震盪頻率，該頻率須與振

               盪子規格相同。

     例如：振盪子需求為1MHz，則利用RC共振來產生一個1MHz的信號

          ，共振信號產生出來後為小信號 所以必須利用電晶體與功

           率放大器將信號轉換成能夠推動振盪子的功率，其中振盪

           頻率調整可以利用示波器來進行，至於功率也可以用示波

           器量出電壓與電流之後計算獲得。

   2.金屬治療頭（或稱超音波熱療用換能器 Ultrasound Hyperthermia

      Transducer）：

    2.1  下圖為超音波熱療用換能器的一般構造，換能器之兩端以蒸鍍

        方式形成一層薄膜電極，常用的電極材料有鎳、銀及金，導線

        以焊接方式與電極連接，在電極前端為一與波長（λ）有關之

        耦合層，換能器之後方為一氣室，一些匹配電路則放置於氣室

        內或獨立於氣室外。

  2.1.1耦合層之厚度與使用之材質有關，彼此的關係可由下述公式求

       算而得：λ（波長）＝c（耦合層的傳導速度）/f（頻率）

  2.1.2當一弦波施於換能器上時，一壓力波將傳至負載端及耦合端，

       從耦合端會反射部份能量至換能器，當換能器後端所產生的壓

       力波傳至換能器前端的邊界時，外加的電壓會改變並且產生另

       一壓力波，兩壓力波的總合即為超音波熱療用換能器的輸出值

       。輸出壓力波的值取決於耦合層的厚度與外加電壓的頻率，當

       反射波與外加電壓同相位時，可得到最大的輸出壓力波，因此

       ，一般設計耦合層之厚度時，以T＝λ/2 或其奇數倍λ，可得

       到最大的輸出。

  2.2  超音波金屬治療頭一般常用的材質有鋁合金、鈦金屬及不鏽鋼

     等，以對人體體表接觸的生物效應評估（參照ISO 10993-1

     Biological evaluation of medical device Part 1 :

     Evaluation and testing），鈦金屬是比較不容易使皮膚產生

     刺激性的，但是因為造價比較昂貴，所以目前市售的超音波以

     使用不鏽鋼材質的治療頭居多。          

        2.3 治療頭的有效放射區（Effective Radiation Area,簡稱ERA）

       是決定強度的一個參數，通常治療頭的有效放射區會小於治療

       頭的幾何區域。

           2.3.1 根據FDA 21CFR 1050.10超音波治療頭標示資訊的要求，必

           須以不可妨害使用及正常使用下不可剝離的條件，標示下

           列諸項於使用說明書或治療頭上：

    a.  Generator之型號：MODEL

    b.超音波發射頻率：FREQUENCY

    c. 有效放射面積：ERA

    d. 光束不均勻比例：BNR（Beam Nonuniformity Ratio）

    e.  治療頭光束的型式：TYPE

  l         聚焦型（Focussing）

  l         平射型（Collimating）

  l         散射型（Diverging）

       2.3.2上述諸元中的ERA、BNR及TYPE必須以水聽器（Hyderphone，

            或稱水中麥克風 Underwater Microphone）架設於一可調整

            X,Y,Z軸向的控制檯，於水中以≦λ的點狀掃描量測、計算

            而得。

     2.4 使用超音波治療的時候要注意一定要移動治療頭，一般是以

         每秒４公分的速度移動，如果不動的話，會造成不必要的熱

         量堆積，不小心會造成燙傷；但是如果動得太快的話，也會

         沒有治療效果。超音波容易在關節部位會堆積比較多的能量

         ，而且關節部位皮膚和骨膜貼得比較緊，容易刺激到骨膜，

         所以如果使用時有疼痛或酸酸的感覺，這時就必須調低治療

         強度。

                    治療頭的移動有兩種方式：

       －用若干公分的短擊移動，這樣會保持均勻的治療。

         －用小循環移動，由於重覆之循環，將形成一個螺旋形的移動。

      3.凝膠（Gel）：由於超音波在空氣中會完全反射，因此為了要轉移

                  超音波能量進入人體內，在治療頭與身體之間使用

                  接觸介質是必須的。原則上，水是最適合，最優良

                  ，也是最便宜的介質，但是水中治療法常會遭遇到

                  一些實際上的困難，所以會侷限於某些特殊部位及

                  需要的治療。由於凝膠多少會被皮膚上之鹽分溶解

                  ，因此能有效地因摩擦而進入皮膚（或毛孔）中，

                  所以選用凝膠作為超音波能量的傳送是最適合的。

                  另外，也可使用油類、乳液及軟膏作為超音波傳導

                  的接觸介質。選擇接觸介質，必須考慮下述條件：

                －不要讓皮膚吸收太快。

                  －不能產生明顯的污染。

                  －不能起化學變化。

                  －沒有（細微的）氣泡產生。

                  －在皮膚上不會有明顯的刺激效果。

                  －能有良好傳導特性的。

            超音波除了用於物理治療外，近年來更將其運用於醫學美容用途

      上，有關於「超音波美容健康法」，將於近期之『京華超音波電

      子報』闡述。（待續）

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