Tecnologie strumentali in riabilitazione

Tecnologie strumentali

Introduzione e storia di terapie fisiche

Fisioterapia: trattamento terapeutico attraverso agenti fisici, che sono di diverso tipo:

• Termici: riscaldamento profondo e superficiale, raffreddamento superficiale
• Meccanici: trazione, compressione, onde sonore (ultrasuoni, onde d’urto) e acqua
• Elettromagnetici: laser, magnetoterapia, TENS, elettrostimolazione, …

Già nell’antichità si sapeva che l’elettricità aveva effetti benefici (per esempio nella cura della podagra, ovvero la gotta) → uso di pesci elettrici (es. torpedine nera) per neutralizzare il dolore.

Anche il calore aveva effetti benefici → lo avevano compreso gli antichi Romani. La terapia fisica moderna è nata grazie alle scoperte del 1800. Duchenne de Boulogne inizia a usare la corrente elettrica nella terapia, inizia con l’elettrostimolazione; con essa i muscoli vengono contratti.

L'elettroterapia prevede l'elettrostimolazione (importante usarla per i muscoli denervati a causa di una lesione: i muscoli non usati perdono la loro elasticità e diventano tessuto fibroso) e il filone antalgico → la corrente elettrica fa passare il dolore.

La corrente alternata produce una contrazione del muscolo mandandolo in contrazione tetanica. È una corrente che ha un andamento sinusoidale, la polarità cambia continuamente; 20/30 Hz contrazione tetanica dei muscoli, blocco dei muscoli nella corrente, rimangono contratti sia gli agonisti sia gli antagonisti.

Quando si supera 10,000 Hz, non si ha più contrazione del muscolo pur passando la corrente; bisogna quindi usare una corrente ad alta frequenza. Questo succede perché gli ioni presentano un momento di inerzia (non partono istantaneamente, 0,1 ms), se sale la frequenza fino a certi livelli, gli ioni non si muovono (la polarità continua a cambiare troppo velocemente), quindi il muscolo non si contrae.

La corrente alternata produce calore, quindi ha un effetto benefico nei tessuti danneggiati. Le onde corte sono ancora utilizzate (Marconi terapia). Le microonde non bruciano la superficie, riescono ad andare in profondità.

La laserterapia ha iniziato i suoi studi negli anni '60. La diatermia consiste nel riscaldamento nel tessuto profondo attraverso la conversione di correnti ad alta frequenza in calore; è pericolosa perché il riscaldamento viene dall’interno, quindi può provocare un surriscaldamento dell’organismo con possibili danni.

La ionoforesi prevede l'uso di corrente continua, la sostanza riesce a essere inviata dove si desidera, senza usare le vie dell’apparato digerente.

La stimolazione meccanica inibisce il dolore (gate control) → uso di fasce elastiche. Questo è dovuto alla grandezza delle fibre e alla velocità di conduzione. I meccanocettori, rispetto alle fibre che inviano i segnali del dolore, hanno diametro più grande e velocità più alta, quindi passa l’info del meccanocettore rispetto al dolore/prurito (puntura di zanzara).

La TENS è una terapia che si basa sulla stimolazione meccanica; attraverso una stimolazione il muscolo non si contrae (la corrente alternata ha una bassissima frequenza), si attivano i meccanocettori e la terapia allevia il dolore.

Corrente russa: basi fisiche e onde

In natura, le interazioni fra i corpi sono di tre tipi:

• Interazione gravitazionale (Newton): agisce in un’unica direzione (attrazione) e l’interazione è debole (1) (per questo le masse sono grandi); campo d’azione infinito
• Interazioni nucleari: sono estremamente limitate, agiscono all’interno del nucleo (non siamo in grado di percepirle); sia deboli che forti
• Interazione elettromagnetica: sono sempre presenti, ciò che sembra meccanico alla fine è sempre elettromagnetico

Es. attrito: il coefficiente di attrito è la tangente dell’angolo che mi serve per far scivolare un corpo sull’altro (mi indica la pendenza); pressione fra le molecole delle superfici di contatto, per spostare devo vincere queste interazioni fra le molecole, che sono di tipo elettromagnetico.

Tutte le terapie fisiche si basano sul trasferimento di energia fra i corpi e l’interazione elettromagnetica causa i trasferimenti di energia usati in fisioterapia.

Onda: propagazione che è in grado di trasferire energia senza spostamento di materia (essa subisce oscillazione).

Onda periodica: fenomeno vibratorio che si ripete identico a sé stesso in intervalli di ugual ampiezza (misurati in secondi).

La frequenza di un’onda si misura in Hertz.

Diffrazione: capacità di un’onda di aggirare un ostacolo.

Onde sonore: sono onde meccaniche; infrasuoni, suoni udibili e ultrasuoni; sono onde longitudinali e non si propagano nel vuoto.

Subiscono riflessione, riassorbimento o rifrazione. Le onde a maggior frequenza sono assorbite prima.

In fisioterapia, gli ultrasuoni sono utilizzati fino a 3 MHz; l'intensità acustica è il rapporto fra la potenza dell'onda sonora e l'area di superficie da essa attraversata (Watt al metro quadro); energia che nell’unità di tempo attraversa un’unità di superficie.

Watt al cm quadrato nell’ultrasuonoterapia.

Il livello di intensità acustica (decibel) è il logaritmo del rapporto tra intensità dell’onda sonora e l’intensità corrispondente alla soglia di udibilità (1000 Hz). La pressione sonora raddoppia ogni 6 decibel.

Onde elettromagnetiche: è un’onda che si propaga anche nel vuoto, campo elettrico + campo elettromagnetico.

Campo: regione di spazio in cui si sente l’interazione (attrazione), la forza del campo si riduce con la distanza dalla sorgente.

Induzione elettromagnetica: un campo elettrico variabile genera un campo magnetico variabile (e viceversa) → far spostare la carica per rendere il campo elettrico variabile, ogni carica che si muove ne sposta altre.

Come si trasferisce l’onda nel vuoto? Concetto di fotone (non ha massa, quindi non ha attrito).

Se sono vicino alla sorgente sento l’interazione dei campi. Se sono lontano dalla sorgente del campo sento l’azione radiante del fotone (fusione campo elettrico e magnetico).

Prima lunghezza d’onda → sono vicino al campo.

Sintesi di Maxwell. OEM sono onde di campi.

La grandezza della presa dipende dall’amperaggio → Volt × Ampère = Watt.

Sempre 220V, presa piccola 10 A massimo 2200W. Presa grande con tre contatti per macchine che sopportano più Ampère (3 kW/h è il massimo). Non si surriscalda, ma si stacca la corrente se si superano i 3000W all’ora.

Cavi marrone e azzurro: la fase e il neutro; la corrente esce dal marrone e torna indietro attraverso l’azzurro per poi essere scaricata a terra da un altro filo.

Interruttore magnetotermico: valuta la temperatura del cavo e stacca la corrente se c’è un eccessivo surriscaldamento (protegge l’impianto).

Interruttore differenziale: valuta se c’è differenza fra la corrente che esce ed entra dai due cavi; stacca la corrente se vede che c’è differenza (qualcuno sta scaricando a terra la corrente) (protegge la persona).

Campo elettromagnetico → W/metro quadrato.

Induzione magnetica: si misura in Tesla, 50 micro-Tesla alla nostra latitudine. Campi magnetici statici non producono effetti sul corpo. I campi magnetici variabili sono diversi, il problema è la corrente indotta dal campo magnetico → le conseguenze sono causate dalla corrente, che può causare la contrazione immediata o il riscaldamento (è più pericoloso, poca sensibilità termica del corpo); effetti eccitatori o termici.

Differenza fra CM e induzione magnetica? B = µH µ= permeabilità magnetica assoluta.

Materiali diamagnetici: µ < 1 repulsione; l’effetto svanisce quando il campo cessa.

Materiali paramagnetici: µ > 1 attrazione; l’effetto finisce nel momento in cui smette il campo magnetico.

Materiali ferromagnetici >> 1 si magnetizzano molto intensamente; rimangono magnetizzate anche quando il campo cessa.

Campo magnetico → vera forza magnetica, che si comporta in maniera differente in base al mezzo.

L’induzione è l’effetto del campo magnetico all’interno di quello specifico materiale; nei ferromagnetici, le linee di forza sono molto concentrate all’interno del mezzo (quindi effetto del campo magnetico sul nostro corpo).

Interferenza provocata dai campi magnetici → gabbia di Faraday per bloccare i campi elettromagnetici, così al di fuori non creano interferenze.

Bisogna schermare il CE (quello magnetico è difficile da schermare) → scompare anche quello magnetico poiché sono interconnessi.

La lunghezza d’onda è inversamente proporzionale alla frequenza.

Se sono vicino al cavo, si sente il campo elettrico? Nella corrente alternata, i due campi sono opposti nei due fili, quindi si neutralizzano.

Bisogna valutare la distanza fra i due fili. Il campo elettrico è praticamente nullo, non ci sono effetti biologici sul corpo.

Le radiazioni

Sono fenomeni che trasportano energia nello spazio.

Radiazioni corpuscolate: hanno massa, particelle subatomiche che si spostano ad altissima velocità (raggi α e β, protoni e neutroni).

Radiazioni non corpuscolate: non hanno né massa né carica, sono onde elettromagnetiche.

L’energia di una radiazione viene misurata in eV.

Queste si differenziano in ionizzanti e non ionizzanti, in base alla loro capacità o meno di ionizzare il mezzo attraversato.

• Ionizzanti: energia superiore a 10 eV (corrisponde all’energia di legame degli elettroni più esterni), sono molto pericolose in quanto possono provocare mutazioni. L’atomo diventa ione positivo, in quanto perdono un elettrone. Queste radiazioni si distinguono a loro volta in direttamente o indirettamente ionizzanti: le prime sono particelle corpuscolate elettricamente cariche (raggi α e β, protoni), le altre sono particelle corpuscolate neutre (neutroni) o radiazioni non corpuscolate (raggi X e γ).
• Le radiazioni che hanno energia da 1 a 10 eV sono definite eccitanti: luce visibile e raggi UV.

Energia di ionizzazione: è l’energia minima per allontanare un elettrone; l’atomo diventa un catione e sarà più difficile strappargli un altro elettrone.

Per gli elementi, questa è uguale al loro numero atomico ed è una proprietà periodica (aumenta andando verso destra e scendendo dalla tabella degli elementi).

Le molecole a cui vengono tolti elettroni si dissociano, quindi non si va oltre la prima/seconda ionizzazione.

L’effetto delle radiazioni elettromagnetiche sugli esseri viventi dipende da più fattori: frequenza, ampiezza e durata dei campi applicati, angolo di incidenza della radiazione; dimensione tipo e distanza dalla sorgente; caratteristiche del tessuto.