Concepto de intensidad en ultrasonoterapia

¿Existe la intensidad en ultrasonoterapia? Yo propongo que el parámetro de W/cm² habitual no debiera existir. ¿Por qué?

En electroterapia es muy habitual "subir la intensidad" en los TENS, en estimuladores, en US, en micro onda, en láser, en todo de todo; y puede ocurrir lo que me contó un compañero con respecto a esto con una paciente.

Me contó que le pretendía aplicar una sesión de laserterapia, hablo de elevar la intensidad, el paciente le pregunto en que iba el parámetro, respondió que en vatios, le hizo un par de preguntas más sobre los riesgos, la paciente percibió falta de seguridad y conceptos confusos, y se negó a recibir la sesión de sus manos.

--"Trágame tierra y que vergüenza" --me comentaba el compañero.

Por estas cuestiones de falta de profesionalidad: una de mis  luchas se centra en precisar los conceptos y en unificar la nomenclatura de nuestras técnicas (y sobre todo en la dosificación). Así que, retomando el hilo.

¿A qué se suele denominar intensidad en ultrasonoterapia?

Al cociente de dividir la potencia emitida por todo el cabezal entre la superficie eficaz de emisión del cabezal en cm² [ W/cm² ]. Por lógica, si el dividendo es POTENCIA, el cociente será POTENCIA. ¿Se quiere dar otro nombre al cociente que no sea potencia? pues vale . . . .Cada cual es libre.

¿De dónde procede el concepto de intensidad en las ondas sonoras?

De dividir la potencia emitida por un punto u origen sonoro (que se expande en ondas esféricas) entre la superficie de un casquete esférico de dicha esfera, cuya superficie del casquete es de 1 m². El dividendo es POTENCIA  y el cociente debiera ser POTENCIA pero se le denomina INTENSIDAD DEL SONIDO en [ W/m² ] de un casquete esférico.

¿Es lo mismo trabajar con sonido estándar que con US emitido por un cabezal focalizado? Pienso que no.

1. El sonido estándar se emite en todas las direcciones y la fórmula de caída de intensidad es [ W / 4πr² ] (potencia entre área de la esfera) y en consecuencia el sonido pierde intensidad de forma inversa al cuadrado de la distancia,  o del radio de la esfera en este caso. La emisión estándar de sonido es un haz divergente en todas las direcciones.
2. El haz ultrasónico emerge de la superficie plana del cabezal, avanza en línea recta (tendente a converger en los primeros centímetros) por el medio que lo conduce y se aplica directamente a una superficie receptora que coincide con el tamaño de la zona de emisión del cabezal o ERA, y que no depende de fórmula alguna, simplemente porque es igual a la ERA.
3. El sonido estándar se emite en vatios [ W ] en el punto de origen y avanza en todas las direcciones sufriendo pérdida de potencia con la distancia, de forma inversa al cuadrado de la distancia.
4. El US del cabezal de ultrasonoterapia se emite también vatios [ W ] que emergen por toda la ERA del cabezal y que se trasmiten a la misma superficie del elemento conductor, sin considerar el BNR.
5. ¿Es necesario hallar la densidad de la energía que emite el cabezal por cada cm² de la ERA? Realmente NO, pero por hábitos y costumbres de las viejas formas de aplicar ultrasonoterapia, normalmente si se usa. Ver la fórmula más abajo.
6. ¿Existe la misma relación dividiendo la potencia entre la superficie en ambos casos? Pues NO; ya que en el sonido dicho cálculo tiene una función totalmente diferente y es necesario saber ese cociente por la divergencia del haz. Pero en US, el haz tiende a ser paralelo (mediante la focalización del cabezal), no sufriría perdidas de potencia en su avance si el medio fuera perfecto. Es el caso semejante al rayo láser, cuando es paralelo.
7. ¿Por qué propongo que no se denomine INTENSIDAD a W/cm²? Primero: porque la unidad de intensidad en sonido es W/m² (potencia entre metros de un casquete esférico) que no tiene nada que ver con el caso del cabezal que es plano y en cm². Segundo: porque si hubiera pérdidas de potencia no se deben a la distancia, sino por otros factores dependientes de las las interfases del medio, del buen contacto, etc, pero no son comparables con el sonido estándar en el aire. Tercero: porque la nomenclatura de intensidad en ultrasonoterapia nos conduce a conceptos erróneos y comparaciones con las ondas eléctricas, que nada tienen que ver en este caso. Cuarto: El parámetro de W/cm² realmente no es necesario para la fórmula de dosificación que propongo basada en los J/cm² de la superficie tratada. Ver fórmula más abajo. Quinto: El cociente de W/cm² puede ser importante considerarlo debido a los diferentes tamaños de los cabezales, a fin de mantener el concepto de densidad energético aunque se utilicen diferentes cabezales.
8. ¿Cómo propongo denominar al cociente de W/cm²? Simplemente: DENSIDAD DE POTENCIA DEL CABEZAL.
9. ¿Se le puede considerar como INTENSIDAD? Bueno . . .  Pero creo que con ello se tiende a mantener el viejo sistema de aplicar la ultrasonoterapia "de aquella manera" tan poco científica y se frena el avance hacia perfeccionamiento en la técnica de US.
10. A la hora de dosificar debe considerarse preferentemente el concepto de POTENCIA EFICAZ EMITIDA POR TODO EL CABEZAL, que procede del divisor de la fórmula de dosificación: [ W/cm2 * ERA * razón pulso:reposo ]. Concepto que ayudará a entender mejor la fórmula de dosificación

Sí procedería denominar INTENSIDAD ULTRASÓNICA al cociente entre potencia y superficie cuando se divide la potencia del cabezal en vatios entre una superficie cubierta por el haz, pero a varios centímetros de profundidad en los tejidos (a X distancia del cabezal), sin olvidar que esta superficie tiene que ir expresada en m²; sin embargo, la potencia que emerge por cada cm² del cabezal es un concepto diferente.

Fórmula de dosificación

Realmente la fórmula de dosificación parte de un concepto muy simple de la física:

Trabajo = potencia por tiempo

Potencia = trabajo entre tiempo (y la nuestra)

tiempo = Trabajo total  / Potencia eficaz de todo el cabezal

Procede recordar que:

• el tiempo tiene ir en segundos [s],
• el trabajo en Julios [J] coincidente con la energía aplicada al final de la sesión y
• la potencia en Vatios [W] o trabajo realizado justo en 1 s

Pero la técnica normalmente obliga a que:

• el tiempo lo ajustemos en minutos y habrá que convertirlo,
• que se disponen de diferentes tamaños de cabezales y ERAs,
• de la posibilidad de ajustar continuo y/o pulsado,
• que en alguna parte hay que incluir el tamaño de la zona tratada,
• y lo fundamental, ¿Cuánta energía pretendemos que resulte depositada en el paciente al final de la sesión, es decir, la dosis en J/cm²? Pero hay que decidirla antes de comenzar la aplicación
  

Así pues, Vayamos por partes:

¿A qué es igual el trabajo final en J? = J/cm² en la superficie tratada, por el área de tratamiento en cm² = a DOSIS por SUPERFICIE TRATADA = J/cm² * S en cm²

El numerador o dividendo de la ecuación ya está resuelto. Vayamos ahora con el denominador o divisor de la fórmula.

¿A qué es igual potencia eficaz de todo el cabezal? = DENSIDAD DE POTENCIA por ÁREA REAL DE EMISIÓN por RAZÓN PULSO:REPOSO = W/cm² * ERA * %

Si el equipo de US dispone de la opción entre ajustar vatios por centímetro cuadrado o vatios del cabezal, ya no es necesario incluir en la fórmula la densidad de potencia ni la ERA, únicamente procedería considerar si se trabaja en modo pulsado o continuo.

Así pues, la fórmula de Joule de la física con los tres términos fundamentales, desarrollada, resulta como sigue:

Siendo:

t = tiempo en segundos

J = Julios totales durante toda la sesión

W = potencia en vatios de todo el cabezal (potencia es el trabajo de 1 segundo)

J/cm² = Dosis en Julios que se pretenden depositar al final de la sesión en cada cm² de la zona tratada

S en cm² = superficie de la zona tratada

W/cm² = potencia en vatios emitida por cada cm² del cabezal

ERA = área real de emisión ultrasónica del cabezal en cm²

% = Corrección del factor de pulsado o continuo ajustado en la aplicación

Ya me gustaría proponer que la ERA se denominara ARE, pero está tan extendido el acrónimo anglosajón, que sería una guerra perdida.

No deben mezclarse las fórmulas genéricas que se aplican en la luz, radiofrecuencia y en el sonido estándar NO FOCALIZADOS (cuando se liberan en el medio en todas las direcciones); con las fórmulas usadas cuando se focalizan en haces muy direccionales y tendentes a mantener el paralelismo de sus ondas de emisión. Ver el trabajo sobre la Ley inversa del cuadrado de la distancia para la potencia lumínica.

Haz ultrasónico

Está formado por una zona cercana (de Fresnel)  una zona focal (con su punto focal) y una zona lejana (de Fraunhofer).

En la zona cercana, normalmente, el haz tiende a ser convergente

En el punto focal el haz puede llegar a tener un diámetro aproximado de la mitad de la ERA

En la zona lejana el haz diverge y pierde energía

Longitud focal es la distancia entre la superficie emisora del  cabezal y el punto focal

La zona focal está formada por parte de la cercana y de la lejana próximas al punto focal

El mayor efecto terapéutico se produce en la zona focal

La conversión de energía cinética en energía térmica se produce con mayor eficacia en la zona focal, o nódulo de máxima potencia, porque el diámetro del haz puede reducirse aproximadamente a la mitad del diámetro de la ERA.

El tamaño del cabezal, el BNR del cabezal, la frecuencia, la mayor o menor focalización del cabezal y la potencia ajustada; son factores que influyen en la distancia focal y en la mayor o menor penetración en los tejidos blandas.

La penetración ultrasónica en los tejidos blandos es muy alta. Otra cosa es su mayor efecto de conversión energética que suele darse cerca del cabezal.

Que la penetración sea de bastantes centímetros lo demuestra la ecografía, donde se utilizan potencias de entre 2 a 6 mW/cm², en doppler hasta 80 mW/cm², con frecuencias que oscilan entre 2 y 10 Mhz.

El cálculo del campo cercano es igual a:

Campo cercano = ERA / 4λ 

Siendo [ λ ] la longitud de onda que depende de dividir la velocidad en el medio entre la frecuencia.

La velocidad media de propagación en los tejidos blandos se considera de 1540 m/s

Si en el libro de electroterapia hubiera profundizado tanto como en este artículo, el libro tendría dos tomos; ya me sugirieron eliminar muchos párrafos y temas en la tercera edición para no complicar la electroterapia en exceso, pues es una de las críticas que se hacen de mí, "Rodríguez Martín ha complicado mucho la electroterapia". Personalmente pienso que si presumimos de científicos, hay que estar a la altura.