Todo sobre el ultrasonido terapéutico, aplicaciones, indicaciones y contraindicaciones

El ultrasonido terapéutico (1) ha sido parte de la práctica clínica aproximadamente desde la década de los 50 y todavía su aplicación sigue en vigor. Existen diversos tipos de máquinas de ultrasonido terapéutico, desde pequeños dispositivos portátiles hasta máquinas multimodales que incluyen al ultrasonido como una de las opciones disponibles.

Energía del ultrasonido terapéutico

El ultrasonido (US) (2) es una forma de energía mecánica, sin embargo siempre solemos colocarlo en el grupo de agentes electrofísicos. A frecuencias crecientes las vibraciones mecánicas se conocen como energía sonora. El rango normal de percepción del sonido humano es de 16Hz hasta aproximadamente 15-20.000 Hz. Más allá de este límite superior, las vibraciones mecánicas se conocen como ultrasonido. Las frecuencias típicamente utilizadas del ultrasonido terapéutico van entre 1,0 y 3,0 MHz (1 MHz = 1 millón de ciclos por segundo).

Las ondas sonoras son ondas longitudinales que presentan áreas de compresión y rarefacción (disminuyen la densidad de un cuerpo gaseoso). Por lo tanto, cuando las partículas de un material se exponen a una onda sonora, estas partículas oscilarán generando calor; esto explica los cambios térmicos producidos en los tejidos por el ultrasonido terapéutico. Cuando la onda del ultrasonido pasa a través de los tejidos, los niveles de energía dentro de la onda disminuirán a medida que la energía se transfiere al material.

Ondas del ultrasonido terapéutico

A continuación os presento las características de las ondas del ultrasonido terapéutico (3):

Frecuencia: se refiere al número de veces que una partícula experimenta un ciclo completo de compresión/refracción durante 1 segundo.

Longitud de onda: es la distancia que alcanza la onda en un medio en particular. En un tejido promedio, la frecuencia de 1 MHz alcanzará 1,5 mm de profundidad y la frecuencia de 3 MHz alcanzará 0,5 mm de profundidad.

Velocidad: se refiere a la velocidad a la que la onda viaja a través del medio. En una solución salina, la velocidad del ultrasonido terapéutico es de aproximadamente 1500 metros por segundo, comparado con una velocidad de 350 metros por segundo en el aire (las ondas sonoras pueden viajar más rápido en un medio más denso). Se cree que en la mayoría de los tejidos, la velocidad del ultrasonido es similar a la de la solución salina.

Características del haz del ultrasonido terapéutico

El haz de ultrasonido terapéutico no es uniforme y cambia en su naturaleza dependiendo de la distancia desde el transductor o cabezal. El haz del ultrasonido más cercano al cabezal se llama campo cercano, campo de interferencia o zona de Fresnel. El comportamiento del ultrasonido en este campo presenta áreas de interferencia significativa ya que en ciertas partes de este campo la energía del ultrasonido puede ser mucho mayor a la colocada en la máquina (posiblemente tanto como 12 a 15 veces mayor).

Más allá de este límite se encuentra el campo lejano o la zona de Fraunhofer. En este campo, el haz del ultrasonido es más uniforme, menos divergente y los "puntos calientes" observados en el campo cercano no son significativos.

Un indicador de calidad para los aplicadores (transductores o cabezales) de ultrasonido terapéutico es un valor atribuido a la relación de no uniformidad del haz (BNR: beam nonuniformity ratio) ya que indica la interferencia del campo cercano describiendo numéricamente la relación entre los picos de intensidad y la intensidad media. Para la mayoría de los aplicadores, la BNR va de 4 a 6 (es decir, que la intensidad del pico será 4 o 6 veces mayor que la intensidad media). Se considera inapropiado usar un dispositivo con un valor BNR de 8 o más.

Transmisión del ultrasonido terapéutico a través de los tejidos

Todos los tejidos presentarán una impedancia (resistencia aparente) al paso de las ondas sonoras. La impedancia específica de un tejido se determinará por su densidad y elasticidad. Para que la transmisión de energía sea máxima, la impedancia de los dos medios debe ser lo más parecida posible. Claramente en el caso del ultrasonido terapéutico cuya energía debe pasar de la máquina hacia diferentes tejidos, esta igualdad de impedancia es difícil de lograr.

Por lo tanto, cuanto mayor sea la diferencia de impedancia mayor será la divergencia que se producirá, y por lo tanto, la energía transferida será menor. La diferencia de impedancia es mayor para la interfaz acero/aire, que es la primera que el ultrasonido terapéutico tiene que superar para alcanzar los tejidos.

Para minimizar esta diferencia se tiene que utilizar un medio de acoplamiento adecuado. Los medios de acoplamiento utilizados en este contexto incluyen agua, diversos aceites, cremas y geles. Idealmente, estos medios de acoplamiento deben tener las siguientes características: ser fluidos para llenar todos los espacios disponibles, ser relativamente viscosos para que permanezcan en su lugar, poseer una impedancia apropiada para los medios que conecta y deben permitir la transmisión del ultrasonido con una mínima absorción, atenuación o perturbación. En la actualidad, los medios basados en gel son preferibles a los aceites y cremas. El agua es un medio eficaz y puede utilizarse como alternativa, pero claramente no cumple los criterios anteriormente mencionados en términos de su viscosidad.

Contaminación de las fuentes de gel y de los cabezales del ultrasonido terapéutico

Entre paciente y paciente, los cabezales del ultrasonido deben limpiarse con alcohol (no sólo quitarle los restos de gel con un pañuelo descartable, como comúnmente se suele hacer) para minimizar la posible transmisión de agentes microbianos entre pacientes.

Diversas investigaciones arrojaron que a nivel mundial aproximadamente el 50% de las botellas de gel están contaminadas, algunas de las cuales fueron positivas para infecciones por estafilococo resistente a la meticilina (SARM). Mientras que el 35% de los cabezales de tratamiento también indicaron contaminación, aunque ninguno con SARM. Sin embargo, sólo con utilizar técnicas adecuadas de desinfección –como el alcohol– estos niveles de contaminación se ven reducidos significativamente.

Absorción y atenuación del ultrasonido terapéutico

La absorción de energía del ultrasonido terapéutico sigue un patrón exponencial, es decir, los tejidos superficiales absorben más energía que los tejidos profundos. Para que la energía tenga un efecto debe ser absorbida, por lo tanto esto debe ser considerado en relación con las dosificaciones del ultrasonido para lograr ciertos efectos.

Según Hoogland, la energía del ultrasonido terapéutico (dependiendo del tejido) alcanza aproximadamente las siguientes profundidades:

• Tejido muscular: 1 MHz = 9 mm; 3 MHz = 3 mm
• Tejido graso: 1 MHz = 50 mm; 3 MHz = 16,5 mm
• Tendón: 1 MHz = 6,2 mm; 3 MHz = 2 mm

Como es difícil, si no imposible, conocer el grosor de cada una de estas capas en cada uno de los pacientes, se emplean profundidades promedias para cada frecuencia: 1 MHz = 4 cm; 3 MHz = 2 cm. Sin embargo, algunas investigaciones sugieren que en el entorno clínico, la energía del ultrasonido terapéutico puede alcanzar profundidades significativamente menores.

Como la penetración (o transmisión) del ultrasonido no es la misma en cada tipo de tejido, es evidente que algunos tejidos son capaces de absorber la energía en mayor proporción que otros. Generalmente, los tejidos con alto contenido de proteínas absorben la energía del ultrasonido en mayor medida, por lo tanto, los tejidos con alto contenido de agua y poca cantidad de proteínas absorben poca energía (por ejemplo, sangre y grasa), mientras que los tejidos con un alto contenido de proteínas y baja cantidad de agua absorberán la energía del ultrasonido más eficientemente.

En términos de práctica clínica, los tejidos que absorben más energía son aquellos con alto contenido de colágeno (ligamentos, tendones, fascia, cápsula articular, tejido cicatrizal). La aplicación del ultrasonido terapéutico a los tejidos con una baja capacidad de absorción de energía es menos probable que sea eficaz que la aplicación de la energía en un material de mayor absorción.

Ultrasonido terapéutico pulsado

La mayoría de las máquinas de ultrasonido ofrecen la producción de energía de forma pulsada, y para muchos clínicos, este modo de tratamiento es preferible. Hasta hace poco, la duración del impulso (el tiempo durante el cual la máquina estaba encendida) era casi exclusivamente de 2 ms (milésimas de segundo) con un período de apagado variable. Ahora algunas máquinas ofrecen mayor variabilidad de estos tiempos.

Las típicas relaciones de pulso son 1:1 y 1:4, aunque hay otras disponibles. En el modo 1:1, la máquina ofrece una salida de 2 ms seguida de 2 ms de reposo. En el modo 1:4, la salida es de 2 ms seguida por un período de descanso de 8 ms. Los efectos del ultrasonido pulsado están bien documentados, este tipo de modalidad es preferible especialmente en el tratamiento de las lesiones más agudas.

Efectos térmicos y no térmicos del ultrasonido terapéutico

Uno de los efectos terapéuticos para los que se ha utilizado el ultrasonido es para la cicatrización del tejido. Entre otras cosas, la aplicación de ultrasonido terapéutico en tejidos lesionados acelera la tasa de curación y mejora la calidad de la reparación. Los efectos terapéuticos del ultrasonido terapéutico se dividen generalmente en térmicos y no térmicos.

Efectos térmicos del ultrasonido terapéutico:

En el modo térmico, el ultrasonido terapéutico será más eficaz para calentar los tejidos densos de colágenos. Sin embargo, requerirá una intensidad relativamente alta, preferiblemente en modo continuo, para conseguir este efecto.

Es demasiado simplista suponer que con una aplicación de ultrasonido terapéutico habrá efectos térmicos o no térmicos. Es casi inevitable que ambos se produzcan, pero también es razonable argumentar que el efecto dominante estará influenciado por los parámetros de tratamiento, especialmente el modo de aplicación, es decir, pulsado o continuo.

Los efectos térmicos del ultrasonido terapéutico pueden utilizarse para elevar selectivamente la temperatura de determinados tejidos. Entre los tejidos más efectivamente calentados están el periostio, los tejidos colágenos (ligamentos, tendones y fascia) y los músculos fibrosados.

Si la temperatura de los tejidos lesionados se eleva a 40-45 °C, entonces se producirá una hiperemia, cuyo efecto será terapéutico. Además, se piensa que las temperaturas en este rango ayudan a iniciar la resolución de estados inflamatorios crónicos. Sin embargo, actualmente, la mayoría de las investigaciones atribuyen una mayor importancia a los efectos no térmicos del ultrasonido terapéutico.

Efectos no térmicos del ultrasonido terapéutico:

Los efectos no térmicos del ultrasonido terapéutico se atribuyen principalmente a una combinación de los efectos de la cavitación y de la transmisión acústica.

La cavitación, en su sentido más simple, se refiere a la formación de burbujas llenas de gas dentro de los tejidos y fluidos corporales. Hay 2 tipos de cavitaciones: estables e inestables, que tienen efectos muy diferentes. La cavitación estable es la formación y crecimiento de las burbujas por acumulación de gas disuelto en el medio, parece ocurrir a dosis terapéuticas del ultrasonido. La cavitación inestable es la formación de burbujas en el momento de menor presión del ciclo del ultrasonido, por lo tanto, estas burbujas colapsan muy rápidamente liberando una gran cantidad de energía que es perjudicial para los tejidos. En la actualidad no hay evidencia que sugiera que este fenómeno se produce a niveles terapéuticos –si se utiliza una buena técnica.

La transmisión acústica se describe como un remolino –a pequeña escala– de fluidos cerca de una estructura vibrante tal como la superficie de una burbuja de gas de cavitación estable y membranas celulares. Se sabe que este fenómeno afecta las velocidades de difusión y la permeabilidad de la membrana celular. La permeabilidad de los iones de sodio se altera dando lugar a cambios en el potencial de la membrana celular. El transporte de iones de calcio se modifica, lo que a su vez conduce a una alteración en los mecanismos de control enzimático de diversos procesos metabólicos, especialmente a la síntesis de proteínas y secreciones celulares.

El resultado combinado de estos efectos es que la membrana celular se "excita" aumentando así los niveles de actividad de la célula entera. La energía del ultrasonido terapéutico actúa como un desencadenante de este proceso, pero es el aumento de la actividad celular la que es en efecto responsable de los beneficios terapéuticos de la modalidad no térmica del ultrasonido.

Aplicación de ultrasonido terapéutico en relación con la reparación de tejidos

El proceso de reparación tisular es una cascada compleja de eventos –mediados químicamente– que conducen a la producción de tejido cicatricial, material eficaz para restaurar la continuidad del tejido dañado. Las diversas fases de la reparación tisular pueden ser divididas en: sangrado, inflamación, proliferación y remodelación. Sin embargo, esta división es casi arbitraria en el sentido de que, desde una perspectiva de la anatomía y fisiología tisular estos eventos ocurren de manera continua.

Fase de inflamación:

Durante la fase inflamatoria, el ultrasonido terapéutico tiene un efecto estimulante sobre los mastocitos, plaquetas, macrófagos y glóbulos blancos con funciones fagocíticas. Por ejemplo, en esta fase la aplicación de ultrasonido induce la desgranulación de los mastocitos provocando la liberación de ácido araquidónico, que en sí mismo es un precursor para la síntesis de prostaglandinas y leucotreina –que actúan como mediadores inflamatorios.

Al incrementar la actividad de estas células, la influencia global del ultrasonido terapéutico es ciertamente proinflamatorio en lugar de antiinflamatorio. Sin embargo, el beneficio de este modo de acción no es “aumentar” la respuesta inflamatoria como tal (aunque si se aplica con una intensidad demasiado alta en esta etapa, es un posible resultado), sino más bien actuar como un "optimizador inflamatorio" ya que la respuesta inflamatoria es esencial para la reparación eficaz del tejido y cuanto más eficientemente pueda completarse este proceso, más eficazmente el tejido puede progresar a la siguiente fase (proliferación).

Empleado a una dosis de tratamiento apropiada, con parámetros óptimos de tratamiento (intensidad, pulsación y tiempo), el beneficio del ultrasonido terapéutico es hacer lo más eficiente posible la fase de reparación más temprana, y por lo tanto promover toda la cascada de curación. Para los tejidos en los que hay una reacción inflamatoria, pero en la que no hay reparación, el ultrasonido promueve la resolución normal de los eventos inflamatorios y, por lo tanto, resuelve el “problema”. Naturalmente, esto se logrará más eficazmente en los tejidos densos de colágeno.

Fase de proliferación:

Durante la fase proliferativa (producción de cicatrices), el ultrasonido terapéutico también tiene un efecto estimulante celular en los fibroblastos, las células endoteliales y los miofibroblastos. Estas células están normalmente activas durante la producción de cicatrices, por lo tanto, el ultrasonido es no cambia la fase proliferativa normal, pero maximiza su eficacia produciendo el tejido cicatricial requerido de una manera óptima. Diversos estudios demostraron que dosis bajas de ultrasonido pulsado aumentan la síntesis de proteínas y colágeno.

Fase de remodelación:

Durante la fase de remodelación la cicatriz –un tanto genérica que se produce en las etapas iniciales– es refinada de tal manera que adopta las características funcionales del tejido que se está reparando. Una cicatriz en un ligamento no se convertirá en ligamento, pero se comportará más como un tejido ligamentoso.

Esto se logra mediante una serie de procesos relacionados con la orientación de las fibras de colágeno de la cicatriz en desarrollo y con la transformación del colágeno predominante tipo III a un colágeno de tipo I más dominante. El proceso de remodelación no es ciertamente una fase de corta duración –diversas investigaciones han demostrado que puede durar un año o más– sin embargo, es un componente esencial para obtener una reparación de tejido de calidad.

La aplicación de ultrasonido terapéutico puede influir en la remodelación del tejido cicatricial mejorando la orientación apropiada de las fibras de colágeno recién formadas y también promueve la transformación del colágeno tipo III a tipo I aumentando así la resistencia a la tracción y la movilidad de la cicatriz.

Contraindicaciones del ultrasonido terapéutico

Como todo agente físico y técnica terapéutica, el ultrasonido también tiene sus contraindicaciones las cuales especifico a continuación:

• Durante el embarazo no aplique ultrasonido cerca del útero.
• No coloque ultrasonido sobre tejido canceroso.
• Evite aplicar ultrasonido en tejidos en fase de sangrado o en los cuales podría esperarse esta fase.
• No coloque ultrasonido sobre anomalías vasculares significativas incluyendo trombosis venosa profunda, embolia y arteriosclerosis severa.
• Pacientes con hemofilia.
• Aplicaciones sobre los ojos, sobre el ganglio cervicotorácico, en el área cardíaca en pacientes con enfermedad cardíaca avanzada o con marcapasos, en las gónadas o en las epífisis de crecimiento activas en los niños.

Precauciones del ultrasonido terapéutico

Para evitar cualquier efecto adverso, os recomiendo lo siguiente:

• Utilice siempre la intensidad más baja que produzca una respuesta terapéutica.
• Asegúrese de mover el cabezal o transducer durante todo el tratamiento.
• Sé precavido al momento de aplicar el ultrasonido en las proximidades de un marcapasos u otro dispositivo electrónico implantado.
• Evita colocar ultrasonido continuo sobre los implantes metálicos.

Referencias Bibliográficas