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Caratteristiche fisiche delle Onde d’Urto

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Nella figura accanto si può vedere come, per ogni singolo "colpo", si producano impulsi pressori con un fronte di salita rapidissimo (circa 10 miliardesimi di secondo), brevissimi tempi di salita e discesa dello spike (tra 2 e 5 milionesimi di secondo) e tempi complessivi di durata del ciclo d’onda inferiori a 10 millesimi di secondo.

Questi impulsi generano una forza meccanica diretta che può essere indirizzata sulle parti del corpo da trattare.

L’Onda d’Urto non va confusa con l’ onda ultrasonora che viene frequentemente utilizzata sia a scopo diagnostico (nell’ecografia), sia a scopo terapeutico (in terapia fisica negli ultrasuoni).

A differenza dell’onda ultrasonora, che ha un andamento sinusoidale, l’Onda d’Urto, come detto, ha un andamento ad impulso e valori di pressione generati molto più elevati, mediamente 1000 volte superiori (circa 500 bar contro 0,5 bar).

Quando le Onde d'Urto attraversano un fluido generano molteplici differenze pressorie che danno origine alla formazione di bolle di gas ed al fenomeno della "cavitazione" : durante la fase di pressione negativa, le forze di trazione possono generare la formazione di piccolissime bolle di gas (o microbubbles) nel mezzo liquido. Le microbubbles, al contatto con l'interfaccia, possono collassare in maniera asimmetrica, dando origine a microgetti d'acqua (i cosiddetti jet streams), con elevato potere lesivo per le superfici che ne vengono investite, potenzialmente in grado di forare la superficie stessa (vedi, per esempio, i fenomeni di erosione delle eliche delle navi).

In particolare, nel tessuto osseo è stata osservata una reazione di tipo osteogenetica ed una di tipo vascolare ( neo-angiogenesi ), mentre nei tessuti molli oltre ad una risposta vascolare si verifica anche un effetto antinfiammatorio ed antalgico.

L’ effetto antalgico immediato da inibizione dei nocicettori si associa poi ad un effetto sulle terminazioni nervose simpatiche vascolari che porta all'apertura del letto capillare di pertinenza con aumento del flusso locale, riassorbimento di peptidi ed altre sostanze dell'infiammazione con risultato antinfiammatorio.

Segue un processo di neo-angiogenesi che si ha per stimolazione diretta delle cellule endoteliali, provocate dal wash-out.

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Per consentire agli utilizzatori misurazioni attendibili e utili per la terapia e la ricerca, sono stati scelti, in accordo con tutti i produttori di apparecchiature ad onde d‘urto, i parametri più rappresentativi del campo acustico:

  • la Pressione, misurata in MPa (1 MPa = 10 bar = circa 10 atmosfere
  • la Densità di Flusso di Energia, misurata in mJ/mm2
  • l’Energia, misurata in mJ
  • le dimensioni x, y, z del Volume Focale, definite per convenzione al 50% della pressione massima (detta anche @ - 6 dB)  

La Pressione

L’andamento della pressione, dall’inizio alla fine dell’onda d’urto, determina i tempi caratteristici della curva Pressione/Tempo di ogni tipo di onda d’urto.

• Tempo di salita = 5 – 10 nanosecondi (1ns = 0.000000001s ovvero la miliardesima parte di un secondo)

• Durata dell’impulso di pressione positiva = 250 – 350 nanosecondi

• Fase di pressione negativa = 10/15% della Pressione positiva

Il Volume focale

L’energia dell’impulso deve essere focalizzata per essere applicata con precisione sul sito da trattare.

Viene comunemente definito il volume focale misurato @ - 6 dB, ovvero quel volume intorno al centro focale geometrico, entro il quale i valori di pressione sono compresi fra il 100% e il 50% della pressione massima.

Parametri fisici di riferimento

Le caratteristiche dei parametri così identificati, in accordo con tutti i produttori di apparecchiature ad onde d‘urto, sono i seguenti

la Durata , misurata in secondi deve essere breve: minore di 10 micro-secondi  

la Pressione di Picco , misurata in Mega-Pascal (1 MPa = 10 bar = circa 10 atmosfere deve essere:

• elevata: maggiore di 50 Mega-Pascal (maggiore di 500 atmosfere)

• con un rapido Innalzamento della Pressione: minore di 10 nano-secondi

l’Energia erogata , misurata in milli-Joule (mJ) deve essere focalizzata per poter essere applicata sulla porzione corporea da trattare. l’Energia erogata viene inoltre espressa in Densità di Flusso di Energia , misurata come energia trasmessa per unità di area in milli-Joule per millimetro-quadrato (mJ/mm2)

La Densità di Flusso di Energia

Il valore di Densità di Energia espresso in mJ/mm2 offre all’utilizzatore un parametro utile per mantenere sotto controllo la regolazione della pressione, ai fini di una sicurezza d’uso verso il paziente.

Dalle linee guida della Società Internazionale per la Terapia ad Onde d’Urto e da uno studio in particolare dalla bibliografia scientifica (J.D. Rompe et al. 1998) sono stati evidenziati i seguenti limiti, oltre i quali si possono verificare danni ai tessuti:

- da 0,04 a 0,28 mJ/mm2

costituisce il range di trattamento dei tessuti molli o muscolo-tendinei;

- oltre 0,28 mJ/mm2

si possono verificare danni ai tessuti muscolo-tendinei;

- fino a 0,5 mJ/mm2

è possibile trattare il tessuto osseo (pseudoartrosi, ritardi di consolidazione ecc.);

- oltre 0,5 - 0,6 mJ/mm2

per tutti i tessuti si possono verificare fenomeni di morte cellulare;

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