Ondas de choque: Principios físicosVolar por debajo de la velocidad del sonido. 1224 Km/h . Volar...
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Antoni Morral Fernández
Facultat de Ciències de la Salut Blanquerna.
Universitat Ramon Llull. Barcelona.
Ondas de choque:
Principios físicos
Facultat de Ciències de la Salut Blanquerna.
Universitat Ramon Llull. Barcelona.
Santa Perpètua de Mogoda
Inicio: Año 1999
Cambio de Paradigma
Ondas de Choque
Modelo mecánico
Modelo biológico
2 2 DESTRUIR
ROMPER
HACER PEDAZOS
Extracorporeal shock wave therapy ( ESWT )
Effective in the destruction of kidney stones
Chaussy C, Schmiedt E, Jocham D, Brendl W, Forssmann B, Walther V.
First clinical experience with extracorporeally
induced destruction of kidney stones by shock waves.
J Urol. 1982 Mar;127(3):417-20
“Disintegration of kidney
stones by shock waves seems
to be a promising form of
treatment that
reduces the need for surgery”.
Chaussy C, Brendel W, Schmiedt E. Extracorporeally induced destruction of
kidney stones by shock waves. Lancet. 1980 Dec 13;2(8207):1265-8.
Haupt G, Haupt A, Ekkernkamp A, Gerety B, Chvapil M.
Influence of shock waves on fracture healing.
Urology. 1992 Jun;39(6):529-32.
Loew M, Jurgowski W, Thomsen M.
[Effect of extracorporeal shockwave therapy on
tendinosis calcarea of the shoulder. A preliminary report].
Urologe A. 1995 Jan;34(1):49-53. German.
Military Medical Academy,
Sofia, Bulgaria.
Valchanou VD, Michailov P.
High energy shock waves in the treatment of delayed and
nonunion of fractures. Int Orthop. 1991;15(3):181-4.
1 MPa = 10 bar
Rassweiler JJ, Knoll T, Köhrmann KU,.
Shock wave technology and application: an update. Eur Urol.
2011 May;59(5):784-96.Review.
A shock wave is an acoustic pulse, with a high peak
pressure and a short life cycle.
Shock wave. Physical characteristics
Unidades de presión:
1Pa = 1 N/m2
1 Bar = 105 P
1Atm = 1,013 Bar
1 Atm = 760 mmHg
1MPa = 10 Atm
Volar por debajo de la velocidad del sonido. 1224 Km/h
Volar por encima de la velocidad del sonido. 1224 Km/h
Mach 1
www.ismst.com
Match 25
Methods of shock wave generation
electrohydraulic Piezoelectric Electromagnetic Pneumatic
Ogden JA, Tóth-Kischkat A, Schultheiss R
Principles of shock wave therapy. Clin Orthop Relat Res. 2001 Jun;(387):8-17.
Unfocused extracorporeal shock wave therapy,
(electrohydraulic). Parabolic Reflector
Electrohidráulica
Piezo-eléctrica
Electromagnetic
Shock Wave Characteristics
• High peak pressure
• Steep rise
• Short time duration
• Low tensile wave components
Pre
ssure
Time
≈100 MPa (= 1000 bar)
≈10ns
≈300 ns
≈ 10 MPa
P(t)
dttp
c
AE )(2
time
pre
ssu
re
100%
p(t)
p2(t)
Energy of Shock Waves
(mJ)
dttp
cAE )(
1 2
Energy per Area
(mJ/mm2)
Energy Flux Density
Large Area,
Energy per Area
Small Area,
Energy Flux Density, ED (mJ/mm2)
High ED
Low ED
Wess 2008
1. Efectos directos sobre las zonas
con cambios de densidad
2. Cavitación
Efectos físicos producidos por ESWT.
Gerdesmeyer L, Maier M, Haake M, Schmitz C
Physical-technical principles of extracorporeal shockwave therapy
Orthopade. 2002 Jul;31(7):610-7
1. Efectos directos sobre
las zonas con cambios
de densidad
Reflexión y refracción
Dagrau F, Rénier M, Marchiano R, Coulouvrat F. Acoustic shock wave propagation
in a heterogeneous medium: a numerical simulation beyond the parabolic
approximation. J Acoust Soc Am. 2011 Jul;130(1):20-32.
CAVITACIÓN
ESWT. Physical characteristics
Rassweiler JJ, Knoll T, Köhrmann KU, McAteer JA, Chaussy C.
Shock wave technology and application: an update. Eur Urol.
2011 May;59(5):784-96. Epub 2011 Feb 23. Review.
1 MPa = 10 bar
“Biological tissues may be more sensitive to negative pressure
than positive pressures.”
Ogden JA, Tóth-Kischkat A, Schultheiss R
Principles of shock wave therapy.
Clin Orthop Relat Res. 2001 Jun;(387):8-17.
Cavitation Bubbles
Pishchalnikov YA, Williams JC, McAteer JA. Bubble proliferation in the
cavitation field of a shock wave lithotripter. J Acoust Soc Am. 2011
Aug;130(2):EL87-93.
Mecanismos de acción:
1.- Efecto directo: P+ A + dif. Densidad + reflexión
Fuerzas que actuan sobre la resistencia elástica de las zonas límite.
2.- Efecto indirecto: P- Cavitación
Kobayashi K, Kodama T, Takahira H. Shock wave-bubble interaction near
soft and rigid boundaries during lithotripsy: numerical analysis by the
improved ghost fluid method. Phys Med Biol. 2011 Oct 7;56(19):6421-40.
Generador de Ondas de Choque
Radiales (rESWT)
1999
Radial ESWT
1. Focus
Focalizada Radial
Focus
Diferencias
hard shockwave soft shockwave
2. Focus
Lohrer H, Nauck T, Dorn-Lange NV, Schöll J, Vester JC.
Comparison of radial versus focused extracorporeal shock waves in
plantar fasciitis using functional measures.
Foot Ankle Int 2010 Jan;31(1):1-9.
Densidad de flujo energético:
Cantidad de energía transmitida por un impulso en una superficie de 1 mm2 .
Unidades ED: mJ / mm2
Clasificación de las ondas de choque
según la densidad energética aplicada
Baja energía: < 0,2 mJ / mm²
Energía media: 0,2 - 0,4 mJ / mm²
Alta energía: > 0,4 mJ / mm²
Gerdesmeyer L, Maier M, Haake M, Schmitz C
Physical-technical principles of extracorporeal shockwave therapy
Orthopade. 2002 Jul;31(7):610-7
Densidad energética
& objetivos terapéuticos
Pain Therapy
mJ/mm2
Lithotripsy
Osteotherapy
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Repair Potential of cells
low medium high
Source: Rompe,‘‘Extrakorporale Stosswellentherapie“
Energy flow density
Mecanotransducción
Jaalouk DE, Lammerding J. Mechanotransduction gone awry.
Nat Rev Mol CellBiol. 2009 Jan;10(1):63-73. Review.
Force transmission between
the extracellular matrix (ECM) and the nucleus
Jaalouk DE, Lammerding J. Mechanotransduction gone awry.
Nat Rev Mol CellBiol. 2009 Jan;10(1):63-73. Review.