Ultrasound therapy

Ultrasound therapy adalah suatu terapi dengan menggunakan getaran mekanik gelombang suara dengan frekuensi lebih dari 20.000 Hz. Yang digunakan dalam Fisioterapi adalah 0,5-5 MHz dengan tujuan untuk menimbulkan efek terapeutik melalui proses tertentu. Fisioterapi  memiliki tanggung jawab di dalam kesehatan gerak fungsional sebagai bagian integral dari pelayanan kesehatan. Dalam pelaksanaan di pergunakan berbagai metodologi intervensi fisioterapi, termasuk penggunaan stesor-stesor fisis didalam rangkaian modalitas fisioterapi.Modalitas fisioterapi memiliki berbagai macam atau jenis, yang salah satunya ialah ultra sonik.

Gelombang ini dapat di kelompokkan menurut fungsinya dengan frekwensi dan intensitas masing-masing (Lehmaun 1990)

Untuk diagnostik	frekwensi	intensitas
echocardiography	5 M Hz	3,4 mW/cm²
echophalography	5 M Hz	3,4 mW/cm²
doppler blood flow	5 s.d 10 M Hz	203 m/W/cm²
obstretical  doopler	2,25 M Hz	6,3 m/W/cm²
untuk surgical / bedah
gallostone ablation	0,01 M Hz	20 s.d 100 W/cm²
untuk terapetik
physical medicine & rehabilitation	0,75 s.d 3 M Hz	0.1 s.d 5 W/cm²

1. Prinsip Kerja Ultrasound

a. Efektif Radiating Area (ERA)

Permukaan tranduser tidak semuanya memancarkan gelombang ultrasound melainkan hanya permukaan tertentu yang disebut efektif radiating area.Oleh sebab itu ERA merupakan tolak ukur yang tentu dalam penentuan dosis.Sifat bekas gelombang Ultrasound.Sifat berkas gelombang ultrasound dibedakan atas dua bagian yaitu :

Area Convergensi, ciri-cirinya adalah :

1) Terjadi gejala interferensi pada daerah yang tidak homogen pada berkas tersebut sehingga timbul variasi intensitas yang besar yang disebut dengan intensity peaks sedangkan gejala interferensi yang tidak homogen disebut Beams Non Uniformity Ratio (BNR). BNR tidak bisa dihilangkan sama sekali. Nilai normalnya adalah 4 sampai 6 kali intensity peaks

2) Bentuk berkasnya convergensi dimana panjang area convergensi ditentukan oleh diameter tranduser

3) Penyebaran berkasnya lebih terpusat, hal ini juga tergantung pada frekuensi dan diameter tranduser, dimana bila frekuensi tinggi maka panjang area convergensi akan panjang demikian pula jika tranduser besar maka area konvergensi semakin panjang

Area Divergensi, ciri-cirinya adalah :

1) Tidak terjadi gejala interferensi yang menyebabkan berkas gelombang sama

2) Berkas gelombang yang menyebar

b. Fenomena fisik yang terjadi pada ultrasound

1) Bentuk Gelombang

Bentuk gelombang ultrasound adalah longitudinal yang memerlukan medium yang elastis sebagai media perlambatan.Setiap medium elastis kecuali yang hampa udara. Gelombang elastis longitudinal menyebabkan kompresi dan ekspansi medium pada jarak separuh gelombang yang menyebabkan variasi tekanan pada medium

2) Refleksi atau pemantulan

Refleksi atau pemantulan terjadi bila gelombang ultrasound melalui dua media yang berbeda.Banyaknya energi yang dipantulkan tergantung independence acuistik spesifik dari berbagai media.

Karena faktor pemantulan gelombang pada permukaan media, maka energi paling besar pada jaringan interface.

3) Penyebaran Gelombang ultrasound

Penyebaran gelombang ultrasound atau divergensi dalam tubuh timbul karena adanya divergen dan adanya refleksi. Di dalam jaringan bundel ultrasound dapat menyebar oleh karena adanya refleksi sehingga timbul efek-efek di luar daerah pancaran bundel ultrasound

4) Penyerapan dan Penetrasi Ultrasound

Jika gelombang ultrasound masuk ke dalam jaringan maka efek yang diharapkan adalah efek biologis. Oleh karena adanya penyerapan tersebut maka semakin dalam gelombang ultrasound masuk dan intensitasnya semakin berkurang

Gelombang ultrasound diserap oleh jaringan dalam berbagai ukuran tergantung pada frekuensi, frekuensi rendah penyerapannya lebih sedikit dibandingkan dengan frekuensi tinggi.Jadi ada ketergantungan antara frekuensi, penyerapan dan kedalaman efek dari gelombang ultrasound.Disamping itu refleksi, koefisien penyebaran menentukan penyebarluasan ultrasound di dalam jaringan tubuh.

Tabel 1. Koefisien Penyerapan pada Frekuensi 1 MHz dan 3 MHz

Medium	Frek. 1 MHz	Frek. 3 MHz
Darah Pembuluh darah Tulang Kulit Tulang rawan Udara Tendon Otot Lemak Air (20°C) Serabut saraf	0,028 0,4 3,22 0,62 1,16 2,27 1,12 0,76 0,28 0,14 0,0006 0,2	0,084 1,2 - 1,86 3,48 8,28 3,38 2,28 0,84 0,42 0,0018 0,6

Dari tabel di atas, nampak ada dua nilai absorbsi di dalam jaringan otot.Adanya perbedaan yang penting disini adalah karena arah dari bundel ultrasound terhadap jaringan otot.Pertama, jika bundel ultrasound jatuh secara tegak lurus terhadap jaringan otot.Kedua, jika bundel ultrasound berjalan sejajar dengan jaringan otot.Pada keadaan yang kedua nilai absorbsinya hampir tiga kali lebih kecil.Sebuah satuan yang lebih praktis dalam hal penyebaran adalah Half Value Depth atau jarak nilai setengah (HVD).Yang dimaksud jarak nilai setengah adalah jarak dimana intensitas dari ultrasound dalam suatu media tertentu tinggal separuh.Jarak nilai setengah ini ditentukan koefisien penyerapan.

Tabel 2. Jarak Nilai Setengah Pada Beberapa Medium

Medium	Frek. 1 MHz	Frek. 3 MHz
Tulang Kulit Tulang rawan Udara Tendon Otot Lemak Air (200C)	2,1 mm 11,1 mm 6 m 2,5 mm 2,5 mm 9 mm 24,6 mm 50 mm 11500 mm	- 4 mm 2 mm 0,8 mm 0,8 mm 3 mm 16,5 mm 16,5 mm 3833,3 mm

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa banyaknya energi ultrasound diserap dalam jaringan tendon dan jaringan tulang rawan. Penetrasi terdalam, dimana efek terapeutik masih bisa kita harapkan dinyatakan dalam istilah “Penetration Depth” adalah merupakan suatu titik dimana intensitas ultrasound yang diberikan masih tersisa 10%

5) Pembiasan

Pembiasan gelombang ultrasound ditentukan oleh nilai indeks tiap-tiap media pada jaringan, dimana indeks bias ditentukan oleh kecepatan gelombang ultrasound pada tiap-tiap medium. Nilai indeks bias (n) = 1 berarti tiap pembiasan sedangkan nilai indeks bias lebih dari 1 berarti pembiasan mendekati garis normal dan jika indeks bias kurang dari 1 berarti pembiasan menjauhi garis normal. Besarnya pembiasan ditentukan oleh sudut datang dan kecepatan gelombang suara pada media yang dilaluinya.

6) Coupling Media

Untuk dapat meneruskan gelombang ultrasound ke dalam jaringan tubuh maka dibutuhkan suatu medium yang berada antar tranduser dan permukaan tubuh yang akan di ultrasound. Adapun ciri-ciri coupling media yang baik pada penggunaan ultrasound secara umum adalah:

a) Bersih dan steril

b) Tidak terlalu cair kecuali metode under water

c) Tidak terlalu cepat diserap oleh kulit

d) Transparansi

e) Mudah dibersihkan

2.  Generator dan Cara kerja Ultra Sonik

Mesin Ultrasoud Cara kerja dari mesin ultrasound hampir sama dengan mesin SWD yang terdiri dari sirkuit primer dan sirkuit sekunder. Sirkuit primer : Generator frekuensi tinggi dan membangkitkan aruslistrik yang juga berfrekuensi tinggi. Sirkuit primer dihubungkan ke treatment head yang disebut sirkuit sekunder. Frrekuensi antara sirkuit primer dan sekunder harus sama. Jadi ketebalan dari piezoelektrik harus sesuai dgn frekuensi sirkuit primer.

Pesawat ultra sonik merupakan suatu generator yang menghasilkan arus bolak balik berfrekwensi tinggi (high frequency alternating current) yang mencapai 0,75 s.d 3 MHz. Arus ini berjalan menembus kabel koaksial pada transducer yang kemudian di konversikan menjadi vibrasi oleh adanya efek piezoelektrik.

Efek piezoelektrik ini pertama kali diperkenalkan oleh Pierre dan Jacques Curie (1880), yang di peroleh dari vibrasi kristal quartz atau dari produk sintetis kristal keramik berupa barium titanate maupun lead zirconate titanate.

Kristal ini dibentuk dengan ketebalan 2-3 mm melingkar sesuai dengan axis elektrik, kemudian dieratkan pada bagian dalam permukaan tranducer. Saat di aliri arus atau beda potensial, kristal ini akan mengalami vibrasi baik secara kompresi maupun ekspansi dengan frekwensi sama dengan sinyal elektrik yang datang. Umumnya frekwensi yang di hasilkan oleh generator adalah 1 dan 3 MHz.

3.      Penyebaran efek ultra sonik dalam jaringan

Efek penyebaran ultra sonik dalam jaringan bergantung pada:

1) Kedalaman penetrasi

Kedalaman penetrasi tergantung pada absorpsi dan penyebaran pancaran ultra sonik selama dalam jaringan.

2). Absorpsi (absorpation)

Merupakan penerimaan panas yang di konversikan dari energi akustik  

oleh adanya penyebaran ultra sonik dalam jaringan. Menurut Michloyitz, 1990 absopsi ultra sonik berkaitan dengan kandungan protein dalam jaringan.

Tissue type	Attenuation	Protein content
bone	96% per cm	20-25%
cartilago	68% per cm
tendon	59% per cm
skin	39% per cm
blood vessel	32% per cm	15-20%
muscle	24% per cm	10-15%
fat	13% per cm
blood	3% per cm

Beberapa jaringan yang dapat di berikan ultra sonik :

Superficial bone                           peripheal nerves

Joint capsules                               myofacial interface

Tendon                                          cells membranes

Scar tissue

Ultra sonik frekwensi tinggi (3 MHz) akan lebih mudah di absorpsi dari pada yang berfrekwensi rendah (1 MHz), (wadsworth, chanmugam, 1988)

3). Penyebaran (scattering)

Merupakan penyebaran secara refleksi maupun refraksi ultra sonik dari permukaan tak beraturan atau inhomogenitas kedalam jaringan.

4. Frekwensi

Frekwensi ultra sonik merupakan jumlah iscilasi gelombang suara yang dicapai dalam waktu satu detik yang dinyatakan dengan megahertz (MHz).Umumnya frekwensi yang di pergunakan dalam terapi ultra sonik adalah 1 dan 3 MHz.

·         untuk kasus pada kondisi subakut, waktu 3 menit, pengulangan 1x1hari, sehari 10x

·         Untuk kasus pada kondisi kronik, waktu 5-10 menit, pengulangan 1x1 hari atau 1x2 hari

5. Intensitas

Merupakan rata-rata energi yang dipancarkan tiap unit area, dan dinyatakan dalam watt per sentimeter persegi (W/cm²).sedangkan power ialah total output dari tranducer yang dinyatakan dalam watt (W).

                       Total power output (watts)

Intensitas =  _________________________

                       ERA pada transducer (cm²)

Umumnya intensitas untuk terapi ultra sonik ini berkisar antara 0 s.d 5 W/cm².namun yang sering di pergunakan dalam klinik berkisar antara 0,5 s.d 2 W/cm². agar diperhatikan bahwa pemberian ultra sonik dengan intensitas tinggi dapat mengakibatkan terjadinya unstable cavitation ataupun mikrotrauma jaringan.

·         Intensitas rendah <0,3 W/cm²

·         Intensitas sedang 0,3-1,2 W/cm²

·         Intensitas kuat 1,2-3W/cm²

·         Untuk efek terapeutik 0,7-3 MHZ

6. Efek Ultrasound

A. Efek Fisiologis Thermal

a. Efek Mekanik

Bila gelombang ultrasound masuk ke dalam tubuh maka akan menimbulkan pemampatan dan peregangan dalam jaringan sama dengan frekuensi dari mesin ultrasound sehingga terjadi variasi tekanan dalam jaringan. Dengan adanya variasi tersebut menyebabkan efek mekanik yang sering disebut dengan istilah “micromassage” yang merupakan efek terapeutik yang sangat penting karena hampir semua efek ini sangat diharapkan sehingga pada daerah micro tissue damage baru yang memacu proses inflamasi fisiologis.

b. Efek Panas

Micromassage pada jaringan akan menimbulkan efek “friction” yang hangat. Panas yang ditimbulkan oleh jaringan tidak sama tergantung dari nilai “acustic independance”, pemilihan bentuk gelombang, intensitas yang digunakan dan durasi pengobatan. Area yang paling banyak mendapatkan panas adalah jaringan “interface” yaitu antara kulit dan otot serta periosteum. Hal ini disebabkan oleh adanya gelombang yang diserap dan dipantulkan.Agar efek panas tidak terlalu dominan digunakan intermitten ultrasound yang efek mekanik lebih dominan dibandingkan efek panas.

Pada tendon dan otot akan meningkatkan temperatur sebesar 0,07 derajat Celcius perdetik. Pengukuran ini dilakukan pada sebuah model jaringan otot.Jadi tanpa adanya efek regulasi dari sirkulasi darah.

c. Efek Biologis

Efek lain dari micromassage adalah efek biologis yang merupakan refleks fisiologis dari pengaruh mekanik dan pengaruh panas. Efek biologis yang ditimbulkan oleh ultrasound antara lain :

1) Meningkatkan sirkulasi darah

Salah satu efek yang ditimbulkan oleh ultrasound adalah panas sehingga tubuh memberikan reaksi terhadap panas tersebut yaitu terjadinya vasodilatasi, hal tersebut disebabkan oleh :

a) Adanya pembebasan zat-zat pengiritasi jaringan yang merupakan konsekuensi dari sel-sel tubuh yang rusak sebagai akibat dari mekanisme vibrasi

b) Adanya iritasi langsung pada serabut saraf efferent atau bermielin tebal. Iritasi ini mengakibatkan terjadinya post excitatory depression dalam aktivitas orthosympatik

2) Rileksasi Otot

Dengan adanya efek panas maka akan mengakibatkan vasodilatsi pembuluh darah sehingga terjadi perbaikan sirkulasi darah yang mengakibatkan rileksasi otot. Hal ini disebabkan oleh karena zat-zat pengiritasi diangkut oleh darah disamping itu efek vibrasi ultrasound mempengaruhi serabut afferent secara langsung dan mengakibatkan rileksasi otot.

3) Meningkatkan Permeabilitas Membran

Melalui mekanisme getaran gelombang ultrasound maka cairan tubuh akan didorong ke membran sel yang menyebabkan perubahan konsentrasi ion sehingga mempengaruhi nilai ambang dari sel-sel.

4) Mempercepat proses penyembuhan jaringan

Dengan pemberian ultrasound akan menyebabkan terjadinya vasodilatasi pembuluh darah sehingga meningkatkan suplai bahan makanan pada jaringan lunak dan juga terjadi peningkatan antibody yang mempermudah terjadinya perbaikan jaringan yang rusak. Disamping itu akibat dari efek panas dan efek mekanik yang ditimbulkan oleh ultrasound menyebabkan terjadinya kerusakan jaringan secara fisiologis yang mengakibatkan terjadinya reaksi radang yang diikuti oleh terlepasnya “P” substance, prostaglandin, bradikin dan histamine yang mengakibatkan terangsangnya serabut saraf bermyelin tipis sehingga timbul rasa nyeri. Namun dengan terangsangnya “P” substance tersebut mengakibatkan proses induksi proliferasi akan lebih terpacu sehingga mempercepat terjadinya penyembuhan jaringan yang mengalami cedera.

Reaksi “P” substance bersama neurotransmitter lainnya seperti histamine, bradikinin dan prostaglandin merupakan kelompok senyawa amin yang ikut berperan dalam reaksi radang yang terjadi oleh karena adanya kerusakan jaringan akibat trauma atau stimulus mekanik, stimulus elektris maupun stimulus kimia. Reaksi “P” substance tersebut dapat bersifat vascular dan reaksi seluler yang pada prinsipnya memacu induksi proliferasi fibroblast pada fase pembentukan jaringan kollagen muda sebagai proses regenerasi awal yang dimulai sejak 24-30 jam pertama. “P” substance juga merupakan salah satu neurotransmitter yang sangat bermanfaat bagi dimulainya proses regenerasi jaringan. Pada fase akut nocisensorik akan teriritasi oleh reaksi kimia akibat “P” substance di sekitar lesi. Dengan demikian maka pada fase akut suatu peradangan akan ditandai dengan nyeri yang hebat.

5) Mengurangi Nyeri

Nyeri dapat dikurangi dengan menggunakan ultrasound, selain dipengaruhi oleh efek panas juga berpengaruh langsung pada saraf.Hal ini disebabkan oleh karena gelombang pula dengan intensitas rendah sehingga dapat menimbulkan pengaruh sedative dan analgesi pada ujung saraf afferent II dan IIIa sehingga diperoleh efek terapeutik berupa pengurangan nyeri sebagai akibat blockade aktivitas pada HPC melalui serabut saraf tersebut.

B. Efek fisiologik non thermal

Efek non thermal ultrasonik terjadi dari gelombang suara berpulsa. Efek ini akan meningkat sejalan dengan peningkatan frekwensi (M Hz) dan intensitasnya.Umumnya pulsa gelombang ini memiliki rasio 1 : 4 (20%), 1 : 1 (50%), 1 : 9 (10%). Sehingga pemberian ultra sonik berpulsa selama 5 menit dengan rasio 1: 4 berarti bahwa pasien akan menerima gelombang ultra sonik selama 1¼.efek non thermal ultra sonik di hasilkan oleh vibrasi mekanik menghasilkan:

1) acoustic streming, yakni arus tak langsung yang terjadi pada membran sel

2) cavitation, ada dua macam (a) stable cavitation (b) unstable atau trensient cavitation

3) micromassage, merupakan gerakan oscilator dari sel dan jaringan.

Sehingga efek non termal ultra sonik dapat mengurangi oedem, nyeri dan spasme otot, memperbaiki aliran darah serta menginduksi perbaikan non union bone, regenerasi jaringan dan perbaikan jaringan lunak.

–          menstimulasi pelepasan histamin dari sel mast oleh adanya degranulasi

–          stimulasi pelepasan serotonin dari sel darah

–          stimulasi pelepasan chemotactic agents dan growth factor dari makrofag

–          stimulasi pembentukan kapiler darah baru oleh sel-sel endotel

–          stimulasi fibroblast untuk meningkatkan sintetis protein

–          meningkatkan kandungan kolagen

–          meningkatkan velositas konduksi saraf motor dan sensor yang akan meningkatkan ambang nyeri

7. Implikasi klinik

–          mempercepat penyembuhan luka dengan percepatan fase awal peradangan

–          mempercepat penyembuhan luka dengan percepatan fase akhir peradangan

–          mempercepat penyusutan luka akibat kurangnya pembentukan scar tissue

–          mempercepat penyembuhan luka dengan perbaikan sirkulasi yang memerlukan sintetis colagen

–          mempercepat penyembuhan dengan memproduk kolagen yang hilang

–          meningkatkan daya lentur jaringan

–          mengurangi nyeri

8. Indikasi

1) Kelainan-kelainan / penyakit pada jaringan tulang sendi dan otot

2) Keadaan-keadaan post traumatik

3) Fraktur

4) Rheumathoid Arthritis pada stadium tidak aktif

5) Kelainan / penyakit pada sirkulasi darah

6) Penyakit-penyakit pada organ dalam

7) Kelainan / penyakit pada kulit

8) Luka bakar

9) Jaringan parut oleh karena operasi

10) Kontraktur

11) Kondisi peradangan sub akut dan khronik

12) Kondisi ketegangan, pemendekan dan perlengketan jaringan lunak (otot, tendon dan ligamentum )

9. Kontra indikasi

Merupakan kontra indikasi terhadap terapi ultra sonik antara lain :

1) penyakit jantung atau penderita dengan alat pacu jantung

2) kehamilan, khususnya pada daerah uterus

3) jaringan lembut : mata, testis, ovarium, otak

4) jaringan yang baru sembuh atau jaringan granulasi baru

5) pasien dengan gangguan sensasi/ DM

6) tanda-tanda keganasan atau tumor malignan

7) insufisiensi sirkulasi darah : thrombosis, thromboplebitis atau occlisive occular disease

8) infeksi akut

9) daerah epiphysis untuk anak-anak dan dewasa

10.APLIKASI ULTRA SOUND

1. METODE APLIKASI

A. KONTAK LANGSUNG

Yaitu metode dimana terdapat kontak antara tranduser dengan kulit.Untuk mendapatkan kontak yang sempurna memerlukan kontak media (oils/ minyak, water oil emulsions, aquas-gels, ointment /pasta).

B. KONTAK TIDAK LANGSUNG

a). Sub-aqual (dalam air) Bagian tubuh yang diterapi dan trnduser dimasukkan di dalam bak askon/ember berisi air. dengan menempatkan tranduser dengan jarak tertentu.

b). Water pillow Metode menggunakan kantong plastik atau karet yang berisi air kira-kira ¾ dari isi kantong tersebut. Kantong plastik atau karet merupakan media yang dapat menempel di kulit.Metode ini energi ultrasound banyak yang hilang.

2. PENENTUAN DOSIS TERAPI

Dalam menentukan dosis terapi harus diperhatikan faktor-faktor di bawah ini :

a. Kemungkinan memilih frekuensi yang berbeda

b. Kemungkinan memilih gelombang kontinyu atau terputus-putus. Gelombang terputus-putus akan memberikan dosis yg rendah

c. Bila efek panas yang kita inginkan untuk tujuan terapi, lebih baik dipilih gelombang kontinyu

d. Jaringan mana yang akan diterapi serta bagaimana aktualitas kondisinya.

e. Prinsip menggunakan terapi ultrasound tidak boleh terjadi rasa sakit di jaringan.

f. Jika setelah pemberian terapi timbul sakit kepala, pusing, mupun reaksi vegetati yang lain, maka terapi berikutnya harus diberikan intensitas yang lebih rendah.

g. Lamanya terapi, banyak pendapat yg mengemukakan tentang hal ini.

h. Waktu terapi, sangat tergantung dari kondisi penyakit. Pada penyakit-penyakit aktualitas tinggi (akut) sebaiknya diterapi minimal setiap hari.Kondisi aktualitas rendah (kronis) diterapi 2 sampai 3 kali perminggu.

3. PROSEDUR APLIKASI

1. SEBELUM TERAPI

 a. Terapis melakukan pemeriksaan yang dimulai dari anamnesis sampai dengan kontra indikasi ultrasound

b. Penjelasan terhadap pasien tentang terapi ultrasound dan tujuannya

c. Menentukan daerah yg akan dierapi dengan tepat

d. Tes sensibilitas

e. Bersihkan dengan alkohol atau sabun

f. Terapis memustuskan metode yang akan digunakan (kontak langsung/tidak langsung, phonoporesis), tentukan frekuensinya, jenis arus, tranduser, intensitas, lama terapi.

g. Pasien diposisikan comfortable /nyaman.

h. Rambut yang terlalu lebat sebaiknya dicukur

i. Persiapan pasien

2.SELAMATERAPI

a. Terapis menyetel paramater pada mesin ultrasound

b. Treatmen head/tranduser diletakkan di daerah yang akan diterapi

c. Tentukan lama terapi, frekuensi, intensitas

d. Treatment harus selalu dinamis dan ritmis, jangan terlalu ditekan

e. Terapis harus menanyakan ke pasien

3. SESUDAH TERAPI

a. Terhadap alat: mesin dimatikan dan semua tombol dalam posisi nol, bersihkan tranduser dengan alkohol 70% dan dilap sampai kering. Rapikan tempat tidur

b. Terhadap pasien : pemeriksaan baik subyektif maupun obyektif