超音波療法

超音波療法（UZT）は、媒質粒子の高周波機械的振動を用いた理学療法です。超音波とは、媒質粒子の弾性機械的振動であり、その周波数は16kHz以上、つまり人間の耳の可聴限界を超えています。

人間の聴覚は、16kHz以下の音や機械振動を認識します。夜行性で洞窟や水中に生息する動物は、情報交換やエコーロケーションのために、より高い周波数（32kHz以上）の音を認識します。

自然界では、地震や火山噴火、そして工作機械やロケットエンジンなどの技術プロセスにおいて超音波が発生します。技術的な目的のために、超音波は特殊なエミッターを用いて得られます。エネルギー源に応じて、機械式と電気式に分けられます。機械式エミッターでは、超音波の源は流れ、ガス、液体（ホイッスル、サイレン）のエネルギーです。電気式変換器では、鉄、ニッケルなどの材料に電流を流すことで超音波が得られます。圧電効果は、石英板、チタン酸バリウム、トルマリンなどの材料で作られたエミッターの基礎であり、交流電流の影響下で寸法が変化し、超音波周波数媒体の機械的振動を引き起こします。

超音波の作用機序

理学療法では、800～3000kHz（0.8～3MHz）の範囲の超音波振動が使用されます。美容分野では、どの機器でも超音波振動の周波数は固定されており、基本的には25～28kHzから3MHzの範囲の周波数が使用されます。

超音波の機能

1. 機械的機能（超音波の特異的作用）。生体組織における高い音圧勾配と大きなせん断応力による超音波領域の弾性振動は、様々な細胞膜のイオンチャネルの伝導性を変化させ、細胞質および細胞小器官における代謝物の微小流動を引き起こします（組織マイクロマッサージ）。

組織レベルにおける超音波の機械的効果：

• 局所的な血液循環の促進;
• リンパの流れの促進;
• コラーゲンとエラスチンの形成プロセスの正常化（超音波振動の影響下で形成されたコラーゲンとエラスチン繊維は、超音波処理されていない組織と比較して、弾力性と強度が2倍以上増加します）。
• 神経系の刺激（衝撃を受けた部位の痛覚神経伝導体の圧迫の軽減）。

細胞レベルでは、超音波の影響により次のプロセスが起こります。

• 強い分子間結合と弱い分子間結合の破壊。
• 細胞質粘度の低下（チキソトロピー性）
• イオンおよび生物学的に活性な化合物の自由状態への移行、
• 生物学的に活性な物質の結合を増加させる、
• 非特異的免疫抵抗機構の活性化;
• 膜酵素の活性化（細胞のリソソーム酵素の活性化を含む）
• ヒアルロン酸の脱重合（組織間の鬱血の軽減および予防）
• 音響マイクロストリームの生成。
• 水の構造の変化;
• 細胞質運動、ミトコンドリアの回転、細胞核の振動の刺激、
• 細胞膜の透過性を高めます。

超音波によって加速された細胞内の生体分子の運動は、代謝プロセスへの関与の可能性を高めます。超音波振動の影響下で細胞骨格の機械受容性イオンチャネルの機能特性が変化することで、代謝物の輸送速度とリソソーム酵素の酵素活性が高まり、組織の修復再生が促進されます。

2. 異種の生物学的媒体の境界で超音波の強度が増加すると、減衰する剪断波（横波）が形成され、大量の熱が放出されます。これが超音波の熱機能です。

線形寸法の大きい分子を含む組織では超音波振動エネルギーが大幅に吸収されるため、温度が 1 ℃ 上昇します。

最も多くの熱が放出されるのは、均質な組織の厚さではなく、音響インピーダンスの異なる組織の界面、すなわちコラーゲンを豊富に含む皮膚表層、筋膜、瘢痕、靭帯、滑膜、関節半月板、骨膜です。これにより、これらの組織の弾力性が高まり、生理学的ストレスの範囲が広がります（振動熱分解）。微小循環床の血管が局所的に拡張すると、血管新生の少ない組織では血流量が2～3倍増加し、代謝が促進され、皮膚の弾力性が向上し、浮腫が減少します。

熱の約80%は吸収され、血流によって運ばれ、残りの20%は近くの組織に放散されます。施術中、患者様はわずかに温かみを感じることがあります。

組織および細胞レベルでの熱の影響:

• 普及プロセスの変化
• 生化学反応の速度の変化;
• 温度勾配の発生（最大1℃）
• 微小循環の促進。

超音波振動の作用の熱成分と非熱成分の比率は、放射の強度または作用のモード（連続またはパルス）によって決まります。

3. 物理化学的機能。超音波の生化学的機能は、主に同化作用と異化作用の反応能力に由来します。

同化作用とは、同一または類似の分子を集中させるプロセスです。少量の超音波は細胞内のタンパク質合成を促進し、損傷した炎症を起こした組織を修復します。一方、治療量の超音波はエラスチンとコラーゲン繊維の合成を促進し、血行を促進し、結合組織を緩めてその機能を高め、抗炎症作用、鎮痛作用、鎮痙作用を高めます。

異化作用とは、大きな分子の粘度と量を低下させ（医薬品や化粧品の濃度を低下させる）、その利用を促進するプロセスです。また、超音波には以下の効果があることが知られています。

• 触媒として作用する。
• 代謝プロセスを促進します。
• 組織の pH 値をアルカリ性に変更します (酸にさらされた後の皮膚の炎症プロセスを緩和します)。
• 生物活性物質の形成を促進します。
• フリーラジカルの結合を促進します。
• 薬物分子を分解します。
• 殺菌作用（超音波と薬剤が細菌環境に浸透するため）。