Onda expansiva y onda de choque

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Desde la primera investigación de la aplicación de las ondas de choque en la medicina hasta hoy es muy poco tiempo. Durante la Segunda Guerra Mundial se observó que el pulmón de los náufragos se agrietaba a causa de la explosión de las bombas de agua aunque no existían síntomas externos de violencia. Esta fue la primera vez que se observó la influencia de las ondas de choque, creadas por la explosión de las bombas, en los tejidos.

En los años 50 se realizaron las primeras investigaciones sistemáticas para el uso de las ondas de choque en medicina. Por ejemplo, se publicó que las ondas de choque generadas por la electrohidráulica eran capaces de aplastar placas de cerámica en el agua. En los Estados Unidos se aceptó la primera patente de un generador de ondas de choque electrohidráulicas (Frank Rieber, Nueva York, patente nº 2.559.277). A finales de los años 50 se describieron las propiedades físicas de las ondas de choque generadas por medios electromagnéticos.

En 1966 el interés por las ondas de choque en el ser humano fue estimulado accidentalmente en la empresa Dornier. Durante los experimentos con proyectiles de alta velocidad, un empleado tocó la placa en el mismo momento en que el proyectil golpeaba la placa. Sintió algo en su cuerpo como una descarga eléctrica. Las mediciones mostraron que no había electricidad. La onda de choque generada viajó desde la placa sobre la mano en el cuerpo. Desde 1968 hasta 1971 se investigó en Alemania la interacción entre las ondas de choque y el tejido biológico en animales. El Departamento de Defensa de Alemania financió este programa. El resultado fue que las ondas de choque de alta energía causan efectos en el organismo a larga distancia. En particular, se investigaron los efectos de las interfaces en el organismo junto con la diferencia y la amortiguación de la onda de choque en su camino a través del tejido vivo. Otro campo de interés fue la transición de la onda de choque al interior del organismo. Se observó que las ondas de choque crean bajos efectos secundarios en su paso por los músculos, el tejido graso y el tejido conectivo. El tejido óseo intacto permanece ileso bajo la carga de las ondas de choque. El peligro para el pulmón, el cerebro, el abdomen y otros órganos fue parte de la investigación en este programa. Los mejores medios de transición para la onda de choque fueron el agua y la gelatina debido a la similitud en la impedancia acústica con el tejido.

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Desde el punto de vista físico, una onda de choque se define por un cambio abrupto y casi discontinuo de la presión y por tener una velocidad superior a la del sonido en el medio que propaga [1]. En la figura 1 se muestra un perfil de presión típico de una onda de choque focalizada utilizada con fines terapéuticos. En general, una onda de choque puede describirse como un pulso único con un amplio rango de frecuencias (desde aproximadamente 150 kHz hasta 100 MHz), una gran amplitud de presión (hasta 150 MPa), una baja onda de tracción (hasta -25 MPa), una pequeña anchura de pulso y un corto tiempo de subida de hasta unos cientos de nanosegundos. Fig. 1: Perfil de presión esquemático de una onda de choque focalizada.

La primera utiliza el principio electrohidráulico (fig. 2a). Se coloca un electrodo en el primer punto focal F1 de un reflector semielipsoide lleno de agua y se aplica una alta tensión a las puntas del electrodo. De este modo, se genera una chispa eléctrica entre estas puntas y se libera una onda de choque esférica por la rápida vaporización del agua entre las puntas.    La onda de choque se propaga desde el aplicador dando lugar a una onda primaria radial de baja intensidad, seguida de una onda de choque focalizada con foco F2 que se produce debido a la reflexión de la onda esférica en el reflector. Fig. 2a: Transductor electrohidráulico de ondas de choque.El segundo generador es el electromagnético, que utiliza una bobina electromagnética y una membrana metálica opuesta a ella. Un pulso acústico de baja presión se genera por la aceleración de la membrana lejos de la bobina debido a las fuerzas electromagnéticas. Hay dos tipos de construcción de generadores de ondas de choque electromagnéticas. El primero crea una onda plana, que es enfocada por una lente acústica. El punto focal está definido por la distancia focal de la lente. El segundo tipo de construcción utiliza una fuente cilíndrica que crea una onda de presión en forma de cilindro. En este caso, el enfoque se consigue mediante la reflexión de la onda en un reflector metálico con forma de hipérbole. Los dos principios de los generadores de ondas de choque electromagnéticas se muestran en la figura 2b.Fig. 2b: Transductores de ondas de choque electromagnéticas

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Adv. Aerodyn. 2, 4 (2020). https://doi.org/10.1186/s42774-020-0028-1Download citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard

qué es una onda de choque de una explosión

Cuando se adoptó la tecnología de las ondas de choque extracorpóreas en el campo de la medicina, comenzó inmediatamente la carrera por desarrollar dispositivos más eficaces y menos costosos. Debido a esta iniciativa, los dispositivos de ondas de choque pasaron de ser costosos dispositivos de “baño de agua” a dispositivos “secos”. Los dispositivos de “baño de agua” requerían que el paciente se sumergiera en una bañera llena de agua desgasificada, mientras que los nuevos dispositivos “secos” eran mucho más rentables al permitir que un cabezal terapéutico lleno de agua se convirtiera en el sistema de administración de las ondas de choque mientras el paciente estaba tumbado en una mesa médica normal. El cambio generó una importante reducción de precios (entre el 80% y el 90%) para los dispositivos “secos” en comparación con los sistemas de “baño de agua”.

Los dispositivos médicos iniciales utilizaban una descarga de chispa para producir ondas de choque a presión. Estos sistemas se conocen como dispositivos “electrohidráulicos”. Los diseños más recientes producen ondas de presión médicas utilizando uno de los tres métodos: “electromagnético”, “piezoeléctrico” o “concusivo”. Los dispositivos electromagnéticos utilizan una bobina eléctrica cerca de una placa metálica. La vibración de los cristales piezoeléctricos fue el siguiente avance en este campo y condujo a la creación de dispositivos piezoeléctricos. Los diseños de concusión crearon un frente de onda en expansión lejos de la placa de concusión como una “onda radial”, a veces también conocida como ondas “suaves”, “desenfocadas/no enfocadas” o “dispersivas”. Los nuevos diseños no mejoraron el rendimiento y, en algunos casos, incluso lo redujeron. Sin embargo, su precio era más atractivo para los médicos y los pacientes, lo que impulsó constantemente su aceptación. A la cabeza de la bajada de precios se encuentran los dispositivos radiales, debido a su construcción relativamente sencilla y a su durabilidad, ya que aguantan un gran número de pulsos sin necesidad de ser renovados.