Se sabe desde hace mucho tiempo que la ecografía, al actuar sobre los tejidos, provoca cambios biológicos en ellos. El interés en estudiar este problema se debe, por un lado, a preocupaciones naturales asociadas al posible riesgo del uso de sistemas de diagnóstico por ultrasonido para la obtención de imágenes, y por otro, a la posibilidad de provocar cambios en los tejidos para lograr un efecto terapéutico.
Existe una extensa literatura sobre la terapia con ultrasonido, aunque, lamentablemente, la mayoría de los trabajos no son de alta calidad y contienen poca información científica rigurosa. En este capítulo, la discusión se limita a trabajos que tienen una base científica sólida.
La ecografía terapéutica se puede dividir en ecografía de baja y alta intensidad. El objetivo principal del uso de ultrasonidos de baja intensidad es el calentamiento no dañino o cualquier efecto no térmico, así como la estimulación y aceleración de reacciones fisiológicas normales en el tratamiento de lesiones. A intensidades más altas, el objetivo principal es provocar una destrucción controlada y selectiva del tejido.
La primera área incluye la mayoría de las aplicaciones de la ecografía en fisioterapia y algunos tipos de terapia contra el cáncer, la segunda, la cirugía por ecografía.
La idea principal del uso de ultrasonido en cirugía es impartir vibraciones ultrasónicas a los instrumentos quirúrgicos, lo que aumenta significativamente su eficiencia, facilita las operaciones y reduce el daño traumático a los tejidos circundantes. En este caso se destacan varias áreas: corte ultrasónico de tejidos blandos; corte ultrasónico, perforación, trepanación, soldadura y revestimiento de tejido óseo: endarterectomía ultrasónica (realización de operaciones reconstructivas en grandes vasos afectados por aterosclerosis).
El método de corte ultrasónico de tejidos blandos se basa en el hecho de que se aplican vibraciones ultrasónicas longitudinales con una frecuencia de 22 a 44 kHz a la hoja del instrumento de corte, a la que el cirujano imparte un movimiento de traslación. con una amplitud no superior a 45 µm. Bajo la influencia de vibraciones ultrasónicas. impuesto a la herramienta, la velocidad de los movimientos longitudinales relativos aumenta, en relación con el movimiento de traslación de la hoja, varias veces. Al mismo tiempo, debido a la destrucción de la estructura celular de las capas de tejido adyacentes a la cuchilla bajo la influencia de la cavitación, la fricción seca se vuelve semiseca o incluso líquida. Esto conduce a una reducción significativa de las fuerzas de corte tanto normales como tangenciales. Las vibraciones ultrasónicas son excitadas por un magnetostrictor y transmitidas a la herramienta de corte mediante un concentrador. El magnetostrictor está hecho de un conductor magnético cilíndrico blindado de ferrita, en cuya cavidad se coloca el devanado, o de placas de aleación de níquel en forma de W, en cuya varilla central se enrolla el devanado. Cuando el material se remagnetiza, se produce el fenómeno de magnetoestricción, como resultado del cual las dimensiones longitudinales de las varillas fluctúan con la frecuencia de la corriente magnetizante. Para evitar duplicar la frecuencia de las oscilaciones mecánicas, el núcleo magnetostrictor se magnetiza con corriente continua casi hasta la saturación.
Al magnetostrictor se le pega un concentrador cilíndrico cónico. La longitud del concentrador se selecciona igual a la mitad de la longitud de onda del ultrasonido a la frecuencia de funcionamiento. Al concentrador se fija una herramienta reemplazable mediante una rosca que también tiene la forma de un concentrador de media onda, cuya sección transversal se estrecha exponencialmente hacia la herramienta. Debido a la reducción de la sección transversal de la parte cónica del concentrador y la herramienta, y su funcionamiento en modo resonante, la amplitud de las oscilaciones ultrasónicas aumenta varias veces a medida que pasan del magnetostrictor a la parte cortante de la herramienta.
El diseño de la unidad acústica se muestra en la Figura 5. El magnetostrictor 1 con el concentrador 2 pegado forma un cabezal acústico, que se fija en una carcasa cilíndrica 4 mediante anillos de goma amortiguadores 6.
Figura 5 - Diseño de una unidad acústica para corte de tejidos blandos.
La presencia de herramientas reemplazables: accesorios 4 de diferentes configuraciones conduce al hecho de que sus frecuencias de resonancia difieren entre sí. Para garantizar efectos resonantes, utilice un generador con ajuste de frecuencia en el rango de +-2% del nominal.
El ajuste manual se realiza al cambiar los accesorios, para lo cual los dispositivos correspondientes están equipados con indicadores de resonancia, que registran la corriente de carga máxima de la etapa de salida del amplificador de potencia del generador. Cuando se trabaja con la herramienta, cuando cambia la carga, la frecuencia de resonancia se mantiene automáticamente mediante un circuito de control automático de frecuencia. La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de ultrasonido quirúrgico.
Figura 6 - Diagrama de un dispositivo ultrasónico con control automático de frecuencia.
Al realizar operaciones en órganos internos, se utilizan concentradores compuestos multibrazo que se atornillan entre sí para alargar el instrumento.
Los dispositivos ultrasónicos con la estructura de la Figura 6 se pueden usar no sólo para cortar tejidos blandos, sino también para soldarlos, así como para cortar, soldar y revestir tejido óseo.
Como ejemplo de dispositivos de ultrasonido quirúrgico universales, se pueden nombrar los dispositivos USKR-7N y URSK-2N. URSC-18.
A partir del uso de dispositivos universales para la cirugía por ultrasonido, se han desarrollado métodos para el tratamiento ultrasónico de la superficie de las heridas, incluidas las heridas postoperatorias, que garantizan la limpieza de la superficie de las heridas del tejido necrótico y dañado, la rápida difusión de desinfectantes y sustancias medicinales. disuelto en líquidos y la activación de las capacidades regenerativas protectoras del organismo.
La Tabla 2 muestra las principales características técnicas de varios dispositivos quirúrgicos ultrasónicos domésticos.
Tabla 2 Características de los dispositivos quirúrgicos ultrasónicos domésticos
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Objetivo aparato |
Esclavo. frecuencia |
potencia máxima |
acústicos, cabezas. |
Número de turnos Herramientas |
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Universal |
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Ondaterectomía |
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Universal |
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Universal |
12 manual, un PI |
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Perforación y fresado de huesos. telas |
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trepanación |
La idea principal del uso de ultrasonido en cirugía es impartir vibraciones ultrasónicas a los instrumentos quirúrgicos, lo que aumenta significativamente su eficiencia, facilita las operaciones y reduce el daño traumático a los tejidos circundantes. En este caso se destacan varias áreas: corte ultrasónico de tejidos blandos; corte ultrasónico, perforación, trepanación, soldadura y revestimiento de tejido óseo: endarterectomía ultrasónica (realización de operaciones reconstructivas en grandes vasos afectados por aterosclerosis).
Hay dos áreas principales de uso de la ecografía en cirugía operatoria. Se trata de una cirugía de ultrasonido instrumental y destrucción local profunda del tejido mediante ultrasonido enfocado.
En los últimos años, se han introducido ampliamente en la práctica métodos físicos de intervención quirúrgica que utilizan electrocoagulación, láser, tecnología criogénica y ultrasónica.
La parte de trabajo de un bisturí quirúrgico ultrasónico tiene la forma tradicional de una hoja de bisturí conectada por una guía de ondas a un transductor magnetoestrictivo o piezocerámico. La parte de trabajo puede tener una forma diferente de acuerdo con los requisitos de la operación que se realiza. La amplitud de vibración del filo, dependiendo de la tarea en cuestión, se puede cambiar de 1 a 350 micrones, y la frecuencia se selecciona en el rango de 20 a 100 kHz. Como se sabe, la fricción estática es mayor que la fricción por deslizamiento, por lo que la fricción entre dos superficies disminuye si una de ellas realiza movimientos oscilatorios. Por eso trabajar con instrumentos ultrasónicos requiere menos esfuerzo por parte del cirujano.
La naturaleza de la destrucción del tejido bajo la influencia de un instrumento quirúrgico ultrasónico depende de la estructura de su parte de trabajo, la amplitud y la dirección de la vibración. También depende de las propiedades viscoelásticas y la homogeneidad del tejido. tecnología de diagnóstico de cirugía por ultrasonido
Al cortar tejido blando con un cuchillo ultrasónico, cuya hoja realiza vibraciones ultrasónicas longitudinales, solo el borde de la hoja interactúa con el tejido, lo que proporciona un proceso de microcorte que mejora significativamente las propiedades de corte de la herramienta. Además, se genera calor en el borde de la hoja del instrumento oscilante, lo que aumenta localmente la temperatura del tejido y provoca un efecto hemostático como resultado de la termocoagulación de la sangre.
Así, el uso de un bisturí ultrasónico, cuya amplitud de vibración del borde está en el rango de 15...20 μm a una frecuencia de 44 kHz, reduce el sangrado de vasos pequeños y medianos entre 6 y 8 veces. , reduce la fuerza de corte de 4 a 6 veces y también facilita significativamente la separación estrictamente capa por capa de la piel, el tejido adiposo subcutáneo y el cartílago cicatrizado. Es obvio que si solo se aplican vibraciones longitudinales al instrumento, entonces su efecto sobre las paredes del canal de la herida es mínimo.
Para destruir algunas formaciones patológicas, se utilizan guías de ondas especiales: desintegradores, cuyo extremo de trabajo, además de vibraciones longitudinales, también realiza vibraciones transversales. Estos instrumentos tienen un impacto significativo en los tejidos circundantes y, al insertarlos, los destruyen.
Los instrumentos ultrasónicos tienen claras ventajas sobre los instrumentos electroquirúrgicos o crioquirúrgicos, ya que no se adhieren al tejido ni a la superficie del canal de la herida y no causan lesiones adicionales. En algunos casos, un bisturí ultrasónico no es inferior a un instrumento quirúrgico láser, ya que al sentir la resistencia del tejido durante la cirugía, el cirujano tiene un mejor control sobre el proceso de su disección.
UNIVERSIDAD ESTATAL DE INFORMÁTICA Y RADIOELECTRÓNICA DE BIELORRUSIA
Departamento de ETT
"Aparatos para terapia con ultrasonido: estructura generalizada, aplicación del ultrasonido en cirugía"
MINSK, 2008
Dispositivo de terapia de ultrasonido.
El dispositivo está destinado al tratamiento de enfermedades obstétricas y ginecológicas, pero también se utiliza en otorrinolaringología, odontología, dermatología y otras áreas de la medicina.
Datos técnicos básicos del dispositivo: frecuencia de vibraciones ultrasónicas 2,64 MHz ±0,1%; la intensidad de las vibraciones ultrasónicas se puede ajustar en cuatro pasos de 0,05; 0,2; 0,5 y 1,0 W/cm2; el área efectiva del emisor grande es de 2 cm 2, el pequeño es de 0,5 cm 2; se proporciona un modo de funcionamiento por impulsos con duraciones de impulso de 2, 4 y 10 ms, frecuencia de repetición de 50 Hz; suministro de energía de una red de corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz y un voltaje de 220 V ±10%; consumo de energía no más de 50 VA; en términos de protección contra descargas eléctricas, el dispositivo está fabricado según la clase I; dimensiones totales 342×274×142 mm; peso (con kit) no más de 10 kg.
El diagrama de bloques del aparato UST se presenta en la Figura 1.
Figura 1 – Diagrama de bloques del dispositivo UT
El generador de alta frecuencia crea oscilaciones eléctricas no moduladas con una frecuencia de 2,64 MHz. La potencia de estas vibraciones se amplifica en el amplificador de salida, al que está conectado uno de los emisores ultrasónicos, que convierte las vibraciones eléctricas en mecánicas. El modulador está diseñado para obtener un modo de pulso con tres duraciones de pulso: 2, 4 y 10 ms y una frecuencia de repetición constante: 50 Hz. La fuente de alimentación proporciona potencia de voltaje constante a los circuitos del modulador y del generador.
El diagrama del circuito eléctrico del dispositivo se muestra en la Figura 2.
Figura 2 – Diagrama esquemático del dispositivo UZT-31
El bloque oscilador de alta frecuencia (Figura 3) incluye un autooscilador, una etapa de amortiguación y un amplificador.
Autogenerador (transistor Vermont 1 ) se ensambla mediante un circuito oscilador con estabilización de cuarzo. Desde la salida del autooscilador, se suministra voltaje de alta frecuencia a una etapa intermedia, que es un seguidor de emisor (transistor Vermont 3 ). El circuito emisor del repetidor incluye contactos de interruptor de botón. S 1 , conmutando el divisor en la resistencia 9 y potenciómetros 10 - 13 . Los botones de cambio se muestran en el panel de control del dispositivo (“Intensidad, W/cm2”). Cuando presiona uno de los botones, el potenciómetro correspondiente se enciende en el circuito del emisor, desde cuyo motor se transmite el voltaje a través del capacitor de aislamiento. 11 se alimenta al amplificador. Usando potenciómetros 10 - 13 La intensidad se ajusta en cada etapa durante la producción del dispositivo o su reparación.
Amplificador (transistor Vermont 4 ) tiene una red de cuatro terminales en la salida (condensadores 13 - 17 e inductor 3 ), haciendo coincidir la resistencia de salida del transistor Vermont 4 con la impedancia de entrada del amplificador de salida.
El bloque generador también contiene una etapa final (transistor Vermont 2 ) modulador de pulso. La cascada opera en modo clave en un circuito paralelo. Cuando se aplica un pulso rectangular a su entrada (a través de los contactos 11 - 12 tenedores incógnita 1 ) transistores Vermont 2 se abre, desviando la entrada del amplificador buffer y creando así una pausa en la generación de vibraciones ultrasónicas.
Figura 3 – Diagrama esquemático del generador de alta frecuencia del dispositivo UZT-31
Estructura generalizada de un aparato para terapia con ultrasonido.
Para realizar un procedimiento de ultrasonido, es obvio que se cuenta con un generador de alta frecuencia y transductores piezoeléctricos que generan las correspondientes ondas ultrasónicas.
El procedimiento de ultrasonido se puede realizar de dos formas principales:
1. En contacto directo del emisor de ultrasonidos con la zona del cuerpo irradiada.
2. Contacto indirecto a través de un líquido de inmersión, realizado mediante una cubeta de agua o un cojín de agua (una fina burbuja de goma llena de agua).
Cuando se utiliza el primer método, es necesario excluir la presencia de un espacio de aire entre el emisor y la superficie del cuerpo, ya que incluso la capa más fina de aire conducirá a una reflexión casi completa de la onda ultrasónica desde la superficie del cuerpo. . Por lo tanto, antes de la sesión, la superficie de la piel del área irradiada se lubrica cuidadosamente con vaselina o un lubricante especial a base de parafina.
Cuando se utiliza contacto indirecto, se pueden utilizar modos de radiación tanto continua como pulsada, con emisores estacionarios y móviles.
Cuando se utiliza un baño de agua, la irradiación se puede realizar tanto con un haz directo como inclinado, lo cual es conveniente al irradiar articulaciones y áreas del cuerpo con una superficie irregular.
Los dispositivos de terapia con ultrasonido pueden ser estacionarios o portátiles. universales y especializados. La estructura típica de un dispositivo de ultrasonido terapéutico se muestra en la Figura 4.
El autooscilador AG genera oscilaciones de frecuencia ultrasónicas en modo continuo. A través del modulador M (interruptor controlado), las oscilaciones Y3 se transmiten al preamplificador PU con ajuste de ganancia paso a paso y más. a través del amplificador de salida, al emisor IZ y al indicador IND, indicando la presencia de una señal de frecuencia ultrasónica alterna en la salida del amplificador. El modulador está controlado por un generador de impulsos de duración GI ajustable. Todos los ajustes se realizan mediante un panel de control equipado con un reloj de procedimiento PC&PU, que apaga la fuente de alimentación una vez transcurrido el tiempo establecido para el procedimiento.
Figura 4 – Diagrama de bloques del dispositivo de terapia con ultrasonido
Antes de una sesión de terapia de ultrasonido, se verifica la capacidad de servicio del dispositivo. La forma más sencilla de comprobar la presencia de generación de ultrasonido es: que el emisor se sumerja en un vaso de agua y. en presencia de vibraciones se observa el efecto de desgasificación (liberación de burbujas de aire). A medida que aumenta la intensidad de la radiación, aumenta la evolución de gas.
Periódicamente se comprueba la calibración de la escala de intensidad de ultrasonido generada. Para ello se utilizan medidores de potencia ultrasónicos especiales, por ejemplo, el tipo IMU-2 (3).
Para proteger las manos del operador de los efectos del ultrasonido, debe trabajar con guantes de hilo fino, sobre los cuales se usan guantes de goma. La capa de aire, que se mantiene en el suelo mediante una capa de goma, refleja las vibraciones ultrasónicas. proteger las manos de la exposición a los ultrasonidos.
En la tabla 1 se muestran algunas de las principales características de los dispositivos domésticos de ultrasonido terapéutico.
Tabla 1 Características de los dispositivos domésticos de ultrasonido terapéutico.
Es de interés el efecto de las ondas ultrasónicas sobre los puntos biológicamente activos (BAP) para lograr determinados efectos terapéuticos, lo que se denomina fonoterapia. La fonoterapia se lleva a cabo mediante dispositivos de ultrasonido terapéutico que generan ultrasonidos de baja intensidad (0,05 W/cm por metro cuadrado) y están equipados con emisores con una pequeña superficie activa (de 0,2 a 1 cm por metro cuadrado), por ejemplo, "ENT -3", "UZT-102", "UZ-T10", etc.
El uso de la ecografía en cirugía.
La idea principal del uso de ultrasonido en cirugía es impartir vibraciones ultrasónicas a los instrumentos quirúrgicos, lo que aumenta significativamente su eficiencia, facilita las operaciones y reduce el daño traumático a los tejidos circundantes. En este caso se destacan varias áreas: corte ultrasónico de tejidos blandos; corte ultrasónico, perforación, trepanación, soldadura y revestimiento de tejido óseo: endarterectomía ultrasónica (realización de operaciones reconstructivas en grandes vasos afectados por aterosclerosis).
El método de corte ultrasónico de tejidos blandos se basa en el hecho de que se aplican vibraciones ultrasónicas longitudinales con una frecuencia de 22 a 44 kHz a la hoja del instrumento de corte, a la que el cirujano imparte un movimiento de traslación. con una amplitud no superior a 45 µm. Bajo la influencia de vibraciones ultrasónicas. impuesto a la herramienta, la velocidad de los movimientos longitudinales relativos aumenta, en relación con el movimiento de traslación de la hoja, varias veces. Al mismo tiempo, debido a la destrucción de la estructura celular de las capas de tejido adyacentes a la cuchilla bajo la influencia de la cavitación, la fricción seca se vuelve semiseca o incluso líquida. Esto conduce a una reducción significativa de las fuerzas de corte tanto normales como tangenciales. Las vibraciones ultrasónicas son excitadas por un magnetostrictor y transmitidas a la herramienta de corte mediante un concentrador. El magnetostrictor está hecho de un conductor magnético cilíndrico blindado de ferrita, en cuya cavidad se coloca el devanado, o de placas de aleación de níquel en forma de W, en cuya varilla central se enrolla el devanado. Cuando el material se remagnetiza, se produce el fenómeno de magnetoestricción, como resultado del cual las dimensiones longitudinales de las varillas fluctúan con la frecuencia de la corriente magnetizante. Para evitar duplicar la frecuencia de las oscilaciones mecánicas, el núcleo magnetostrictor se magnetiza con corriente continua casi hasta la saturación.
Hay dos formas principales de utilizar la ecografía en cirugía. El primero de ellos utiliza la capacidad de un haz de ultrasonido altamente enfocado para causar destrucción local en el tejido: se trata de un bisturí ultrasónico. Se realizaron operaciones en el cerebro, el hígado, los riñones y los ojos.
En el segundo caso, se aplican vibraciones mecánicas de frecuencia ultrasónica a instrumentos quirúrgicos como hojas, sierras y puntas mecánicas. Estas herramientas se denominan sierra ultrasónica, taladro ultrasónico.
Ultrasonido en fisioterapia.
Uno de los usos más comunes del ultrasonido en fisioterapia es acelerar la regeneración de tejidos y la cicatrización de heridas. El tejido cicatricial formado por ultrasonido es más fuerte y elástico en comparación con el tejido cicatricial "normal".
Tratamiento de úlceras tróficas.
Acelerar la reabsorción del edema.
Curar fracturas, acelerar la recuperación.
4.2. Fototerapia.
La fototerapia es un método de fisioterapia que implica la exposición dosificada del cuerpo del paciente a radiación infrarroja, visible o ultravioleta.
4.3. Aeroionoterapia con cargas negativas de electricidad.
Los estudios han demostrado que los iones ligeros negativos del oxígeno en el aire tienen el efecto más beneficioso para la salud. Los aeroiones afectan el funcionamiento del sistema nervioso, la presión arterial, la respiración de los tejidos, el metabolismo, la temperatura corporal, la hematopoyesis; su influencia cambia las propiedades fisicoquímicas de la sangre, el azúcar en sangre y el potencial electrocinético de los glóbulos rojos;
Los iones de aire positivos actúan en dirección opuesta.
Durante mucho tiempo se ha observado que en habitaciones congestionadas y sin ventilación una persona experimenta diversos tipos de malestar: letargo, fatiga, pérdida de apetito, dolor de cabeza, insomnio, debilidad, mareos, memoria debilitada, etc. las defensas del organismo y predispone a su desgaste y envejecimiento prematuro. Se ha descubierto que en tales habitaciones hay un exceso de iones de aire positivos y una falta de negativos. El clima también afecta el estado del cuerpo: en tiempo lluvioso y con niebla, especialmente en otoño, cuando la cantidad de iones negativos en el aire disminuye al mínimo, las enfermedades infecciosas ocurren con mayor frecuencia, las dolencias crónicas empeoran y el estado de salud de una persona. la mente empeora; el estado de ánimo se vuelve melancólico. Se ha descubierto que son los iones del aire de polaridad positiva los que tienen un efecto extremadamente desfavorable en personas de constitución débil, ancianos, pacientes reumáticos y neurasténicos, provocándoles dolor, debilidad y escalofríos.
Es a la alta concentración de iones de oxígeno ligeros y negativos a lo que los centros turísticos de las tierras altas, las costas marinas y los bosques de coníferas deben sus propiedades curativas. El uso de la aeroterapia en la práctica médica en Rusia se utiliza desde 1959. Desde hace varios años, la industria produce ionizadores de aire domésticos.
4.4. Electroterapia.
A modo de ejemplo, considere los siguientes tipos de electroterapia:
1. Galvanización.
Galvanización: el uso con fines terapéuticos de continuo continuo.
Corriente eléctrica de baja potencia (hasta 50 mA) y bajo voltaje (30 - 80 V).
2. Ionogalvanización (electroforesis).
La ionogalvanización es un método de impacto simultáneo combinado en
paciente con corriente continua y una determinada sustancia medicinal introducida en el tejido mediante corriente.
3. Faradización.
La faradización es el uso de corriente alterna de baja frecuencia con fines terapéuticos.
4. Darsonvalización.
La darsonvalización es el uso de corriente alterna de alta frecuencia, alta intensidad y baja potencia con fines terapéuticos.
5. Diatermia.
La diatermia es el uso con fines terapéuticos de corriente alterna de alta frecuencia (500.000 - 2.000.000 de ciclos), baja tensión (cientos de voltios) y
alta potencia (hasta varios amperios).
6. Franklinización.
La franklinización es el uso de electricidad estática con fines medicinales.
7. UHF - terapia.
La terapia UHF es un método de tratamiento en el que una determinada zona del cuerpo del paciente se expone a un campo eléctrico continuo o pulsado de frecuencia ultraalta.
8. Electropunción.
Electropuntura: un método para influir en puntos biológicamente activos
cuerpo con ciertos tipos de corrientes de baja frecuencia.
9. Terapia magnética
La magnetoterapia es el uso de un campo magnético alternante de baja frecuencia, pulsante y constante con fines terapéuticos.
Lista de literatura usada
1. Ivanov V.A. "Láser"
2.Kondarev S.V. "Tratamiento UHF"
3. Samoilov D.M. “Terapia magnética”
4. Zayavlova S.A. "Fototerapia"