Effekt bei instabiler Kavitation

1. Wenn die erzeugten Bläschen unter Einfluss des akkumulierenden Schalldruckes größer werden (bei Dauerschall), können diese eine kritische Phase überschreiten. Diese Phase ist dann erreicht, wenn der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Blasen-Innendruck. Wird diese Phase überschritten, kommt es zu extrem starken Implosionen. In weniger als einer Mikrosekunde kann die Temperatur bis auf 5500°C ansteigen. Gleichzeitig können Druckstöße von bis zu einigen tausend bar entstehen. Dieser kurzzeitige Temperaturanstieg  ist ein Auslöser für chemische Reaktionen (u.a. werden freie Radikale freigesetzt). Diese Art von Kavitation wird als transiente (vergehende) oder inerte (englisch: inertial): instabile  Kavitation bezeichnet. Es ist nicht sicher, ob oder ob nicht eine solche instabile Kavitation bei den üblichen therapeutischen Dosierungen auftritt; sie wurde in vivo jedenfalls noch nicht nachgewiesen. Tezel und Mitragotri (2003) gehen jedoch davon aus, dass bei sog. low frequency ultrasound (20 - 100 kHz) direkt auf der Hautoberfläche an der Grenze zum Stratum corneum eine instabile Kavitation abläuft. Auf Grund dieser instabilen Kavitation könnten Mikrojets entstehen. Die Kombination Implosionen und Mikrojets würden die Permeabilität des Stratum corneum vergrößern. Es wurde berechnet, dass pro cm² etwa 1 bis 10 solcher Jets entstehen, wobei die Flüssigkeit bis auf 50 - 150 m/s (180 bis 540 km/h!) beschleunigt wird. Eine instabile Kavitation kann, wie bereits histologisch und makroskopisch in vitro nachgewiesen wurde, bei genügend hoher Dosierung zu Zellzerstörungen und Bluttaustritten führen. 
   

• Es wurde bei Tierversuchen (von Ter Haar, 1982) folgendes beobachtet

1. Dass bereits ab 0,75 MHz und einer Schallleistung von  0,24 Watt/cm² eine stabile Kavitation erzeugt wird. Des Weiteren wurde eine Bläschenbildung in der Größe von ca. 10 µm nachgewiesen. Weiterhin wurde festgestellt,  dass die Effekte bei einer Ultraschallbehandlung nur bei einer stabilen Kavitation erzeugt werden (von Josza 1997, Webster 1978). So besteht die Möglichkeit,  das Wachstum von menschlichen Fibroblasten mit Ultraschall zu stimulieren. Bei einer Beschallung von ca. 5 Minuten und einer Schallintensität von 3 MHz und 0,5 W/cm² wurde der Umgebungsdruck auf 2 atm erhöht; hier trat diese Wirkung nicht auf.
   
2. Die Schlussfolgerung daraus ist
   Dass unter erhöhtem Druck keine Kavitation auftreten kann. Die Wirkung des Schalldruckes wird durch die Bläschenaktivität verstärkt. Diese physiologischen Effekte (Membran-Destabilisierung) wirken sich auf die Membran-Permeabilität aus. Die Permeabilität der Haut und der Zellmembranen nimmt zu.
   

• Beispiel

1. eine Zunahme der intrazellulären Ca-Konzentration in Chondrozyten, die sofortige Abnahme der Kalium-Konzentration in Thymozyten (Vorstufe der T-Lymphozyten) und die vermehrte Aufnahme von Calcium in Knorpel- und Knochenzellkulturen. Die erhöhte intrazelluläre Ca-Konzentration hat auch einen Einfluss auf die Proteinsynthese.
   Quelle: physiosupport.org