דיאתרמיה

דיאתרמיה היא תהליך בו חום מושרה, באמצעות זרם חשמלי או זרמים אלקטרומגנטיים בתדירות גבוהה, לשם טיפולים פיזיותרפיים או הליכים כירורגיים. המונח "דִיאַתֶרמִיָה" הוא הלחם של המילים היווניות "דיה" (δια, שפירושה "דרך") ו"תרמיה" (θερμία, כלומר "חום"), כלומר "חימום באמצעות, דרך". התיאורים הראשונים הנוגעים בהשפעת זרמים אלקטרומגנטיים על גוף האדם פורסמו על ידי ז'אק ארסן ד'ארסונבל. הרופא הגרמני קארל פרנץ נייגלשמידט נחשב לאחד מאבות התחום ולאבי השימוש בביטוי "דיאתרמיה". דוקטור נייגלשמידט כתב את הספר המרכזי שייסד את התחום; "Lehrbuch der Diathermie", שיצא לאור בשנת 1926. דיאתרמיה משמשת בדרך כלל להרפיית שרירים ולחימום רקמות עמוקות בפיזיותרפיה, לחימום והרס גידולים באונקולוגיה, ולחיתוך רקמות וצריבת כלי דם (לשם הפסקת דימום מהם) בעת ניתוחים כירורגים. ישנן שלוש טכניקות מרכזיות להפקת דיאתרמיה. שימוש באולטרסאונד, שימוש בתדרי רדיו קצרי טווח (תדרים בטווח 1–100 MHz), או שימוש בגלי מיקרוגל (תדרים בטווח 915MHz או 2.45GHz). ההבדל העיקרי בין השיטות הוא בעומק החדירה שלהן לרקמות. הרעיון שלזרמים אלקטרומגנטיים בתדירות גבוהה עשויות להיות השפעות רפואיות נחקר במקביל ובצורה עצמאית בשנים 1890–1891 על ידי הרופא והביופיזיקאי הצרפתי ז'אק ארסן ד'ארסונבל והמהנדס האמריקני הסרבי ניקולה טסלה. ד'ארסונבאל חקר יישומים רפואיים לחשמל וביצע את המחקרים השיטתיים הראשונים על השפעת זרם חילופין על גוף האדם. במהלך מחקר זה הוא גילה שתדרים מעל 10 kHz לא גורמים להתחשמלות, אלא דווקא לחימום. הוא גם פיתח את שלוש השיטות המשמשות להעברת זרם בתדר גבוה לגוף: אלקטרודות מגע, לוחות קיבוליים וסלילי אינדוקציה. ניקולה טסלה הבחין לראשונה בסביבות 1891 שזרמים בתדירות גבוהה מסוגלים לייצר חום בעת מעבר בגוף חי, והציע להשתמש בהם ברפואה. בשנת 1899 כימאי אוסטרי בשם פון זיינק תיאר את קצב ייצור החום ברקמה כפונקציה של תדר וצפיפות הזרם, והציע לראשונה להשתמש בזרמים בתדירות גבוהה לטיפול בחימום עמוק. עד שנת 1900 כבר נעשה שימוש ניסיוני בהזרמת זרם בתדירות גבוהה לגוף לשם טיפול במגוון רחב של מצבים רפואיים במסגרת התחום הרפואי החדש "אלקטרותרפיה". בשנת 1908 טבע הרופא הגרמני קרל פרנץ נגלשמידט את המונח "דיאתרמיה" וביצע ניסויים מקיפים ראשונים בחולים. בשנת 1926 יצא לאור ספר הלימוד הראשון בתחום, "Lehrbuch der Diathermie". שנכתב על ידי דוקטור נגלשמידט, וחולל מהפכה בתחום. עד שנות העשרים של המאה העשרים התבסס התחום על שימוש במכונות סליל טסלה וסליל אודין, אך אלה הוגבלו לתדרים של 0.1-2 MHz בלבד, ונקראו דיאתרמית "גל ארוך". הזרם הוחל ישירות על הגוף באמצעות אלקטרודות מגע שלעיתים גרמו לכוויות בעור המטופל. בשנות העשרים של המאה העשרים פיתוח שפופרת הריק אפשרה להגדיל את התדרים ל-10–300 MHz, ולשימוש בדיאתרמיית "גל קצר". האנרגיה הוחלה על הגוף באמצעות סלילי אינדוקציה המבוססים על חוט או לוחות קיבוליים מבודדים, מה שהפחית את הסיכון לכוויות. בשנות הארבעים כבר נעשה שימוש ניסיוני בגלי מיקרוגל. שלוש הצורות של דיאתרמיה בהן משתמשים פיזיותרפיסטים הן אולטרסאונד, גל קצר ומיקרוגל. החום הנוצר על ידי הדיאתרמיה מגביר את זרימת הדם, חילוף החומרים וקצב התפשטות היונים על פני קרום התא באזורים החשים את הזרם. תחת השפעת חום זה רקמות סיביות בגידים, במפרקים ובצלקות נמתחות ביתר קלות, ובכך מאפשרות הקלה על נוקשות המפרקים וקידום הרפיית השרירים וירידה בעוויתות השרירים. דיאתרמיה באמצעות אולטרסאונד מתבססת על גלי קול בתדר גבוה שהופכים לחום כאשר הם נעים דרך רקמה. סוג זה של דיאתרמיה שימושי במיוחד בהעברת חום למבנים מסוימים כגון שרירים מכיוון שישנו הבדל ברגישות של סיבים שונים לתנודות הנוצרות על ידי גלי הקול, כאשר סיבים מסוימים סופגים יותר גלים וסיבים אחרים בעיקר מחזירים את הגלים. לדוגמה, בשומן תת עורי יחסית מעט אנרגיה מומרת לחום, בעוד שברקמות שריר חלק גדול יותר מגלי הקול מומרים לחום. בעקבות הבדלים אלו גלי העל-קול עוברים דרך השומן התת-עורי ללא השפעה רבה עליו, אך מצליחים לחמם ביעילות ובצורה ממוקדת את השרירים שמתחתיו. מכונות דיאתרמיה של גל קצר משתמשות בשני משטחים המונחים משני צידי חלק הגוף המטופל. שיטה אחרת מבוססת על סלילי אינדוקציה גמישים. סלילים אלו ניתנים לעיצוב כך שיתאימו לחלק הגוף המטופל. כאשר הגלים עוברים ברקמות הגוף השונות בין המשטחים או הסלילים הם הופכים לחום. מידת החום ועומק החדירה תלויים בהגדרות המכשיר ובתכונות הספיגה וההתנגדות של הרקמות דרכן עוברים הגלים. פעולות דיאתרמיה בגלים קצרים משתמשות בתדרי ISM באורך גל 13.56, 27.12 ו-40.68 מגה-הרץ כאשר מרבית המכונות המסחריות פועלות בתדר 27.12 MHz. דיאתרמיה של גל קצר משמשת בדרך כלל לטיפול בשרירים ומפרקים עמוקים המכוסים ברקמות רכות רבות, כגון שרירי ומפרקי הירך. במקרים מסוימים ניתן להשתמש בדיאתרמיית גל קצר כלטיפול בתהליכים דלקתיים עמוקים, כגון במחלות דלקתיות באגן. דיאתרמיית גל קצר יכולה לשמש גם לטיפול בהיפרתרמיה, המשמשת כטיפול מסייע לטיפול קרינתי בסרטן. דיאתרמיה באמצעות גלי מיקרוגל משתמשת בגלי רדיו בעלי תדר גבוה ואורך גל קצר יותר מאשר בדיאתרמיה של גלים קצרים. למיקרוגל תדר של מעל 300 MHz ואורך גל נמוך ממטר אחד. מרבית ההשפעות הטיפוליות של הטיפול במיקרוגל מבוססות על המרת אנרגיית הגלים הפוגעת בגוף לחום והתפלגותה ברקמות. סוג זה של דיאתרמיה נחשב לקל ביותר לשימוש, אך חסרונו הוא עומק חדירה ירוד יחסית. מגבלות הדיאתרמיה על-בסיס גלי מיקרוגל הן שלא ניתן להשתמש במיקרוגל במינונים גבוהים על רקמת בצקת, מעל חבישה רטובה או ליד שתלים מתכתיים בגוף עקב סכנת כוויות. היפרתרמיה למטרות רפואיות על ידי דיאתרמיה במיקרוגל מעלה את הטמפרטורה של רקמות עמוקות לטווח הנע מ־41C° עד 45C°. המנגנון הביולוגי המווסת את הקשר בין המינון התרמי לתהליך ההחלמה עדיין נמצא במחקר. טיפול במיקרוגל בתדרים של 434 ו- 915 MHz יכול להיות יעיל לטווח זמן קצר בעת פציעות שריר ושלד. בנוסף, היפרתרמיה על ידי דיאתרמיה עם גלי מיקרו יכולה לשמש גם להפגת כאב בעקבות מחלות גיד הכתף. דיאתרמיה במיקרוגל משמשת גם לטיפול בגידולים שטחיים בנוסף לרדיותרפיה וכימותרפיה קונבנציונליות. דִיאַתֶרמִיָה כירורגית כוללת שימוש בזרם חילופין בתדר גבוה בניתוח לשם חיתוך רקמה או לשם צריבת כלי דם קטנים כדי לעצור דימום. טכניקה זו גורמת לשרפה ונזק מקומי של רקמות, כאשר גודל אזור הנזק נשלט על ידי המנתח דרך שינוי תדירות ועוצמת הזרם. השימוש בדיאתרמיה לביצוע פעולות כירורגיות נקרא ניתוח בעזרת חשמל. חד-קוטבי - כאשר זרם חשמלי עובר מאלקטרודה הממוקמת ליד הרקמה המטופלת לכיוון אלקטרודה קבועה אחרת הממוקמת באזור מרוחק בגוף המטופל ("אלקטרודה אדישה"). אלקטרודה זו ממוקמת בדרך-כלל באזור הישבן או סביב הרגל. דו-קוטבי - כאשר שתי האלקטרודות מותקנות יחדיו על מכשיר דמוי עט, וזרם חשמלי עובר רק דרך הרקמה המטופלת. יתרון מרכזי בשימוש במכשירים דו-קוטביים הוא מניעה של תנועת הזרם החשמלי דרך רקמות אחרות בגוף, מה שמקטין את האזור הנפגע (שימושי בעת ניתוחים מיקרוכירורגים) ומונע השפעה על מכשירים מוליכים המושתלים בגוף המטופל המנותח (כגון קוצבי לב). מכשיר דיאתרמיה דו-קוטבי מכונה על ידי כירורגים רבים "בובי", על-שם ויליאם בובי, הרופא האחראי לפיתוח המכשיר המסחרי הראשון לניתוח באמצעות חשמל. מכשירים דיאתרמיים לשימוש כירורגי נכנסו לשימוש בתחילת המאה ה-20 בארצות הברית. השימוש המתועד הראשון נעשה בבית החולים בריגהם אנד ווימנס שבבוסטון, מסצ'וסטס ב-1 באוקטובר בשנת 1926. הניתוח בוצע על ידי אחד דוקטור הארווי קושינג, אחד מאבות הנוירוכירורגיה, לשם הסרת גידול מראשו של מטופל. המכשיר ששימש לניתוח פותח על ידי דוקטור ויליאם בובי במסגרת עבודתו באוניברסיטת הרווארד. כוויות עקב שימוש בדיאתרמיה נובעות בדרך כלל ממשטח הארקה פגום או מהתפרצות שרפה. דיאתרמיה כירורגית חד-קוטבית פועלת מכיוון שאנרגיית תדרי הרדיו מתרכזת בשטח הקטן של מכשיר הניתוח. המעגל החשמלי מושלם על ידי העברת הזרם בגוף המטופל לכיוון משטח מוליך המחובר למחולל תדרי הרדיו. מכיוון ששטח הפנים של המשטח גדול ביחס לקצה המכשיר, צפיפות האנרגיה על פני המשטח נמוכה מספיק כדי שלא תתרחש פגיעה ברקמות באתר המשטח. עם זאת, התחשמלויות וכוויות אפשריות אם המעגל נקטע או האנרגיה מרוכזת בדרך כלשהי. זה יכול לקרות אם שטח המשטח המוליך שבמגע עם גוף המטופל קטן, למשל אם הג'ל האלקטרוליטי שעל המשטח יבש, אם המשטח מנותק ממחולל תדרי הרדיו, או אם הזרם עובר דרך שתל מתכתי המושתל במטופל. מערכות אלקטרוקאוטריה מודרניות מצוידות בחיישנים לזיהוי התנגדות גבוהה במעגל המסייעים למנוע חלק מהפגיעות. כמו בכל סוגי יישומי החום, יש לנקוט בזהירות כדי להימנע מכוויות במהלך הטיפולים, במיוחד בחולים עם רגישות מופחתת לחום וקור. בניתוחים המשתמשים בדיאתרמיה כירורגית דווחו מקרים של שריפות בחדר הניתוח הקשורות לייצור חום שהתנגש עם נקודות הבזק כימיות, במיוחד בנוכחות ריכוזי חמצן מוגברים הקשורים להרדמה. בנוסף לכך, מספר ממצאים מדאיגים נמצאו בנוגע לרעילות העשן המופק על ידי דיאתרמיה בעת ניתוח. עשן זה מכיל כימיקלים העלולים לגרום נזק למטופלים, למנתחים או לצוותי חדר הניתוח. מכשירי דיאתרמיה רפואיים שימשו בידי בעלות הברית על מנת להפריע לקרני רדיו גרמניות בעת מלחמת העולם ה-2. קרני רדיו אלו שימשו למיקוד ההפצות הליליות של הגרמנים, בעיקר במהלך קרב הקרניים (Battle of the Beams) . מדיה וקבצים בנושא דיאתרמיה בוויקישיתוף topic/microwave-diathermy, topic/shortwave-diathermy דיאתרמיה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) D.J. Rhees, Electricity - "The greatest of all doctors": An introduction to "High frequency oscillators for electro-therapeutic and other purposes", Proceedings of the IEEE 87, 1999-07, עמ' 1277–1281 doi: 10.1109/JPROC.1999.771078 Michel Gautherie, Methods of External Hyperthermic Heating, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1990, ISBN 978-3-642-74633-8 Franz Nagelschmidt, Lehrbuch der Diathermie: für Ärzte und Studierende, Springer-Verlag, 2013-03-07, ISBN 978-3-642-92050-9. (בגרמנית) Mark Dutton, Physical therapist assistant exam review guide, Sudbury, MA: Jones & Bartlett Learning, 2012, ISBN 978-0-7637-9757-7 John Harvey Kellogg, Modern Medicine and Bacteriological Review, Modern Medicine Publishing Company, 1893. (באנגלית) Kovács, Richard (1945). Electrotherapy and Light Therapy, 5th Ed. Philadelphia: Lea and Febiger. pp. 187–188, 197–200. Bioelectrodynamics and biocommunication, Singapore: World Scientific, 1994, ISBN 981-02-1665-3 Harvey Cushing, William T Bovie, Electro-surgery as an aid to the removal of intracranial tumors, Surgery, gynecology and obstetrics, 6 47, Chicago : Surgical Pub. Co., 1928 Kressin KA; Posner KL; Lee LA; Cheney FW; Domino KB (2004). "Burn injury in the OR: a closed claims analysis". Anesthesiology. 101: A1282. "Principles of Electrosurgery" (PDF). asit.org. Covidien AG. 2008. נבדק ב-16 בפברואר 2015. {{cite web}}: (עזרה) Mundlinger, Gerhard; Rosen, Shai; Carson, Benjamin (208). "Case Report Full-Thickness Forehead Burn Over Indwelling Titanium Hardware Resulting From an Aberrant Intraoperative Electrocautery Circuit". ePlasty. 8: e1. PMC 2205998. PMID 18213397. Fitzgerald, J. Edward F.; Malik, Momin; Ahmed, Irfan (2011). "A single-blind controlled study of electrocautery and ultrasonic scalpel smoke plumes in laparoscopic surgery". Surgical Endoscopy. 26 (2): 337–42. doi:10.1007/s00464-011-1872-1. PMID 21898022.