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概述超声波

第一篇：概述超声波概述超声进入医学临床的半个多世纪中，初始在治疗研究中缓慢起步，随后在诊断探索中迅猛发展。40年代以前，欧洲许多科学家埋首于实验室，一些论著的主题多局限于实验研究，直至1949年第一届国际超声医学学术会议上，才有接触实践的临床治疗经验交流。随后陆续召开的几次国际超声医学学术会议上，交流的论文达到一定的深度与广度，初步奠定了超声治疗基础，推动了超声治疗学的发展。国内在这一领域起步较晚，直至50年代初期，始有少数医院开展超声治疗，公开报道的文献初见于1957年。40年来，已积累了一定数量的自己的第一手资料和比较丰富的具有中国特色的临床经验。90年代以来，国内相继召开了三次全国超声治疗学术会议，论文内容较为广泛，学术水准逐届提高。今秋即将召开第四届超声治疗学术会议，预期将会进一步推动超声治疗在国内更广泛深入地开展。目前应用于临床治疗的除一般超声疗法外，已较为广泛开展的尚有超声药物透入疗法、超声雾化吸入疗法、超声穴位疗法（声针疗法），以及与其他理疗协同应用的超声-电疗法等等。近年来，超声治疗在某些方面取得了突破性进展，其中除现已广泛实践中日益发挥重要作用，目前已成功地用于抑制癌瘤生长和外科、妇科的各种手术治疗；眼科治疗青光眼已形成一套成熟技术和取得一系列成功经验，使聚焦超声均可起到有效破坏作用，被认为是继手术、化疗、放疗之后的第四种治癌方法。超声不仅能改善心肌收缩、消除心律率乱，且能减少缺氧征象，从而使恢复过程的障碍得以排解。国外近期文献介绍心脏超声进展、新用途有：①超声瓣膜成形术；②超声血管成形和血栓溶解术；③超声起搏和除颤；④超声控释药物以及心脏旁路和声学过滤等。上述若干重要新进展在有关章节中将逐项予以扼要叙述。超声疗法大于20kHz、正常人不能感知的机械振动波为超声。应用从低至数10kHz至高达数MHz的超声，通过各种方式作用于人体以治疗疾病的方法，统称为超声疗法。超声波的基本特性频率在2kHz以上的声波称之为超声波，由于频率f升高，波长λ变短使得超声波比普通声波具有特殊性，即近似于光的某些特征。如束射性，由一种媒质进人另一种媒质发生折射、反射等。同时有很强的被吸收性与衰减性，带有很强的能量。本节简要介绍超声波的几个主要特征。【超声波的束射性】人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散周围均能听到声音。由于超声波频率很高，所以方向性就相对要强，方向性即柬射性。当超声波发生体压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所产生的超声波就类似于光的特性，如图1一1一1所示。紧靠晶体辐射板的一段叫近场区，接近于圆柱状；离晶本辐射较远的部分，超声波以一定的角度扩散，叫远场区。若压晶体圆片的直径为D,超声波在该介中的波长为λ，则近区的长度为：D2－λ2D2N=————≈——（D》λ）4λ4λ由上式看出，压电晶体片直径愈大或频率越高，即波长λ愈短，则近场区的长度愈长，此超声波场的束射性就愈好。声学工作者用光衍射法，对医用超声波换能器的声场显示做了深入、生动的研究。就是这个研究成果的一组照片，它对我们深入而又形象地理解超声波的束射性，超声波的聚焦性，都有很大的帮助。图1-2是这种是这种光衍射法的实验光路图。图中的He——Ne激光器的波长为6328A（埃），O为一组组合透镜，它将光束镜发出的扩散光束变为平行光束。最后在相屏上得到的是一个超声波声束的倒立的实相。图1-3图1-6的一组照片，就是从这个相屏上拍摄而成的。整个实验均在暗室中进行。图1-5所示的这张未聚焦的单片换能器的全景超声波束照片，是我们超声波治疗机所发出的超声波声束的生动、形象的显示，是值得我们深入研究和理解的。理解了超声波的束射性，对超声波治疗有重要的意义。由于超声波具有很强的束射性，在超声波治疗时，要注意使用声头辐面垂直，对准治疗部位。以由于超声波声头辐射出的超声波场中心处最强，愈向外侧愈弱，所以，在超声波治疗操作时，一般都要以一定的速度，在治疗部位做小圆周或其它形式的移动，以使治疗部位得到的超声波剂量基本均匀，从而保证治疗效果的良好。【超声波的透射、反射、折射与聚集】由于超声波的频率较高，所以超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上，会出现类似于光线一样的透射、反射和折射现象。光线的透射、反射与折射现象是常见的。例如，我们在一个黑暗的环境里将一束光线投身到一个盛满水的透明玻璃烧杯里，我们将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。我们采用图1一2所示的光衍射法，也可以清楚地看到超声波声束的反射、透射与折射现象。见图1一7。光的聚集现象是常见的。如果我们手边在一个放大镜，在强烈的阳光下，太阳光经过放大镜的聚集到一点，就会将这一点上的纸或者香烟等物点燃。许多人都亲身做过这个实验。超声波的聚集现象和光线的聚集现象是