超聲波在醫學中的應用

譚智愛　孫利娟

【摘 要】目的：超聲波做為機械波的一種，以其獨特的特性在醫學領域有著廣泛的應用，本文介紹超聲波在醫學診斷及醫學治療中的一些應用。

【關鍵詞】超聲波；超聲診斷儀；醫學診斷

【中圖分類號】R312 【文獻標識碼】B 【文章編號】1005-0019（2018）23--01

超聲波是指頻率大于2000赫茲的聲波，它與聲波的本質相同，只是不能引起人類的聽覺，應用在醫學中的超聲波數量級一般為105～107赫茲。

超聲波技術在醫學領域的應用只有幾十年的時間，但其獨特的優越性，已廣泛的應用在醫學診斷、治療及醫學研究方面。

1 超聲波的特點

方向性：超聲波由于其頻率高，具有波長短、衍射現象不明顯的特點，沿直線傳播時容易改變傳播方向，可以進行匯聚和發散。

功率特性：超聲波的頻率高，而聲強與頻率的二次方成正比，振幅相同時超聲波的強度遠高于聲波。這種較高的能量正是超聲波應用于治療及其他的方向基礎。

穿透特性：在介質中傳播時超聲波的衰減較小，在固體和液體中可以傳播很遠的距離，貫穿能力很強，甚至可以穿透幾十米的金屬，因此超聲波主要用于固體和液體的檢測。

反射性：超聲波在均勻介質中傳播不容易發生反射，而在傳播時遇到雜質或者穿過不同介質的界面時都會出現很強的反射現象，波長越短反射越明顯。如超聲波在人體內傳播時，人體組織的病變界面會引起超聲反射，超聲診斷正是利用這一特性，將反射形式的回波分析處理得到超聲影像。

2 超聲波在醫學診斷中的應用

超聲診斷技術是繼X射線診斷技術之后，發展最迅速，推廣和普及應用最快的一門醫學診斷技術。超聲診斷的原理是利用超聲探頭發射的超聲波探測人體內部情況。并且與X射線相比，超聲波具有低損傷和高靈敏度兩項優點。

超聲診斷儀主要由四個部分組成：電源、處理及顯示器、超聲探頭、高頻信號發生器。超聲波發生器（由探頭和高頻信號發生器組成）以斷續形式向人體發射超聲波，超聲進入人體后在各組織界面上發生反射現象，反射回來的超聲波信號由超聲接收器（由處理及顯示器及探頭組成）接收并處理，轉化成影像顯示出來。

超聲診斷儀有A超、B超、M超等多種類型，其基本原理類似，但工作方式各有不同。另外超聲多普勒診斷儀也是醫療中一種重要的超聲波儀器設備。

A型超聲診斷儀：接收探測人體內部時的反射回波，并在熒光屏上顯示出不同幅度和間距的波形。A超實際上是利用回波測距，獲得的是一維信息，顯示的也是一維圖像即沿超聲束行進方向上的人體信息。

B型超聲診斷儀：利用輝度調制顯示成像，其圖像為人體內部組織或器官的二維縱向斷面影像。與A超相比，B超有兩點主要的不同：一是利用輝度調制，即將回波的強度轉換為光點的強度并顯示出來，不同組織因為物理特性不同而反射的回波強度不同，得以區分；二是圖像為斷層二維圖像，掃描時，隨著探頭的移動，人體內信息不斷的返回匯集，經過處理形成二維圖像。這種成像方式相當于打人體內部的器官和組織逐層切開觀察，故又稱為超聲斷面成像技術。

M型超聲診斷儀：與同屬于輝度調制型的B超不同之處在于，M超的單探頭固定在某一探測點并不移動。超聲探頭發射一束超聲波并接收回波，人體內組織運動引起回波到達探頭時間的延遲或提早，將這種變化按時間記錄下來就形成了M超的圖像。

超聲多普勒診斷儀：臨床上所稱的“彩超”，利用的是彩色多多普勒血流顯像，能實時顯示任意解剖面上的血液流動狀態及解剖結構。超聲多普勒診斷儀在形成黑白的普通B超圖像的同時，提取掃描線上個點的多普勒頻移數據，并處理成血液流動信息，經過技術處理、偽色彩編碼后疊加在普通B超圖像上，形成偽色彩影像。

3 超聲波在臨床治療上的應用

熱作用：超聲波作用于介質時，會引發介質中的分子劇烈振動，使超聲波的機械能轉換成介質的內能，導致介質溫度升高，這種現象稱為超聲波的熱效應。并且超聲波做為縱波，當超聲波穿過不同組織的界面時會轉變成橫波，從而使熱效應加劇，出現選擇性加熱的現象，所以超聲波具有準確控制加熱部位和可作用于組織內部的特點。高能聚焦超聲治療機正是利用以上特點，通過體外發生大功率超聲波，在人體內腫瘤部位聚焦加熱殺死腫瘤細胞。

機械作用：在生物介質中傳播時超聲波會引起質點振動，質點的快速移動產生很大壓強，在高壓力的作用下出現細胞膜的滲透壓、細胞內的亞顯微機構等變化。

空化作用：高頻率超聲波作用于液體時，會導致液體分子隨超聲波頻率發生疏密變化，局部產生高溫、高壓、放電的現象，可以促進化學反應、殺滅細菌等。

聲流作用：超聲波通過溶液時，會使溶液中的一些懸浮粒子發生轉動和平動。如溶液中的細胞處于不均勻聲場中，在力的作用下，可能改變細胞結構。

超聲波熱作用、機械作用、空化作用和聲流作用的共同作用，使人體局部組織細胞受到細微的按壓，治療處組織溫度升高，細胞亞顯微結構發生改變、功能受到刺激，化學反應增快，新陳代謝增強；人體內酸堿度發生變化，蛋白分子的性質和各種生物酶的功能受到影響，活性物質含量改變等，而達到治療效果。

目前超聲波廣泛出現在外科、婦產科、康復科、醫療美容等科室，應用在結石、節育、減肥、康復、保健等治療環節中，超聲波霧化、超聲波碎石、超聲波藥物滲透、高能聚焦超聲治療、穴位超聲治療等超聲波應用技術的出現和發展為醫學臨床治療提供便利。

參考文獻

朱世忠，劉東華.醫用物理[M].人民衛生出版社.2014年8月第6版.

郭建.超聲波在醫學臨床中的應用[J].臨床合理用藥.2009年1月第2卷第1期.