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超声波的医学应用王桂丽物理学 201010800078【摘要】超声波在现代生活中的应用越来越广泛，不论是生活、科研甚至军事活动中，超声波技术都起到了不可或缺的作用，并且了解到超声波在医疗方面也有突出贡献。【关键词】超声波，临床医学，多普勒效应，超声系统超声波是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。超声波在传播过程中一般要发生折射、反射以及多普勒效应等现象,超声波在介质中传播时,发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官 ,会发生形态及强度各异的反射。由于人体组织器官的生理、病理及解剖情况不同对超声波的反射、折射和吸收衰减也各不相同。超声诊断就是根据这些反射信号的多少、强弱、分布规律来判断各种疾病。超声在医学的各个领域都有应用 ,并取得飞速发展 ,从而产生了超声医学这一分支学科。一超声的物理特性1.超声场特性　超声在介质内传播的过程中 ,明显受到超声振动影响的区域称超声场。超声场具有以下特点:如果超声换能器的直径明显大于超声波波长 ,则所发射的超声波能量集中成束状向前传播 ,这种现象称为超声的束射性 (或称指向性 )。换能器近侧的超声波束宽度与声源直径相近似 ,平行而不扩散 ,近似平面波 ,该区域称近场区。近场区内声强分布不均匀。近场区以外的声波以某一角度扩散称远场区。该区声波近似球面向外扩散 ,声强分布均匀 ,但逐渐减弱 ,换能器的频率愈高 ,直径愈大 ,则声波束的指向性越好 ,其能量越集中。2.超声的反射与散射　超声在密度均匀的介质中传播 ,不产生发射和散射。当通过不同的介质时 ,在两种介质的交界面上产生发射与折射或散射与绕射。超声波的频率较大 ,波长较小 ,一般不考虑衍射与干涉。（1）反射、折射与透射:凡超声束所遇界面的直径大于超声波波长 (称大界面 )时 ,产生反射与折射。反射声强取决于两介质的声阻差异及入射角的大小。垂直入射时 ,反射声强最大。反射声能愈强则折射或透射声能愈弱。进入第二介质的超声继续往前传播 ,遇不同声阻抗介质时 ,再产生反射 ,依次类推 ,被检测物体密度越不均匀 ,界面越多 ,产生的反射愈多。（2）散射与绕射:超声在传播时 ,遇到与超声波波长近似或小于波长 (称小界面 )的介质时 ,产生散射与绕射。按照惠更斯原理 ,散射为小介质向四周发散超声 ,又成为新的声源;绕射是超声绕过障碍物的边缘 ,继续向前传播。散射回声强度与超声入射角无关。3.超声衰减　超声在介质中传播时 ,随着传播距离的增加 ,声强逐渐减弱 ,这种现象称为超声的衰减。引起衰竭的主要原因是介质对超声的吸收 (粘带吸收及热传导吸收 )。超声频率愈高,介质的吸收愈多;其次为能量的分散如反射、折射、散射等 ,使原传播方向上的能量逐渐减弱。4.多普勒效应　声源和接收体作相对运动时 ,接收体在单位时间内收到的振动次数 (频率 ) ,除声源发出者外 ,还由于接收体向前运动而多接收到 (距离 /波长 )振动 ,即收到的频率增加了。相反 ,声源和接收体作背离运动时 ,接收体收到的频率就减少 ,这种频率增加和减少的现象称为多普勒效应。二超声波在临床上的治疗应用超声波治病机理: 1.机械效应：超声在介质中前进时所产生的效应。（超声在介质中传播是由反射而产生的机械效应）它可引起机体若干反应。超声振动可引起组织细胞内物质运动，由于超声的细微按摩，使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用，也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性，可以改变细胞膜的通透性，刺激细胞半透膜的弥散过程，促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态，改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化，导致细胞的功能变化，使坚硬的结缔组织延伸，松软。超声波的机械作用可软化组织，增强渗透，提高代谢，促进血液循环，刺激神经系统和细胞功能，因此具有超声波独特的治疗意义。 2.温热效应：人体组织对超声能量有比较大的吸收本领，因此当超声波在人体组织中传播过程中，其能量不断地被组织吸收而变成热量，其结果是组织的自身温度升高。产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。即内生热。超声温热效应可增加血液循环，加速代谢，改善局部组织营养，增强酶活力。一般情况下，超声波的热作用以骨和结缔组织为显著，脂肪与血液为最少。 3理化效应：超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。TS-C型治疗机通过理化效应继发出下列五大作