第三节超声波的生物物理效应及其作用机理
超声波既是机械振动能量的一种传播形式,那么当它用来辐照生物媒质且辐照剂量(决定于辐照声强与辐照时间两个因素)超过一定阈值时,就会通过与生物媒质的某种相互作用机理(或物理原理)对后者的状态、功能或结构产生一定的影响(效应),这便是超声的生物物理效应。
当超声波用于医学诊断时,辐照剂量应尽量取小,以力求避免可能产生的任何生物效应;反之,当超声波用于治疗时,则需要足够的超声辐射剂量,以引起一定的生物效应,并由此获得某种所需要的临床医疗效果,如理疗、外科等。因此,超声生物效应正是超声治疗学的生物物理学基础。
一、 机械作用
超声传播过程中,介质质点交替压缩与伸张,形成压力变化(交变声压),这种机械作用是超声波的基本原发作用。超声场中的行波和驻波是这种作用的两个来源,在行波场中介质质点因交变振幅压力变化可获得巨大的加速度。超声波在介质内传播过程中介质质点交替压缩与伸张形成交变声压,不仅可使介质质点受到交变压力(在治疗剂量下,每一细胞均受4~8mg压力变化影响)及获得巨大加速度而剧烈运动,相互摩擦,而且能使组织细胞产生容积和运动的变化,可引起较强的细胞浆运动(原浆微流或称环流),从而促进细胞内容物的移动,改变其中空间的相对位置(据观察,强度不大的超声波能使嗜伊红细胞的原浆颗粒旋转,剂量大时甚至颗粒被抛出细胞外),形成了超声波对组织内物质和微小的细胞结构的一种微细按摩的作用,叫做微细按摩或细胞按摩。驻波也产生介质质点张力、压力及质点巨大加速度的变化,而且在液体中因离子大小及运动速度不同,可产生相对运动使波腹与波节间发生交变压力。
……
展开