超声波疗法教学PPT课件
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超声波疗法
临沂市人民医院康复科
一、概述
超声波是指频率在20kHz以上，不能引起正 常人听觉反应的机械振动波。将超声波作 用于人体以达到治疗目的的方法称为超声 波疗法。频率500〜2 500kHz的超声波有一 定的治疗作用。现在理疗学中常用的频率 一般为800〜1000kHz。
近年来超声波疗法的使用范围日益广泛， 已远远超过理疗科原来的一般疗法，如超 声治癌、泌尿系碎石及口腔医学的应用等， 因此超声波疗法的概念应有广义的(包括各 种特殊超声疗法)及狭义的(指理疗科常用 的无损伤剂量疗法)两种。同时随着现代科 学技术的进步，超声波不仅用于治疗，还 已广泛用于诊断、基础及实验医学、因此 已有超声医学之称。
3.传播速度
声波的传播速度与介质的特性有关，而与 声波的频率无关。声波在空气中的传播速 度为340米/秒，在液体中为1500米/秒，在 固体中为5000米/秒，人类软组织与在液体 中相似，平均约为1540米/秒，人类骨组织 约为3380米/秒。声波的传播速度都随介质 温度的上升而加快，气温增高1℃，声速增 加0.6米/秒。
三、超声波的生物物理学效应及其
作用机理
(一)机械作用
机械作用是超声波的一种基本的原发的作用。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，相互磨擦， 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)， 显示出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。
4.超声的吸收与穿透
超声在介质中传播时，强度随其传播距离 而减弱，这说明超声能量被吸收，超声的 吸收与介质的密度、粘滞性、导热性及超 声的频率等有关。超声在气体中被吸收最 大，液体中被吸收较小，固体中吸收最小， 在空气中的吸收系数比在水中约大一千倍。 且介质的吸收系数又与超声波频率的平方 成正比，因而高频超声在空气中衰减异常 剧烈，所以在治疗中声头下虽是极小的空 气光泡，也应避免。
超声声场
(三)超声波的发生
产生超声波有各种方法，目前主要用压电 式超声发生器，它是根据压电效应的原理 制成的。具有压电效应性质的晶体受到压 缩或伸拉时在其受力面上就会产生数量相 等而符号相反的电荷，这种物理现象称为 压电效应。
若在晶体两侧加以一定频率的高频电压， 晶体薄片就能准确而迅速地随着交变电场 频率而周期性地改变其厚度(压缩与伸展)。 由此形成超声振动，向周围介质传播。
(二)超声波的声场
超声波在介质中传播的空间范围 即介质受 到超声振动能作用的区域叫超声声场。超 声因其频率高，具有类似光线的束射特性， 在接近声头的一段为几乎平行的射束，称 之为近场区。其后射束开始扩散，称之为 远场区。由于超声场的这种特性，为克服 能量分布的不均，在治疗时声头应在治疗 部位缓慢地移动。
描写超声声场的主要物理量有声压和声强。
1.声压
即声能的压力，代表超声波的强度。超声 传播时在稠密区产生正压，在稀疏区产生 负压。
超声波由于其频率甚高，因而声压亦甚大。 中等治疗剂量的超声波在组织中产生的附 加声压约为±2.6个大气压。
2. 声强
为单位时间内声能的强度，即在每秒内垂直通过 每平方厘米面积的声能。常用测量单位是瓦特/厘 米2(W/cm2)。临床常用治疗剂量为0.1～2～ 2.5W/cm2，而震耳欲聋的大炮声声强只相当于 0.0.～0.0001W/cm2。可见超声波在介质中传播时， 它的巨大能量会使介质质点产生很大的加速度， 一般中等响度的声波通过水时，水分子获得的加 速度只有重力加速度(约为9.8m/s)的百分之几， 如在频率为800～1000KHz、声强为0.5～2W/cm2的 超声波作用下，水分为得到的加速度可以超过重 力加速度5～10万倍。
在实际工作中常用半吸收层来表明一种介质对超 声波的吸收能力。半吸收层是指超声波在某种介 质中衰减至原来能量的一半时的厚度。半吸收层 厚度大，表示吸收能力弱，不同组织对同一频率 的超声波其半吸收层值不同，如频率300千赫的超 声波，肌肉半吸收层值为3.6 厘米，脂肪为6.8厘 米，肌肉加脂肪为4.9厘米。同一组织对不同频率 的超声波吸收也不同，超声频率愈高吸收愈多， 穿透愈浅，如90千周的超声能穿透软组织10厘米， 1兆周的超声将穿透5厘米，而4兆周的超声只穿透 1厘米深度。因此，目前常用于理疗的超声波选用 8000千周/秒，穿透深度为5厘米左右。
二、超声波的物理特性及超声的发生
超声波与声波的本质相同，都是物体的机 械振动在弹性介质中传播所形成的机械振 动波。
(一)超声波的传播 1.因声波是物质传播能的一种形式，所以
其传播必须依赖介质，而在真空中则不能 传播，此与光波、电磁波不同。
超声波示意图
2.超声波向周围介质传播时，产生一种疏 密的波形。这种连续的压缩层和稀疏层交 替形成的弹性波和声源振荡的方向一致， 是一种弹性纵波。由于超声波具有非常短 的波长，可以聚集成狭小的发射线束而呈 束状直线播散，故传播具有一定的方向性。
5.折射、反射与聚焦 超声波由一种介质传播至另一种介质时，将在界
面处一部分反射回第一种介质(反射)，其余透过 界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转 (折射)。声波在界面被反射的程度决定于两种介 质的声阻差，声阻差越大，反射程度也越大，(介 质的密度和声速的乘积叫介质的声阻)。表7.1可 见脂肪、肌肉之间反射很少，但在骨的表面则反 射很多。声头与空气间反射近于100%，所以超声 治疗时需用石腊油等作接触剂，以减少反射。实 验证明，由声头进入组织的超声能量只有35～40%， 而60～65%被反射。由于空气与组织间的反射，使 大量超声能丧失，所以超声波不能通过肺和充气 的胃肠。 基于超声传播的反射、折射原理，采用透镜及弧 面反射而将声束聚焦于焦点上以产生强大的能量， 而治疗某些疾病，如用集束超声波破坏脑部肿瘤 等。
临沂市人民医院康复科
一、概述
超声波是指频率在20kHz以上，不能引起正 常人听觉反应的机械振动波。将超声波作 用于人体以达到治疗目的的方法称为超声 波疗法。频率500〜2 500kHz的超声波有一 定的治疗作用。现在理疗学中常用的频率 一般为800〜1000kHz。
近年来超声波疗法的使用范围日益广泛， 已远远超过理疗科原来的一般疗法，如超 声治癌、泌尿系碎石及口腔医学的应用等， 因此超声波疗法的概念应有广义的(包括各 种特殊超声疗法)及狭义的(指理疗科常用 的无损伤剂量疗法)两种。同时随着现代科 学技术的进步，超声波不仅用于治疗，还 已广泛用于诊断、基础及实验医学、因此 已有超声医学之称。
3.传播速度
声波的传播速度与介质的特性有关，而与 声波的频率无关。声波在空气中的传播速 度为340米/秒，在液体中为1500米/秒，在 固体中为5000米/秒，人类软组织与在液体 中相似，平均约为1540米/秒，人类骨组织 约为3380米/秒。声波的传播速度都随介质 温度的上升而加快，气温增高1℃，声速增 加0.6米/秒。
三、超声波的生物物理学效应及其
作用机理
(一)机械作用
机械作用是超声波的一种基本的原发的作用。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，相互磨擦， 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)， 显示出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。
4.超声的吸收与穿透
超声在介质中传播时，强度随其传播距离 而减弱，这说明超声能量被吸收，超声的 吸收与介质的密度、粘滞性、导热性及超 声的频率等有关。超声在气体中被吸收最 大，液体中被吸收较小，固体中吸收最小， 在空气中的吸收系数比在水中约大一千倍。 且介质的吸收系数又与超声波频率的平方 成正比，因而高频超声在空气中衰减异常 剧烈，所以在治疗中声头下虽是极小的空 气光泡，也应避免。
超声声场
(三)超声波的发生
产生超声波有各种方法，目前主要用压电 式超声发生器，它是根据压电效应的原理 制成的。具有压电效应性质的晶体受到压 缩或伸拉时在其受力面上就会产生数量相 等而符号相反的电荷，这种物理现象称为 压电效应。
若在晶体两侧加以一定频率的高频电压， 晶体薄片就能准确而迅速地随着交变电场 频率而周期性地改变其厚度(压缩与伸展)。 由此形成超声振动，向周围介质传播。
(二)超声波的声场
超声波在介质中传播的空间范围 即介质受 到超声振动能作用的区域叫超声声场。超 声因其频率高，具有类似光线的束射特性， 在接近声头的一段为几乎平行的射束，称 之为近场区。其后射束开始扩散，称之为 远场区。由于超声场的这种特性，为克服 能量分布的不均，在治疗时声头应在治疗 部位缓慢地移动。
描写超声声场的主要物理量有声压和声强。
1.声压
即声能的压力，代表超声波的强度。超声 传播时在稠密区产生正压，在稀疏区产生 负压。
超声波由于其频率甚高，因而声压亦甚大。 中等治疗剂量的超声波在组织中产生的附 加声压约为±2.6个大气压。
2. 声强
为单位时间内声能的强度，即在每秒内垂直通过 每平方厘米面积的声能。常用测量单位是瓦特/厘 米2(W/cm2)。临床常用治疗剂量为0.1～2～ 2.5W/cm2，而震耳欲聋的大炮声声强只相当于 0.0.～0.0001W/cm2。可见超声波在介质中传播时， 它的巨大能量会使介质质点产生很大的加速度， 一般中等响度的声波通过水时，水分子获得的加 速度只有重力加速度(约为9.8m/s)的百分之几， 如在频率为800～1000KHz、声强为0.5～2W/cm2的 超声波作用下，水分为得到的加速度可以超过重 力加速度5～10万倍。
在实际工作中常用半吸收层来表明一种介质对超 声波的吸收能力。半吸收层是指超声波在某种介 质中衰减至原来能量的一半时的厚度。半吸收层 厚度大，表示吸收能力弱，不同组织对同一频率 的超声波其半吸收层值不同，如频率300千赫的超 声波，肌肉半吸收层值为3.6 厘米，脂肪为6.8厘 米，肌肉加脂肪为4.9厘米。同一组织对不同频率 的超声波吸收也不同，超声频率愈高吸收愈多， 穿透愈浅，如90千周的超声能穿透软组织10厘米， 1兆周的超声将穿透5厘米，而4兆周的超声只穿透 1厘米深度。因此，目前常用于理疗的超声波选用 8000千周/秒，穿透深度为5厘米左右。
二、超声波的物理特性及超声的发生
超声波与声波的本质相同，都是物体的机 械振动在弹性介质中传播所形成的机械振 动波。
(一)超声波的传播 1.因声波是物质传播能的一种形式，所以
其传播必须依赖介质，而在真空中则不能 传播，此与光波、电磁波不同。
超声波示意图
2.超声波向周围介质传播时，产生一种疏 密的波形。这种连续的压缩层和稀疏层交 替形成的弹性波和声源振荡的方向一致， 是一种弹性纵波。由于超声波具有非常短 的波长，可以聚集成狭小的发射线束而呈 束状直线播散，故传播具有一定的方向性。
5.折射、反射与聚焦 超声波由一种介质传播至另一种介质时，将在界
面处一部分反射回第一种介质(反射)，其余透过 界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转 (折射)。声波在界面被反射的程度决定于两种介 质的声阻差，声阻差越大，反射程度也越大，(介 质的密度和声速的乘积叫介质的声阻)。表7.1可 见脂肪、肌肉之间反射很少，但在骨的表面则反 射很多。声头与空气间反射近于100%，所以超声 治疗时需用石腊油等作接触剂，以减少反射。实 验证明，由声头进入组织的超声能量只有35～40%， 而60～65%被反射。由于空气与组织间的反射，使 大量超声能丧失，所以超声波不能通过肺和充气 的胃肠。 基于超声传播的反射、折射原理，采用透镜及弧 面反射而将声束聚焦于焦点上以产生强大的能量， 而治疗某些疾病，如用集束超声波破坏脑部肿瘤 等。