康復(fù)醫(yī)學(xué)超聲療法

康復(fù)醫(yī)學(xué)超聲療法第1頁/共66頁應(yīng)用頻率在20kHz以上的超聲波治療疾病的方法研究超聲波對機體組織的作用機制、應(yīng)用方法、使用強度、操作技術(shù)、適應(yīng)證、禁忌證等方面的科學(xué)，構(gòu)成超聲治療學(xué)第2頁/共66頁發(fā)展史：超聲波研究始于19世紀(jì)末，1903年俄國物理學(xué)家首先制成了超聲波振動器一戰(zhàn)期間，法國人首次制成了石英晶體超聲波發(fā)射器，探測水下潛艇獲得成功1928年，有超聲波治療慢性耳聾的報道1939年德國理療學(xué)家R.Pohlman報道超聲波治療神經(jīng)痛有效同年P(guān)hxfep等利用超聲波治療坐骨神經(jīng)痛和神經(jīng)炎獲良好效果1942年K.T.Dussik首先提出利用連續(xù)式超聲波經(jīng)顱檢查腦部疾病的報道1945～1948年歐美、前蘇聯(lián)等國已將超聲波廣泛用于臨床，治療神經(jīng)、肌肉、骨骼等疾病和創(chuàng)傷第3頁/共66頁隨著對超聲波這一物理因子在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的深入，現(xiàn)已形成了專門研究超聲波對機體的作用和反作用規(guī)律以達到診斷和治療目的的一門新興學(xué)科

――超聲醫(yī)學(xué)（ultrasonicmedicine）包括：超聲治療學(xué)、超聲診斷學(xué)和生物醫(yī)學(xué)超聲工程等第4頁/共66頁一、超聲波的物理學(xué)基礎(chǔ)

第5頁/共66頁1超聲波的性質(zhì)振動的傳播稱為波動，簡稱波波可分為機械波和電磁波聲波是一種機械波，屬于縱波，即聲源振動使周圍介質(zhì)中各個質(zhì)點沿波的傳播方向振動，產(chǎn)生稠密區(qū)和稀疏區(qū)交替形成的彈性縱波

第6頁/共66頁聲波按頻率劃分為三大類：頻率低于20Hz的次聲，頻率20～20kHz的可聽聲，頻率在20kHz以上的超聲人耳聽不到次聲和超聲

第7頁/共66頁聲速在數(shù)值上等于一個振動相位于單位時間內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離，單位m/s聲波的傳播速度與介質(zhì)的特性有關(guān)，而與聲波的頻率無關(guān)。聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒，在液體中為1500米/秒，在固體中為5000米/秒聲波在人類軟組織與在液體中相似，平均約為1540米／秒，在人類骨組織約為3380米/秒。聲波的傳播速度隨介質(zhì)溫度的上升而加快，氣溫增高1℃，聲速增加0.6米/秒第8頁/共66頁在液體和氣體中只能傳播與容積有關(guān)的縱波機體軟組織中傳播的聲波是縱波固體中能夠產(chǎn)生切變、容變、長變等彈性型變。在固體中既能傳播與切變有關(guān)的橫波，又能傳播縱波

第9頁/共66頁由于超聲波具有非常短的波長，可以聚集成狹小的發(fā)射線束而呈束狀直線傳播，可以定向發(fā)射超聲波在水中傳播的距離要比光波和無線電波遠(yuǎn)的多第10頁/共66頁超聲波的聲場－－超聲波在介質(zhì)中傳播的空間范圍－即介質(zhì)受到超聲振動能作用的區(qū)域超聲因其頻率高，具有類似光線的束射特性，在接近聲頭的一段為幾乎平行的射束，稱之為近場區(qū)。其后射束開始擴散，稱之為遠(yuǎn)場區(qū)由于超聲場的這種特性，為克服能量分布的不均，在治療時聲頭應(yīng)在治療部位緩慢移動第11頁/共66頁第12頁/共66頁超聲波的能量密度――指介質(zhì)中單位面積中的波動能量W=1/2ρA2ω2，與振幅A的平方、角頻率ω的平方和介質(zhì)的密度ρ成正比第13頁/共66頁聲強－為單位時間內(nèi)聲能的強度，即在每秒內(nèi)垂直通過每平方厘米面積的聲能常用測量單位是瓦特/厘米2

（W/cm2）

第14頁/共66頁臨床常用超聲治療劑量為0.1～2.5W/cm2，而震耳欲聾的大炮聲聲強只相當(dāng)于0～0.0001W/cm2?？梢姵暡ㄔ诮橘|(zhì)中傳播時，它的巨大能量會使介質(zhì)質(zhì)點產(chǎn)生很大的加速度，一般中等響度的聲波通過水時，水分子獲得的加速度只有重力加速度（約為9.8m/s）的百分之幾，而在頻率為800～1000KHz、聲強為0.5～2W/cm2的超聲波作用下，水分子得到的加速度可以超過重力加速度5～10萬倍

第15頁/共66頁聲壓－即聲能的壓力，代表超聲波的強度指介質(zhì)中有聲波傳播時的壓強與沒有聲波傳播時的靜壓強之差聲波在介質(zhì)中傳播引起介質(zhì)的稠密和稀疏變化，在稠密區(qū)壓強大于原來的靜壓強，聲壓為正值，在稀疏區(qū)壓強小于原來的靜壓強，聲壓為負(fù)值第16頁/共66頁2超聲波的發(fā)生機械振動法――利用強烈的氣體或液體激起固體振動產(chǎn)生超聲電變換法――利用高頻電振蕩經(jīng)換能器把電能轉(zhuǎn)換成機械振蕩，產(chǎn)生超聲波

第17頁/共66頁A壓磁效應(yīng)－某些磁性物質(zhì)如鎳和鎳鐵合金及特殊陶瓷材料在交變磁場中因磁場強度變化而相應(yīng)產(chǎn)生體積大小變化，從而產(chǎn)生超聲波缺點:不能得到200kHz以上的超聲波，醫(yī)學(xué)上難以應(yīng)用

第18頁/共66頁B壓電效應(yīng)－分正壓電效應(yīng)和負(fù)壓電效應(yīng)經(jīng)人工極化過的壓電陶瓷或某些晶體，在機械應(yīng)力的作用下會在表面產(chǎn)生電荷，即為正壓電效應(yīng)反之，若給這些具有壓電效應(yīng)的材料施以交變電場，則這些材料也會隨交變電壓的變化產(chǎn)生壓縮或伸拉應(yīng)變（厚度變化），即為逆（負(fù)）壓電效應(yīng)

第19頁/共66頁3連續(xù)超聲波和脈沖超聲波連續(xù)超聲波是強度恒定不變的連續(xù)等幅波，對生物組織的作用均勻，熱效應(yīng)明顯脈沖超聲波是有規(guī)律、間斷發(fā)射的超聲波其對生物組織作用的特點是減弱或消除超聲的熱作用

第20頁/共66頁4超聲波的傳播必須依靠介質(zhì)傳播，在真空中不能傳播，這點與光波和電磁波不同

第21頁/共66頁A超聲的衰減（吸收）與穿透――

超聲在介質(zhì)中傳播時，強度隨傳播距離而銳減，稱超聲的衰減

第22頁/共66頁介質(zhì)對聲波的吸收－與介質(zhì)密度、粘滯性、導(dǎo)熱性及超聲的頻率有關(guān)。衰減系數(shù)與超聲的頻率成正比超聲在氣體中被吸收最大，液體中被吸收較小，固體中吸收最小，在空氣中的吸收系數(shù)比在水中約大一千倍高頻超聲在空氣中衰減異常劇烈，所以在治療中聲頭下雖是極小的空氣光泡，也應(yīng)避免

第23頁/共66頁散射衰減－介質(zhì)中若含大量散射粒子如血中的血細(xì)胞，則超聲波可改變原方向，而使能量急劇衰減聲束擴散－使能量衰減可通過聚焦加以克服第24頁/共66頁半吸收層（半價層）在實際工作中常用半吸收層來表明一種介質(zhì)對超聲波的吸收能力（超聲波在某一介質(zhì)中的穿透能力）

第25頁/共66頁半吸收層是指超聲波在某種介質(zhì)中衰減至原來能量的一半時的厚度半吸收層厚度越大，表示穿透能力越強而吸收能力越弱不同組織對同一頻率的超聲波其半吸收層值不同，如頻率300千赫的超聲波，肌肉半吸收層值為3.6厘米，脂肪為6.8厘米，肌肉加脂肪為4.9厘米同一組織對不同頻率的超聲波吸收也不同，超聲頻率愈高吸收愈多，穿透愈淺，如90千周的超聲能穿透軟組織10厘米，1兆周的超聲穿透5厘米，而4兆周的超聲只穿透1厘米左右。因此，目前常用于理療的超聲波選用8000千周/秒，穿透深度為5厘米左右第26頁/共66頁B超聲波的反射和折射――

聲波入射到兩個介質(zhì)分界面時，若界面的線度大于波長，則產(chǎn)生反射和折射。能量的一部分返回到同一介質(zhì)中，另一部分折射到下一層介質(zhì)中兩個介質(zhì)間特性阻抗差異越大，反射越強第27頁/共66頁由于聲頭壓電材料與空氣間特性阻抗差異很大，反射很強，進入到組織中的能量很弱，空放時造成：一聲頭過熱，損壞儀器；二發(fā)射效率極低，對組織的治療作用很差因此聲頭與皮膚間加上耦合劑，起到透聲作用，減少反射，增加折射率，最大限度減少能量丟失第28頁/共66頁C超聲波的衍射與散射――當(dāng)聲波通過一個線度為1到2個波長的障礙物時，聲波會繞過障礙物后再直線傳播，稱衍射當(dāng)聲波遇到線度遠(yuǎn)小于波長的微小粒子時，微粒吸收能量后再向四周輻射聲波形成球面波，稱散射

這些現(xiàn)象在超聲診斷中很重要第29頁/共66頁

D駐波與波的干涉――兩列沿相反方向傳播的振幅相同、頻率相同的波疊加時，形成駐波－－波形改變但不傳播波形向前傳播的波叫行波超聲波在界面上產(chǎn)生的反射波與原入射波在傳播過程中相遇，相互干擾可形成駐波在同一介質(zhì)中的波與波之間的干擾，稱波的干涉

第30頁/共66頁5生物組織中超聲傳播與衰減的特點A超聲波頻率影響組織能量吸收――

實驗表明：0.5～13MHz頻段內(nèi)的超聲波在生物組織中傳播時，超聲衰減與超聲頻率基本呈線性關(guān)系，即頻率越高，衰減（吸收）越多，穿透能力（半價層或半吸收層）越小第31頁/共66頁B超聲強度隨組織深度增加而逐漸下降

第32頁/共66頁C生物組織成分的影響――水的衰減系數(shù)較小，所以，含水多的組織超聲衰減小膠原蛋白的聲速高，聲阻抗大，超聲衰減明顯脂肪的聲速低，聲阻抗低，超聲衰減小組織超聲衰減率由大到小排列：肺（含氣）＞骨＞軟骨＞肌腱＞皮膚＞腎＞心＞肌肉＞肝＞神經(jīng)組織＞脂肪＞血液＞血清第33頁/共66頁二、超聲波的生物物理學(xué)特性

和作用機制第34頁/共66頁1機械作用超聲聲場是傳聲媒質(zhì)中機械擾動的空間分布超聲波的機械作用來源于超聲聲場的行波（前進波）和駐波

第35頁/共66頁行波場的機械作用以超聲波傳播行程中能量轉(zhuǎn)變成介質(zhì)質(zhì)點的運動能為特征，即由于介質(zhì)內(nèi)這一壓力變化約為±3個大氣壓，若超聲頻率為1MHz時，每一細(xì)胞所承受的壓力約為4～8mg，這種壓力變化能使組織細(xì)胞產(chǎn)生容積運動變化，被稱為“細(xì)胞按摩”、“微按摩”或“內(nèi)按摩”第36頁/共66頁駐波場的機械作用可以影響到介質(zhì)張力、壓力和質(zhì)點的巨大加速度，使介質(zhì)質(zhì)點間產(chǎn)生運動差，造成質(zhì)點間摩擦而產(chǎn)生能機體體液中離子（質(zhì)點）由于質(zhì)量不同而獲得不同的加速度，則離子間相對運動而產(chǎn)生摩擦力第37頁/共66頁由于行波與駐波的機械作用，使組織細(xì)胞產(chǎn)生較強的胞漿運動－原漿微流或環(huán)流，從而加速細(xì)胞內(nèi)容物的移動、改變其空間相對位置，顯示出超聲波對生物組織內(nèi)物質(zhì)和微細(xì)結(jié)構(gòu)的微細(xì)按摩或細(xì)胞按摩作用

第38頁/共66頁細(xì)胞功能變化：A血液和淋巴循環(huán)改善，細(xì)胞膜的彌散功能增強，新陳代謝增強，組織再生能力提高――治療循環(huán)障礙性疾病，如營養(yǎng)不良性潰瘍B脊髓反射幅度降低，反射傳遞受抑制，神經(jīng)組織生物電活動降低――鎮(zhèn)痛作用C使堅硬的結(jié)締組織纖維延長變軟――治療瘢痕、粘連、硬皮病、關(guān)節(jié)攣縮等第39頁/共66頁2溫?zé)嶙饔贸曊駝幽芰坎粩啾幻劫|(zhì)吸收而轉(zhuǎn)變成熱能屬內(nèi)生熱第40頁/共66頁影響超聲產(chǎn)熱量大小的因素有――A超聲劑量－單位時間內(nèi)超聲強度越大，受作用組織內(nèi)產(chǎn)熱量越大――治療中移動超聲頭或采用脈沖超聲，均可防止組織溫度過高B超聲頻率－頻率越高，穿透越淺，吸收越多，產(chǎn)熱越多C介質(zhì)性質(zhì)－生物組織的介質(zhì)粘滯性越高或半吸收層（半價層）越小，組織吸收超聲能越多，產(chǎn)熱越多――超聲波產(chǎn)生的熱作用在骨和結(jié)締組織最顯著，脂肪和血液最少

第41頁/共66頁超聲波溫?zé)嶙饔锰攸c――A在組織內(nèi)產(chǎn)熱不均，在不同組織界面上產(chǎn)熱較多如皮下組織與肌肉交界、肌肉與骨組織交界、肌腱韌帶附著處、關(guān)節(jié)軟骨面及骨皮質(zhì)、骨膜等產(chǎn)熱較多――治療中有實際意義B在組織內(nèi)產(chǎn)熱約有80％經(jīng)血液循環(huán)帶走，20％由鄰近組織帶走――因而超聲作用于血液豐富的器官，如肝、腎、脾等，不會造成明顯升溫效應(yīng)缺少血液循環(huán)或?qū)哟味嗟慕M織如角膜、晶體、玻璃體、睪丸等，超聲可產(chǎn)生局部熱聚積，導(dǎo)致?lián)p傷

第42頁/共66頁超聲溫?zé)嶙饔每稍鰪娧貉h(huán)、加強代謝、改善組織營養(yǎng)、提高酶活力、降低肌肉和結(jié)締組織張力、緩解痙攣、降低感覺神經(jīng)興奮性、減輕疼痛等

第43頁/共66頁3理化作用多為機械和溫?zé)嶙饔玫睦^發(fā)作用

第44頁/共66頁A空化作用－

超聲所致介質(zhì)中氣體或充氣空隙形成，即當(dāng)液體處于強大負(fù)壓作用下，拉力超過內(nèi)聚力時出現(xiàn)微小空泡?？障秲?nèi)部有正負(fù)電荷分布。壓力改變可使空隙崩潰，瞬間產(chǎn)生巨大沖力，可沖斷高分子的化學(xué)鍵，同時伴隨局部高溫、高壓、發(fā)光、放電、高速微射流等現(xiàn)象，使鄰近組織細(xì)胞損傷

第45頁/共66頁B彌散作用－超聲可提高生物膜通透性，增加物質(zhì)彌散過程，促進細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)交換，加速代謝、改善營養(yǎng)可促使藥物容易透入細(xì)胞或微生物內(nèi)部，與藥物聯(lián)合可起協(xié)同作用第46頁/共66頁C觸變作用－

超聲可使凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)，對肌肉、肌腱、瘢痕等均有軟化作用D對氫離子濃度有影響－

使pH值向堿性方面轉(zhuǎn)化，可緩解炎癥局部酸中毒，減輕疼痛第47頁/共66頁E對生物大分子的聚合、解聚作用－超聲使水分子分解成OH、原子氫、原子氧等，誘導(dǎo)水中穩(wěn)定的化合物形成自由基超聲還可使大分子之間摩擦力增加，導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生不飽和的具高活性的自由基，而引發(fā)分子聚合反應(yīng)當(dāng)超聲作用使大分子化合物粘度下降時，可使大分子分解為小分子，有可逆和不可逆解聚兩種狀態(tài)

第48頁/共66頁超聲對酶活性有影響，可使氧化酶、脫氫酶失活，轉(zhuǎn)化酶活性提高在實驗性關(guān)節(jié)炎治療研究中發(fā)現(xiàn)，超聲可使關(guān)節(jié)內(nèi)水解酶和還原酶活性增加，對水解酶作用效應(yīng)更強

第49頁/共66頁F對DNA的作用－

在離體實驗和動物實驗中證實：高強度超聲波可引起DNA分子損傷、染色體畸變率升高。但缺乏人體引發(fā)DNA損傷的資料報道

第50頁/共66頁G對生物組織和細(xì)胞代謝的影響－低強度超聲加速氧化過程。線粒體、核酸對超聲均很敏感，使氧化－磷酸化過程增強，胸腺核苷酸含量增加，巰基化合物增加，巰基化合物對多種活性物質(zhì)具有強還原作用，如酶、激素、微生物、組胺、神經(jīng)介質(zhì)等，具有重要的生物學(xué)意義高強度超聲主要起抑制和破壞作用，在超聲治癌中有重要意義

第51頁/共66頁三、超聲治療方法第52頁/共66頁1常規(guī)劑量治療法：常規(guī)劑量3W/cm2以下A直接接觸法――皮膚與聲頭間涂以耦合劑移動法－緩慢往返或圓周移動，速度1～2cm/s，強度0.5～2.5W/cm2

治療較大范圍病灶固定法－治療劑量小，0.1～0.5W/cm2

治療較小范圍病灶或神經(jīng)根及痛點等

第53頁/共66頁B間接接觸法――利用水或輔助器具治療C穴位治療法――特制微型聲頭，直徑0.5～1.2cm，參照針灸取穴原則，2～6穴為宜。用于各類炎癥、疼痛等治療

第54頁/共66頁D神經(jīng)反射療法――

作用于病變相關(guān)神經(jīng)干經(jīng)路、交感神經(jīng)鏈（脊椎旁）、神經(jīng)節(jié)段反射區(qū)等，通過神經(jīng)反射原理治療疾病第55頁/共66頁2超聲綜合治療法與其它物理的、化學(xué)的方法結(jié)合應(yīng)用超聲霧化吸入法、超聲－電療法、超聲藥物透入療法、超聲與各種溫?zé)岑煼ā⒋暖?、光療法?lián)合應(yīng)用等第56頁/共66頁3大劑量治療法損傷性劑量超聲波治癌、碎石、外科超聲手術(shù)刀等（10W/cm2以上）第57頁/共66頁四、適應(yīng)證第58頁/共66頁損傷－扭挫傷、凍傷等勞損感染－潰瘍、急性乳腺炎等軟組織疼痛腱鞘狹窄或囊腫周圍血管疾病骨關(guān)節(jié)病尿潴留、尿結(jié)石等瘢痕、注射后硬結(jié)、術(shù)后