医用超声诊断与治疗仪器----医用超声治疗仪器

         超声能量通过人体组织媒质的相互作用时，产生超声生物效应，引起生物体组织结构与功能变化，从而实现治疗的目的。超声生物效应主要包括机械效应、热效应和空化效应：
         1．机械效应超声是机械振动能量，在体内传播时，介质质点振动振幅虽小，但频率很 高，加速度大，声压强，超声波的这种力学效应称为机械生物效应。 超声波在介质中传播，介质质点交替压缩与伸张形成交变声压，从而获得巨大加速度， 介质中的分子剧烈运动，相互摩擦，引起组织细胞容积变化及细胞原浆环流，从而对组织内 物质和微小细胞结构产生一种“微细按摩作用”，这种作用可引起细胞功能的改变，膜性结构 的拉伸、扭曲及断裂，使其功能及结构发生损害的许多反应。 超声波的机械作用可以改善血液和淋巴循环，增强细胞膜的弥散过程，从而改善新陈代谢，提高组织再生能力，所以可治疗某些局部m液循环障碍性疾病，如对治疗营养不良性溃疡效果良好。小剂量的超声波能使神经兴奋性降低、神经传导速度减慢，因而对周围神经疾 病，如神经炎、神经痛，具有明显的镇痛作用。大剂量超声波作用于末梢神经可引起血管麻痹、组织细胞缺氧，继而坏死。超声波的机械作用能使竖硬的结缔组织延K、变软，还可击碎人体内各种结石。

         2．热效应超声波在机体组织内传播时，介质分子产生剧烈振动，将超声能量转换为
热能，并被组织吸收，称为热效应。这种热能量的产生与超声声强、媒质的声压吸收系数及 单位体积内超声作用的时间有关。在单位体积内超声作用时间越长，产生的热能就越多。 温度过热发生损伤，超声波的热作用会引起生殖腺组织损伤，睾丸组织对超声波很敏感，高强度作用可致实质性损害和不育。 超声波的热效应，可使组织温度升高、m液循环加快、代谢旺盛，增强细胞吞噬作用，以提高机体防御能力和促进炎症吸收，还能降低肌肉和结缔组织张力，有效地解除肌肉痉挛，使肌肉放松，达到减轻肌肉及软组织疼痛的目的。常用的对疾病（如关节炎、关节扭伤、腰肌 痛等）消炎镇痛、疗效较好的透热疗法是应用超声波的热作用使人体局部温度升高，引起血管扩张、m流加速和组织的新陈代谢加强，达到治疗目的。

         3．空化效应超声波在生物体内传播使液体中产生微小气核（空化核），当声压达到一定值时，发生空化气泡的形成、增大和崩溃的动力学过程叫空化效应，具有稳态空化和瞬态 空化两种形式。 由于液体在超声波振动下产生数以万计的微空化气泡。气泡在超声波纵向传擂形成负压区生长，而在正压区迅速闭合，在这交替正负压强下受到压缩和拉伸，气泡被压缩直至崩 溃的一瞬间，伴随高温会产生巨大的瞬时压力。空化核在崩溃的瞬间产生高温、高压、发光 及冲击波等极端的理化现象，导致生物体细胞发生化学和毒性反应，如细胞变性、溶解、酶活 力改变、代谢障碍等，使生物体受到破坏。 利用超声辐射压、空化效应、机械效应形成静超声治疗学，研究了各类超声治疗仪器，乳 晶状体的晶核白内障治疗仪；利用瞬态空化效应产生的冲击波和高速射流生产了超声波 外碎石治疗机；聚焦高强度超声能量直接杀佰癌变组织；乳化脂肪达到减肥；空化的雾化清洗作用广泛应用于超声保健和美容；用必抑制胚胎的发育，达到人工流产；将药物定向扩散进入病灶等。 
         一．超声雾化器
         超声雾化器由电能（交流电转变为高频电）转变为同频率的声能（超声波），液一气分界面（药液表面与空气交界处）在受到垂直于它的超声波作用时，因声波的干涉而形成表面张力 波。当表面张力波足够强时，就会在其波峰处飞出雾粒。此雾粒的尺寸随超声频率的上升 而变小，当频率为i. 45MHz时，就能高效地把药液在常温下分裂成直径为1- 5µm的大量 微粒（与肺泡直径相近）。这些微粒能充分吸附于患者的支气管、肺泡等患处。 超声雾化器一般由功率源、雾化缸、电源三部分组成，如图4 19所示。

         功率源产生1.45MHz以上的高频电能，经置人雾化缸里的换能器变换为同频率的超 声波；通过雾化缸中的耦合作用，穿过雾化杯底部的透声薄膜，直接作用于杯内药液，使之形成雾状的药物气溶胶；利用功率源内送风机的气流，把气雾经供雾软管传送给患者。 雾粒的大小直接影响到呼吸疾病的治疗效果，微粒直径与沉积部位的关系如表4-2所示。

         超声雾化器是利用超声波在药物溶液中产生的空化作用，产生的雾粒大小均一，动量微小，易被气流携走，使药物变成颗粒细微的气溶液至患者病灶而被直接吸人治疗的仪器。

         二、其他超声治疗仪
超声波是指每秒振动频率在20kHz以上的机械纵波，医疗上运用的多为800 -1000kHz范围，近来有采用30-50kHz低频超声波及l-3MHz高频超声波进行治疗的报 道，有的治疗设备可选择输出两种至三种频率。 一般超声治疗仪由高频功率发生器及超声换能器（也称声头）丽大部分组成；高频功率 发生器通常包括电源电路、高压电路、振荡电路、输出电路及定时电路等；超声换能器上常用的压电晶体，有天然石英和人工合成的锆钛酸钡等。

         1．工作原理由高频功率发生器提供高频电能，通过共振激发声头中的压电晶片，使 其产生厚度方向的机械振动，并向外辐射超声波。超声波经过超声耦合剂有效地进人人体， 对病变部位进行辐照治疗。

         2电路组成本机由振荡电路、电源电路、输出强度调节、超声换能器及计时器所组 成，框图如图4 -20所示。

         电源电路为功率发生器提供必要的高压与功率，一般采用全波整流或半波整流，再经过稳压即可供振荡电路使用。振荡电路产生高频振荡，并通过输出电路使之与压电晶片匹配，以有效地激励晶片产生机械振动，发射超声波。定时电路提供定时脉冲，以根据临床具体需要控制活疗时间。

         (l)振荡电路：振荡电路是电感反馈振荡电路，由放大管、反馈线圈I，与电容C回路组 成。振荡频率决定于电路的总LC数值，振荡电路产生等幅高频电振荡。

         (2)超声换能器：使用锆钛酸铅高效压电晶体片制成。从振荡回路的电容分压器上，输 出高频高压电流，经同轴电缆输送到超声头上，南超声头转换成超声能而作用于人体。

         (3)定时部分：可南机械计时器控制或用晶体三极管组成单稳态触发电路组成。改变 RC时间数以改变暂稳态的持续时间。

         (4)电源部分：由电源变压器及三组桥式全波整流及滤波电路所组成。 3超声治疗仪探头的结构根据防水、防震、大限度传递超声能量等要求．超声治疗 仪的探头大部分采用如图4-21所示的结构，这种固定晶片的方法，简单而又便于超声波传输到治疗部位。 超声波发生头的外形，有如图4 21所示的直形，也有弯形的，但内部固定晶片的方法大致相同。传输超声波的金属盖面积有5cm2和l0cm2两种，前者多被现阶段生产的超声治疗仪采用。超声波发生器品片所用的高频电，南高频同轴电缆和超声波治疗机的高频振荡 电路相接。

         4.“主要技术指标

         (1)电源：175-220V，50Hz； 
         (2)功率消耗：不大于l00W；

         (3)输出频率：800kHz；

         (4)输出强度：0 5-2. SW/cm2（每挡。．25W/Or12可调，误差≤l0%）；
         (5)定时范围：5min±20%，l0min±zo%，l5min±20%，20min±20%:
         (6)工作方式：连续、断续（脉冲）。

         5治疗作用
         (l)镇痛解痉：超声波作用下神经及肌肉组织兴奋性下降；
         (2)促进结缔组织分散：软化瘢痕，松解粘连；

         (3)溶栓作用；

         (4)减轻或消除血肿：加速局部血液循环，增加细胞膜通透性，改善组织营养，促进渗出 吸收；

         (5)促进组织再生、骨痴生长、加速骨折修复；
         (6)通过作用于神经、体液的反射途径或穴位经络作用影响全身或调节相关的脏器 功能；

         (7)治疗肿瘤作用：应用多个声头高强度聚焦使肿瘤组织内产生高温以杀伤肿瘤细胞。 超声治疗仪适用于内科、外科、儿科、神经科、皮肤科、眼科、耳鼻喉科及妇科作治 疗用。