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。 超声声场 描写超声声场的主要物理量有声压和声强。 1.声压:超声波在介质中传播时,介质质点在其平衡位置附近做往复运动,使介质内部发生有节律的疏密变化,这种疏密变化形成了压力变化,即声压。代表超声波的强度。声压与超声波的频率和振幅成正比,与声阻成反比。 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3W/cm2以下。 产生超声波有各种方法,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。 超声波在介质中传播时,介质质点在其平衡位置附近作往复运动,使介质内部发生有节律的疏密变化,这种疏密变化形成了压力变化,能对人体组织细胞产生微细按摩作用。微细按摩作用是超声波治疗疾病的最基本的机制。这种对细胞的微细按摩作用可以改变组织细胞的体积,减轻肿胀,改变膜的通透性,促进代谢物质的交换,改变细胞的功能,提高组织细胞的再生能力。所以治疗某些局部循环障碍性疾病,如营养不良性溃疡效果良好。有人观察在超声波的机械作用下,脊髓反射幅度降低,反射的传递受抑制,神经组织的生物电活性降低,因而超声波有明显镇痛作用。超声的机械作用还能使坚硬的结缔组织延长、变软,用于治疗疤痕、粘连及硬皮症等。 可见,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、刺激神经系统及细胞功能,因此有重要的治疗意义,在超声治疗机理上占重要地位。 超声波作用于机体时可产生热,超声波在机体内热的形成,主要是组织吸收声能的结果。其产热有以下特点: 1.由于人体各组织对声能的吸收量各有差异,因而产热也不同。一般超声波的热作用以骨和结缔组织为量显著,脂肪与血液为最少。如在超声波5W/cm2,1.5分钟作用时,温度上升在肌肉为1.1℃,在骨质则为5.9℃。 2.超声波热作用的独特之处是除普便吸收之外,还可选择性加热,主要是在两种不同介质的交界面上生热较多,特别是在骨膜上可产生局部高热。这在关节、韧带等运动创伤的治疗上有很大意义。所以超声波的热作用(不均匀加热)与高频是及其他物理因子所具有的弥漫性热作用(均匀性加热)是不同的。 3.超声波产生的热将有79-82%由血液循环带走,18-21%由邻近组织的热传导散布,因此当超声波作用于缺少血循环的组织时,如眼的角膜、晶体、玻璃体、睾丸等则应十分注意产生过热,以免发生损害。 超声波在液体介质中传播时产生声压。当产生的负声压超过液体的内聚力时,液体中出现细小的空腔,即空化现象。空腔分为两种,即稳定空腔和暂时空腔。 稳定空腔在声压的作用下来回振动,空腔周围产生局部的单向的液体流动。这种非常小的液体流动叫做微流,在超声波治疗中起重要作用。微流可以改变细胞膜的通透性,改变膜两侧的钾、钙等离子的分布,因而加速组织修复的过程,改变神经的电活动,缓解疼痛。暂时的空腔在声压变化时破灭,产生高热、高压、发光、放电等现象,对机体有破坏作用。 超声波作用于人体组织产生机械作用、热作用和空化作用,导致人体局部组织血流加速,血液循环改善,血管壁蠕动增加,细胞膜通透性加强,离子重新分布,新陈代谢旺盛,组织中氢离子浓度减低,PH值增加,酶活性增强,组织再生修复能力加强,肌肉放松,肌张力下降,疼痛减轻或缓解。 超声波治疗中局部组织的变化可以通过神经体液途径影响身体某一阶段或全身,起到治疗作用。 小剂量超声波能使神经兴奋性增高,传导速度加快,减轻神经的炎性反应,促进神经的损伤愈合,提高痛阈,减轻疼痛。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。 中枢神经对超波显示较高的敏感性,一定剂量之内,超声波对中枢神经的作用如下:作用于大脑可刺激细胞能量代谢,脑血管扩张,血流加快,加速侧枝循环的建立,加速脑细胞功能的恢复;作用于间脑可使心跳加快,血压升高;作用于脊髓可以改变感觉、运动神经传导。 房室束对超声波的作用很敏感。超声波主要影响心脏活动能力及其节律。大剂量超声波可使心律减慢,诱发心绞痛,严重时发生心律紊乱,最后导致心跳停止;小剂量超声波使心脏毛细血管充血,对冠心病患者有扩张动脉管腔及解除血管痉挛的作用,对冠状动脉供血不足患者有一定疗效。 治疗剂量超声对血管无损害作用,通常可见血管扩张,血循环加速。低强度超声作用下,血管器扩张;在较大剂量作用下,可引起血管收缩。更大剂量的超声可使血管运动神经麻痹,从而造成血液流动停止。用大剂量超声时可直接引起血管内皮肿胀,血循环障碍。 由于眼的解剖结构特点是球体形态,层次多,液体成份和血循环特点等因素容易热积聚致损伤。大剂量超声可引起结膜充血、角膜水肿甚至眼底改变,对晶体可致热性白内障。还可以引起交感性眼炎。但用小剂量可以促进吸收,改善循环,对玻璃体浑浊、眼内出血、视网膜炎、外伤性白内障等有较好疗效。 生殖器官对超声波较敏感,适量的超声波可使精子数目增加,精子活动性增强,受孕率提高。大剂量超声波可使精子萎缩。适量超声波可促进卵泡滤泡形成,大剂量超声波使卵泡变性。超声波可使胚胎畸形、流产。 小剂量超声波多次投射可以促进骨骼生长,骨痂形成;大剂量超声波作用于未骨化的骨骼,可致骨发育不全,因此对幼儿骨骺处禁用超声。 结缔组织对超声波的敏感性较差,对有组织损伤的伤口,有刺激结缔组织增长的作用;当结缔组织过度增长时,超声波又有软化消散的作用,特别对于浓缩的纤维组织作用更显著。因此超声波对疤痕化结缔组织有“分离纤维”作用,有使“凝胶变为溶胶”的作用。在临床上亦可见超声波对疤痕有较明显的软化散作用。 超声波作用于皮肤可提高皮肤血管的通透性,使皮肤轻微充血,但无红斑。