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医用声学
发布日期:2011-09-27 | 点击:5437 | 【打印】【关闭】
 

家喻户晓的B

    所谓B超,其实是超声波B型显示成像的方法的简称。人体内部的肌体、器官的声速和密度都有差别,声波在由超声换能器发出,传入人体后在器官的界面和内部不均匀的地方就会有强弱不同的反射和散射回到人体表面的换能器上。通过对反射信号的处理,就可以显示出人身纵向切面各处的情况。

    为了更清楚地观察体内的情况,还发展了超声内视镜。把超声探头放入体内进行扫描,有的可以旋转。最细的超声内视镜直径小到三毫米,有可能对总胆管、胃、十二指肠、大肠、血管、心脏、甲状腺等进行观察,得到比从体外观察更细的图案。

    为了对人的特定部位的观察更清楚,可以将与人体组织声学特性差异较大的物质(造影剂)注入,人为地扩大特定部分与周围组织的差异,这叫超声造影术。造影剂在送到特定部位的过程中必须稳定,超声测量后又能较快安全地被吸收,通常造影剂是含有气泡的液体。声学造影技术目前用于心脏诊断效果很好。

超声显微镜

    和光学显微镜一样,超声显微镜也要有一个透镜,使声波聚焦,透镜一般用蓝宝石制成。高频的电发射机把电信号输到换能器上,换能器发出高频声波,经声透镜聚在样品上,超声穿过样品后到达共焦点的对面声透镜,带有样品信号的声波经换能器变成电信号送到荧光屏。

    用光显微镜观察细胞时,要对细胞染色,因此看不见活体,而用声显微镜时,可以直接观察活体,这是光显微镜比不上的。

超声治疗

超声粉碎结石

    在肾脏或胆囊中往往会产生结石,以前治疗结石的办法是开刀,会使病人很痛苦。超声碎石机是用一个椭球形的反射罩,把超声发生器放在一个焦点,经反射后,超声聚焦在椭球体的另一个焦点,使结石处在焦点位置,就可以把结石打碎。这样对人几乎没有损伤,也没有什么痛苦。

超声手术刀

    使用经过聚焦的强超声,把巨大的超声能量聚集在一个小点上,可以破坏人体组织把它切开,但在非焦点区声强很小,对人体组织没有影响,因此不会大量出血,这是超声手术刀的一个特点。

高强度聚焦超声

    要使用超声波进入人体,在需要的部位有很高的强度,可以破坏有病的细胞,而周围的细胞不受损害,这就需要高精度的聚焦技术。使用换能器曲面聚焦、透镜聚焦、阵列聚焦都可以把声能量集中在人体内需要治疗的地方形成“焦区”,使焦区内的细胞坏死。这种技术已经应用于治疗多种癌症,效果明显。

在生物工程中的应用

    低强度超声在溶液中传播时,只产生较为缓和的稳态空化效应。这时超声使液体中的质点振动、空化泡对其他微粒产生剪切作用。作用于细胞时会产生胞内的微流,旋转和涡流运动,并能提高细胞膜和壁的穿透性,提高细胞新陈代谢功能。因此超声可以用来激活细胞和提高酶的活性等。但在使用中要注意超声的热效应,它会杀菌和使酶失活。

    高强度的超声产生强烈的空化,在局部产生高温和高压,并伴有强烈的冲击波和快速的微冲流。瞬时的高温高压还会使水分解为OH根和H离子,可以与生物物质发生反应生成多种活性化学物质。在生物工程中可用于DNA分解、酶失活、类脂的过氧化和杀菌等。

 

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