超声生物效应word版本.ppt

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1、超声生物效应二、超声波的生物效应1、生物大分子超声对水溶液中的大分子尤其是DNA的作用很明显，其效应主要是导致降解。0.25~4MHz、1W/cm2的超声能使DNA的双螺旋断裂，平均分子量从107降到2.5×105。原因可能是由于超声引起液体的空化作用将螺旋链切断。2、细胞可使细胞膜破裂：（是用超声波破碎细胞技术的基础），引起细胞膜的损伤，电泳迁移率下降，反映了细胞膜表面净电荷的减少，原因是空化作用通透性有所增加：原因是热作用破坏悬浮红细胞：溶血作用3、生物组织生物组织对超声有相对高的吸收系数和低的热传导系数，所以温度的上升成为主要问题。使其功

2、能改变，是超声理疗的基础。医学上通过对超声波聚焦，照射皮下一些病变组织，用来治疗腰肌扭伤、疼痛，关节周围发炎和软组织折炎症。（1）对血流和血管的作用：用频率1MHz、强度小于0.5W/cm2的超声照射小血管，可使血流阻断；以较弱的超声照射血管，可引起扩张，以强超声照射，则引起血管收缩，用超声直接照射颈部迷走神经，可看到明显的降压作用。（2）对恶性肿瘤的作用：因吸收热引起局部温度升高，可用来人工加热治疗肿瘤。实验表明，高强度的聚焦超声可破坏神经胶质瘤和抑制肿瘤生长，例如，用峰值聚焦强度达1000W/cm2持续时间2秒的超声照射，表明可抑制移植到小

3、鼠的神经胶质瘤的生长，并注意到超声照射增强了鼠的免疫活性。（3）对组织再生的作用：用兔耳实验性损伤作实验，利用频率3.6MHz、强度0.5W/cm2、脉冲时间2ms的超声波，隔日进行5分钟照射，可使损伤的修复率达30%。4、动物整体最早发现超声破坏效应的是，置于超声束中小动物的死亡以及悬浮液中单细胞机体或微生物的破坏。不同机体对超声的敏感不同，面且有些效应是可逆的。一般认为低强度的超声，对人体不会引起有害效应。至于在高强度超声作用下出现的疲劳、头痛、恶心和呕吐，则可能不是超声引起的，而是伴发噪声的作用结果。超声诊断时是否有危险与强度和时间有关，

4、有人认为：每月受超声作用3次，一年30次，无危险，强度小于40W/cm2，无论作用多长都无关系。脉冲超声（强度30W/cm2，脉宽0.7微秒，重复频率1000Hz的总作用时间不应超过5.5小时，由于安全限无定论，只有必要时，才进行超声诊断。三、超声的生物作用机制能够引起生物效应的超声作用，可分为热作用、机械作用、化学作用，而空化现象则同时包含了上述三种作用。1、热作用超声在介质中传播时，将会有一部分能量被介质吸收而转化为热量，引起介质温度升高，称为热效应或热作用。产生热量的大小决定于介质的吸收系数，以及超声波的强度和辅照时间。在生物组织中，在部

5、分损耗掉的声能由蛋白质分子经各种弛豫过程所吸收。早期用于临床理疗，近年来，它作为加温治疗癌症的一种热源受到重视。2、机械作用（1）辐射压强：当超声入射到两种介质的界面时，除反射和透射外，在界面处还产生一个稳定的沿传播方向的静压强，称为辐射压强。辐射压强对生物体产生两种生物效应：(a)骚动效应。当强声束通过液体时，可看到很强的骚动效应，如水的沸腾现象和喷射现象。可使蛋白质变性，细胞变形。(b)摩擦现象。辐射压给予溶剂和大分子以不同的加速度运动，从而使小分子和大分子之间发生强烈摩擦，其力量之大可能导致碳键的断裂而使大分子降解。（2）超声压强出现交替

6、的正压和负压，对中等频率的超声，这种压差可达数百Kpa的压强差。有人用这种压强差来解释超声对细胞的分解作用和胞内胞质发生的流动作用。3、化学作用增加化学反应速度，促进氧化、分解。特别是对胶体系统的化学键和范德瓦尔斯型的分子键有明显作用。影响超声化学作用因素有频率、强度、持续时间和温度。二级作用，首先是引起组织内空化、电现象、升温、压强变化等效应，它们都可以继而引发化学反应。4、空化作用高频超声波通过液体时，液体中产生疏密变化，稠区受压，稀区受拉。在受拉时，因为液体承受拉力的能力很差，特别是在含有杂质和气泡处，液体将被拉断，形成空腔。紧接而来的是

7、正声压，使空腔在迅速闭合的瞬间，产生局部高压、高温和放电现象，称为空化作用。空化作用可以两种方式使生物的结构发生变化：（1）在组织结构之间引起的相对振荡运动，在周围液体中趋向于建立稳定的冲击流，从而在局部产生很高的速度梯度，足以破坏细胞的膜系统和生物大分子。（2）由于剧烈振荡的结果，气体在微气泡中被压缩时，使局部产生极高温度和压强的突变，从而引起电离作用。空化作用常用作清洗、雾化、乳化以及促进化学反应等方面。四、超声生物效应规律超声生物效应与频率、强度、作用时间有关，但尚无定论。1、频率几万赫的超声，是空化引起，M赫级的超声是热作用。其间都有。

8、对生物损伤与频率成反比关系，5MHｚ以上不产生显见的损伤。2、强度在弱超声作用下，其氧化作用较强；在强超声作用下，机械作用变强，氧化作用则变弱。就脑损