导语：如何才能写好一篇超声波的医学应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
1资料与方法
1.1临床资料
选取我院于2008年7月到2013年3月收治的84例出现首发右下腹痛、疑似急性阑尾炎患者，对其临床超声声像资料进行回顾性分析。男49例，女35例，年龄为13-81岁，平均年龄为44.7±2.4岁。主要临床体征表现为：合并中性粒细胞计数以及白细胞技术呈现上升趋势，患者均出现不同程度的反跳痛以及右下腹部的压痛。
1.2方法
分析超声声像临床资料，并对其进行回顾性分析。均采用超声诊断仪对患者进行临床诊断。患者均采用仰卧，如有必要可保证膀胱充盈。先用低频探头检查患者全腹，而后采用高频探头检查。将右下腹处麦氏点作为中心点，向四周进行扫查，重点扫查探头压痛最明显的身体部位，如在肠管内聚集过多气体，可通过对局部适当加压将气体排除，避免因气体干扰而影响正常的对阑尾的超声检查，对阑尾壁厚度、回声、形态、带下以及位置进行记录，并记录周围的组织结构超声特点
1.3.1超声波具有能量传递的特性
因超声波强大的功率，目前各行各业广泛应用超声波。在超声波作用下，物质分子可以获得巨大能量，也就是说，超声波自身提供足够物质分子所需功率。
1.3.2超声波的吸收特性
超声波在各种物质中进行传播时，会因传播距离的增加，传播强度会有所下降。在通过同一物质进行传播时，其频率越高，吸收性越强。
1.3.3超声波的束射特性
一般超声波波长较短，所以超声波射线具有一般光纤的特点，可进行反射和折射，也可以聚焦，且超声波的束射特性是符合几何光学上的定律的。
1.3.4多普勒效应
1.3.5超声波的声压特性
声波进入到某种物质后，因声波的振动，物质分子会产生压缩以及稀疏作用，在该种压力作用下物质分子会产生相应的变化。超声波本身的能量较大，在超声作用下，物质分子会产生强大的声压作用。
2结果
所选取的89例患者中，其中超声诊断的准确率为83.1%（74/89）。其中57例患者经过病理检查、临床手术检查以及超声诊断，被确诊为急性阑尾炎；5例患者经超声诊断后，疑似急性阑尾炎，临床对患者采用抗炎方法实施对症治疗，患者病症好转且逐渐消失，患者病症被确诊。其中78例患者患者经过病理检查以及临床手术检查诊断结果如下：右侧输尿管下段结石以及右肾积水3例，右侧卵巢囊肿蒂扭转2例，右侧卵巢黄体破裂2例，阑尾周围脓肿1例，急性单纯性阑尾炎17例，坏疽穿孔性阑尾炎9例，急性化脓性阑尾炎40例。
超声波在医学领域中的应用包括两大方面：超声诊断和超声治疗。超声诊断研究如何利用各种组织声学特性的差异来区分不同组织，特别是区分正常和病变组织。超声诊断是借助超声波在人体组织中的传播、反射散射、吸收衰减和多普勒效应等物理现象，提取病灶信息，并转换为电信号，作为诊断的依据。
【关键词】超声波传感器应用
超声波是一种弹性波，它具有X射线以及光波和磁波等诸多波线所不具有的功能特点，正是基于超声波的应用灵活性与技术要求性高等特点，人们将其制成超声波传感器进行工业实践与应用。
一、超声波传感器概况
1.1超声波及其原理
1.2超声波传感器的特点
超声波传感器是利用超声波的上述优点研制而成的一种数字传感器，以超声技术为核心、超声传感装置为载体，进行超声波传输与接收。通常情况下，超声波传感器又称为超声换能器及超声探头。超声波探头主要由压电晶片构成，其不但可以接收超声波，而且可以发射超声波。因此在超声探头中，核心运作组件就是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。这种压电晶片通过具有磁致伸缩作用的镍铁铝合金材料与具有电致伸缩作用的压电晶片材料制成。采用压电晶体材料构成的超声波传感器是具有可逆功能的一种数字化传感器，在其运行过程中可将机械设备的电能转化为机械能，从而在不同能量转化过程中产生超声波。与此同时，超声波传感器可接收超声波，从而将机械能转化为电能[2]。因此，按照超声波传感器的实际工作运行原理，可将其分为超声波接收器与超声波传输器。
二、超声波传感器的具体应用分析
其次，超声波传感器可在医学领域进行广泛应用。目前，超声波在医学领域中的实践应用，主要体现在患者临床疾病诊断方面。随着这项技术不断成熟，超声波传感器诊断已成为我国现阶段医学领域中的一种重要诊断方式。在实际运用过程中，利用超声波进行疾病诊断的主要优点是受检者无明显的疾病痛苦，而且实践操作过程非常简单、无损害、无创伤，诊断过程中有较为清晰的显像，尤其是诊断精确率较高。
结束语：综上所述，超声波传播方向性较好，因此能够集中进行传播；同时，超声波的传播适应能力较强，其能够在不同传播媒介中进行科学传播，而且能够实现远距离传播；再者，超声波与传声媒介的相互作用适中，而且在传波过程中容易携带有关传声媒介状态的信息。因此，基于上述应用优点，其在我国诸多技术领域已得到广泛应用与实践。
参考文献
[1]李戈，孟祥杰，王晓华，王重秋.国内超声波测距研究应用现状[J].测绘科学，2011，36（04）：60-62.
斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠凭什么来辨别前方的物体，捕捉灵活的飞蛾呢？于是，他把蝙蝠的鼻子堵住。结果，蝙蝠在空中还是飞得那么敏捷、轻松。
最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它们放到夜空中。这次，蝙蝠可没有了先前的神气。它们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。
啊！蝙蝠在夜间飞行，捕捉食物，原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的！斯帕拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密，促使很多人进一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“听”到没有声音的物体呢？
后来人们继续研究，终于弄清了其中的奥秘。原来，蝙蝠靠喉咙发出人耳听不见的“超声波”，这种声音沿着直线传播，一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。如图所示，蝙蝠用耳朵接收到这种“超声波”，就能迅速作出判断，灵巧地自由飞翔，捕捉食物。
超声波的特点与应用
超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
如图所示，超声波清洗机由超声波发生器发出的超高频率超声波，通过换能器转换成高频率振动而传播到清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间地向前传播，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在超声波的作用下振动，使得待清洗物体上的固体粒子脱离，从而达到清洗加净化的目的。
现在人们将超声波运用到临床医学上，获得了巨大成功。例如治疗癌症的“超声聚焦刀”，就是利用超声波作为能源。很多束超声波从体外发射到身体里去，在发射透射过程中间发生聚焦，聚焦在一个点即肿瘤上，通过声波和热能转化，在0.5～1秒内形成一个70℃～100℃高温治疗点，这个高温点好比是一个手术刀在切割肿瘤，焦点区的肿瘤无一幸免。超声聚焦刀使肿瘤组织产生凝固性坏死，失去增殖、浸润和转移能力。此机原理类似于太阳灶聚阳光于焦点处产生巨大能量。所以有人将超声聚焦比做一把体外操作、体内切割的“刀”。
在医学中，可以把超声波送入体内，经过技术处理，在荧光屏上显示出人体内脏清晰的图像，这种技术就是所谓的B超检查。超声波检测的原理用于工程上，可以用来检测工件内隐藏的裂纹、砂眼、气泡等，成为工程师的“眼睛”。
超声波能在水中传播很远的距离。比如，30000Hz的超声波在空气中传播24m时，强度会减弱过半，而在水里它要传播44km才会减弱过半，是空气中传播距离的2000倍。
第一次世界大战的时候，德国潜水艇频频袭击英国和法国的巡洋舰。法国科学家朗之万心急如焚，发明了一种叫声呐的仪器。声呐由超声波发生器和接收器两部分组成。声呐发出超声波，接收和测量回声，可以确定目标的位置、形状，甚至还能分析出敌方潜艇的性能。
声呐技术有着广泛的应用，它可以用于考查海底，画出精确的“地貌声图”，误差不超过20cm。
关键词：超声波；多普勒效应；血流仪；血液流速
一、工作原理
利用超声多普勒血流仪测量血液流速时，使血流仪的探头处于固定位置，且保持静止状态，如下图所示，超声探头向血液中发射超声波束，血液中的红细胞接收超声波，并在红细胞的表面产生一定量的反射，超声探头接收被血流反射回来的超声波，通过测量反射波和发射波的频率差就可以计算血管内血液的流速。
利用超声波多普勒血流仪测量血液速度的技术可以分解为超声波的发射和反射波的接收两个过程。
先把探头和红细胞分别作为波源和观测者，接着求解红细胞接收到的超声波频率，再把红细胞作为反射波的波源，把探头作为观测者，计算探头接收到的反射波的频率，最后就可以求出发射波和探头接收到的反射波的频率差。
二、血液流速的计算
假设探头发射的超声波的频率为V，血液的流速为v，超声波在血液中传播的速度为u，血液流动的方向与超声波入射方向之间的夹角为θ。
1.计算红细胞接收到的超声波频率V1
因探头固定不动，可以看作为静止的波源，而红细胞运动的速度等于血液的流速v，故红细胞为运动的观察者，根据多普勒效应公式得：
2.计算探头接收到的反射波的频率V2
此时探头相当于处于静止状态的观测者，而运动速度为v的红细胞相当于发射频率为V1的超声波的波源，根据多普勒效应公式得：
只要测出超声波的频率V和在血液中传播的波速u、频差V以及血流方向和超声波传播方向的夹角θ，就可利用上式计算出血管内血液的流速。
三、超声多普勒血流仪的分类
目前医院所使用的多普勒血流仪大部分为2MHz（脉冲波）、4MHz（连续波）的超声探头，其灵敏度高、抗干扰能力强，可以对颈、颅腔和肢体外周血管的血液流动情况进行检查。医生可以利用先进的数字存储技术随意调节增益、超声强度、血流方向、取样深度、标尺和扫描速度等。联机状态时医生可以获得舒张末期流速、收缩期峰流速、平均流速、RI指数、PI指数等多个检测参数。
参考文献：
有关生物物理学家指出，超声波对固体和液体都具有很强的穿透能力。高强度脉冲超声波在含有微米大小的小气泡的液体中传播时，会导致气泡收缩、膨胀以及猛烈“爆炸”，这种现象被称为“空化现象”。瞬间空化作用时，靠近爆炸泡附近的细胞会受到损害。为了诊断疾病，损伤少量细胞是不会对人体产生危害的。然而，对于正在发育的稚嫩胚胎和胎儿来讲，是否做B超检查就必须慎之又慎了。
国外专家还通过实验证实，B超的声波可损害女婴的生理功能。对女婴的卵巢有害，会影响卵巢的生育和调节月经的功能。可见，孕妇做B超并非有益无害。
关键词：超声波单片机物距测量
1超声波测距简介
当音频的频率高于2KHZ超出人耳所能接受的声音频率范围时，我们称之为超声波。超声波在空气中传播向性好，穿透能力强，不受光波、电磁波等的干扰，因此它常用于空气或水中进行物距测量、速度探测或是某些特殊功能如清洗消毒等，其在工程学、医学、生物学科等多个领域都有广泛应用。在工程学中，利用超声波进行汽车防撞、液位测量、移动机器人定位和避障等方面物距的探索及测量的需求都很普遍。
2超声波原理和测距方法
2.1压电式超声波传感器原理
超声波发生器的工作原理通常被分为机械式和电气式作用产生二种。本设计采用压电式（电气式）作用原理，具体步骤：首先发射器向外发射超声波，接着超声波在空气或水等介质中传播，当遇到障碍物后反射，形成回波，最后由接收器感测接收回波。
2.2超声波测距方法
3超声波测距方案的实现
3.1硬件设计
发射电路主要由74LS04反射器和超声波发射辅助电路构成。单片机P3.3口输出40kHz的方波信号分二路分别采用无反射器和一级反射器方式送入超声波换能器的二个电极，以此提高发射强度。另外输出端二路均并联两个74LS04反射器后经上拉电阻接入，以期在提高输出高电平的驱动能力的同时、增加超声波换能器的阻尼效果以减少振荡影响[3]。
接收部分的电路主要由NE5532P运放、LM339AJ比较器及超声波接收辅助电路构成。超声波接收部分是为了将回波顺利接收，因此要将声波信号转换成电信号，并对采集到的信号进行放大、比较等必要处理后输入到单片机P3.2口，以产生中断并立即让计数器停止计数，计数结果转化后显示在LCD1602上。液晶部分原理及控制相对简单，电路可参照其芯片资料的典型接法。
3.2软件设计
利用51单片机的两个定时器，定时器1主要用于串口调试电路用于辅助计算串口波特率，定时器0用来计算时钟脉冲计数，以计算超声波所测距离。外部中断0接收由高到低的负脉冲，以检测回波信号并采取相应动作。系统主程序流程：系统初始化-发送超声波子程序-开INT0中断并启动定时器T0计数-检测回波并分别在串口和LCD上回显数据。
4系统测试及结论
实验及数据分析表明，本超声波测距系统，虽然测距范围不是很大，但在精度上可以达到毫米以上级别。采用了串口调试助手以及示波器辅助测试，系统的实现更加可靠。当然，影响超声波测距的因素有很多。如温度因素，可以采取在软件中加入温度补偿程序或直接在硬件系统中加上测温技术，使其更能精准的测出更大范围内两个物体之间的距离，因此该系统还可以继续完善。
[1]时德钢，刘晔，王峰等.超声波测距仪的研究[J].计算机测量与控制，2002.10.
【关键词】OrbscanⅡ；超声波角膜测厚仪；角膜厚度
OrbscanⅡ角膜地形图系统是采用裂隙扫描技术与先进的PlacidoDisc系统相结合，广泛应用于前后角膜形态、角膜厚度、前房深度等测量的设备。在角膜屈光手术的术前筛选、术后随访和手术安全性评价等方面具有十分重要意义。而超声波测厚是传统公认的较为准确的角膜厚度的测量方法，现将二者进行对比测量观察，以供临床参考，结果报告如下。
1.1一般资料选择2006年4～9月在我院屈光矫治中心就诊的近视患者，共200例400只眼，男100例，女100例，年龄18～40岁，平均（22.98±5.80）岁，等效球镜度数-0.75～-15.00D。按屈光度不同，分为四组，即低度数组-0.50～-3.00D，100只眼，中度数组-3.25～-6.00D，100只眼，高度数组-6.25～-9.00D，100只眼，超高度数组-9.25～-15.00D，100只眼，所有被检眼常规眼部检查，确认无器质性病变，最佳矫正视力≥1.0，停戴软性角膜接触镜2周以上。
1.2检查方法首先采用美国BAUSCH＆LOMB公司生产的OrbscanⅡ眼前节分析系统，版本3.00E，其中A=0.93，分别连续测量2～3次，进行分析。随后应用日本Tomeysp-3000超声波角膜测厚仪，先为受检眼点0.4的倍诺喜滴眼剂，待麻醉后，用超声波测厚仪探头垂直正对角膜中央，轻轻接触角膜测量3次，取其平均值。
见表1。
表1超声波与OrbscanⅡ系统两种设备在不同屈光度中角膜中央处测量的厚度比较可见OrbscanⅡ系统测量值比超声波值偏大，相差30.69～32.71μm，两者测量结果差异有显著性。
3讨论
在我们的研究结果中，超声波测量角膜厚度的结果为（536.25±33.9）μm，与Yaylaili［2］、谢立信［3］及刘治容等［4］研究结果接近，说明超声波测量角膜厚度的结果是可信的。从以往的文献报道中，看到Iskander［5］等发现Lasik术前超声测厚较OrbscanⅡ测厚约厚（18.4±17.4）μm与谢立信［3］的研究结果相近，超声波测厚所得数据比OrbscanⅡ测厚数值大，两者之间的差值在20～40μm之间。陈跃国等［6］也有相似报道。而倪海庆［7］等研究发现，当Orbscan系统声速系数设置为0.96时，其与超声测厚所得测量值之间差异无统计学意义，刘治容等［4］研究时发现将声速系数设置为0.92时，使两种测量方法差异明显减小。在实践中，我们改进了OrbscanⅡ系统厚度测量公式，根据超声波测量结果，将系统声速系数设置为0.93，使两者的结果相一致，但最后发现超声波角膜厚度测量仪与Orbscan系统测量的Lasik术前角膜中央厚度存在显著差异，OrbscanⅡ系统测量超声波与值比超声波值偏大，这与Yaylali等［2］、张立华等［8］、袁满红等［9］的研究结果相一致。由此看来，应用OrbscanⅡ系统测量角膜厚度时，通过修正声速系数，使其更加接近超声波测厚仪的测量结果，有待今后进一步研究。
OrbscanⅡ系统其测量的可重复性与精确性尚不如超声波角膜测厚仪。可能原因是角膜的透明性，基质的均匀性出现异常，患者角膜不能完全暴露，眼睑对角膜的遮挡对系统的测量、分析都有一定影响。而且由于受测量时限制，尚不能在术中实时测量角膜的厚度，对于PRK、LASIK术后尤其是在角膜透明度下降的情况下，可使其光学测量精度降低。因此，在屈光手术中，还不能完全替代超声波角膜测厚仪的作用。
【参考文献】
1ChaidaroonW.Thecomparisonofcornealthicknessmeasurement:ultrasoundversusopticalmethods.JMedAssocThai，2003，86(5):462-466.
2YaylaliV，KaufmanSC，ThompsonHW.CornealthicknessmeasurementswiththeOrbscanTopographySystemandultrasonicpachymetry.JCataractRefractSurg，1997，23:1345-1350.
3谢立信，李赵霞，衣伟伟.OrbscanⅡ角膜地形图仪与A超测量结果的对比观察.眼科，2002，11（1）:7-9.
4刘治容，张悦.OrbscanⅡ角膜地形图仪与A超测量角膜厚度的比较.四川医学，2004，5(5):515.
5IskanderNG，AndersonPE，PeterNT，etal.AccuracyoforbscanpachymetrymeasurementsandDGHultrasoundpachymetryinprimarylaserinsitukeratomileusisandLasikenhancementprocedures.JCataractRefractSurg，2001，27:681-685.
6陈跃国，仲艳莹，夏英杰.Orbscan角膜地形图仪与超声角膜测厚仪测量角膜中央厚度的比较.中国实用眼科杂志，2003，21（3）:234.
7倪海庆，王勤美，许琛琛，等.Orbscan测量近视眼角膜厚度.眼视光学杂志，2001，3(3):137-139.
[关键词]超声波；肥胖；塑形；治疗
Clinicalpreliminaryresultsofweightreductionbytheultrasonicwaves
LIXiao-ge,LIShi-rong,CAOChuan,DENGXiang-dong,LIUYi,LIYi
(DepartmentofPlasticSurgery,SouthwestHospital,theThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400038,China)
Abstract:ObjectiveTopresentpreliminaryresultsoflipoplastybyusingtheultrasonicwaves.Methods60patientssufferedpartfatnessofthebodywerecuredbyultrasonicwavesinourclinic.Thetherapeuticeffectwerecomparedbyassessmentofwaistelineandthepicture.ResultsAllcasesweredefinedintothreeclinicalpattern,and3patientswereexcellenceeffect,39patientswereeffect,18patientswereinefficency.ConclusionThisstudysuggestedthattheultrasonicwavescanbeusedintotheprocessofweightreductionandgaingoodeffectitisanexcellentnewtechniqueforpartfatnessofthebody.Itisoperatedinbriefandsafety,theresultsaffirmative,sufferershavenopainandsufferingsapttobeaccepted.Thetreatmenttechniqueispresentedindetail.
Keywords:theultrasonicwaves;fatness;lipoplasty;therapy
1临床资料
60例腰腹肥胖的就医者均为女性，年龄18～51岁，均为单纯性肥胖，腰腹部脂肪轻中度蓄积。诊断标准：WHO建议男性腰围超过94cm，女性腰围超过80cm为肥胖。中国肥胖问题工作组建议对中国成人来说，男性腰围等于或超过85cm，女性腰围等于或超过80cm为腹部脂肪蓄积的界限[1]。严重高血压、心脏病以及系统性红斑狼疮、过敏性皮炎者禁忌使用；排除病理性肥胖（柯兴综合征、胰源性、低下、垂体性、甲状腺功能低下、药源性肥胖）。
2设备和治疗方法
2.1设备：所用设备是由深圳市金威源科技有限公司研制的超声波皮肤治疗仪，其发射的声波有效强度为0.1～0.7W/cm2，声波工作频率（MHz）为（0.85～1.15）±10%，可选择超声强度和工作频率，分为低、中、高三个档。
按照仪器规定的程序进行操作，操做前先做耐受测试，从低能量开始，逐渐调节到合理能量。①清洁治疗区皮肤，在治疗部位均匀涂上厚度约1～2mm的冷凝胶（金威源公司提供的GSD专用凝胶）；②开机预热，选择瘦身塑形专用Bobo探头，调节操控仪表盘，调节所需超声波的档位，将探头贴于治疗区皮肤按照皮肤纹理，使用正确的操作手法进行操作，半边腰操作需30min；③治疗完成后清洁皮肤，擦净凝胶液，涂保湿护肤乳液以防皮肤干燥；④腰腹部的局部塑形每间隔1天治疗一次，15次为一疗程。
3结果
疗效判定标准：显效，治疗前腰腹部周径较治疗前减少10%以上；有效，治疗后腰腹部周径较治疗前减少5％～10%；无效，治疗后腰腹部周径较治疗前减少小于5%。全部疗程结束后1周进行疗效分析，将受试者与操作者的主观评价及腰腹部周径进行治疗前后对比，做出综合评判。60例腰腹部局部肥胖就医者治疗后腰腹周径均有不同程度减小，同时治疗后皮肤的弹性也有所改善，治疗前后腰腹部周径的变化见表1，治疗前后典型图片资料见图1。
4讨论
肥胖已成为全球性的问题，不仅是许多疾病的诱发因素而且给人以臃肿的感觉，也影响到一个人的整体形象，容易引起心理问题，使人缺乏自信，为了改善体形，提升个人魅力，增加自信心，减肥的方法有很多，应用超声波能量，选择性的破坏人体堆积的脂肪细胞[2]，而不损伤血管神经，使人体轮廓塑形达到理想程度，1992年意大利医师Michelezocchi[3]首先做了临床应用报告。1998年Silberg提出了“外超声吸脂塑形术”，即将超声探头直接作用于皮肤，使超声能量通过皮肤进入脂肪组织，使脂肪乳化，再行抽吸，这样既保证了超声能量的作用，又减少了侵入性损伤。临床观察发现超声乳化吸出来的脂肪较单纯抽吸出的脂肪颗粒小，在脂肪颗粒上层有许多乳化的油状物质[4]。超声波还可以增强细胞膜的通透性，使脂肪细胞内容物甘油三脂、甘油酸，异化成H2O、CO2、ATP，最后随循环系统排除体外，研究人员利用超声作用于组织选择性对脂肪细胞产生“空化效应”“微机械效应”和“热效应”的这些原理，不断创新，开发出简单易行的新仪器。
[参考文献]
[1]傅祖植.肥胖症的诊断和治疗进展[J].新医学，2003，34(9):580-582.
[2]王晓媛，王侠．超声波技术在缩小术中的应用[J].中国超声波医学，2004，20(8)：639-640.
[3]ZocchiM.Ultrasonicliposculpturing[J].AestheticPlastSurg,1992,16(4):287-289.
[4]李望舟,李学拥,李跃军,等.腰腹部体外超声吸脂术的应用及疗效探讨[J].中国美容医学,2004,13（3）：310-311.
[关键词]经皮给药；低频超声；研究进展
Researchprogressoftransdermaldrugdeliveryusinglow-frequencysonophoresis
MAYufeng1GUOShengjun1WANGQingfu1ZHANGYi1DUChunlin1CHENLiming1SHIZongting1YANGLili2
1.TheThirdHospitalAffiliatedtoBeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100029，China；2.BeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100029，China
[Abstract]Transdermaldeliverysystemhasdevelopedrapidlyinrecentyears，withtheimprovementofnewtechnologies，suchaspenetrationenhancers，iontophoresis，laser，electroporation，andultrasoundetal，transdermaldrugdeliveryusinglow-frequencysonophoresisiswidelyusedinclinicalpractice，andcausedtheresearchers'interest.Thispaperintroducesthemechanismoflow-frequencyultrasound，thefactorsthatinfluenceefficiency，animalstudiesandsafetyassessment.
[Keywords]Transdermaldelivery；Low-frequencyultrasound；Researchprogress
经皮给药系统（transdermaldrugdeliverysystem，TTDS）或称透皮给药系统（transdermaltherapeuticsystem，TTS）由于不经过胃肠系统的吸收、不经过“肝脏首过效应”，十几年来备受青睐，发展迅速。随着促渗剂的改进、以及离子导入、激光、电致孔、超声导入等新技术的发展，经皮促透药物广泛应用于临床实践，并引起了研究者的研究兴趣。早在1927年，Wood等[1]撰文指出，超声波法（sonophoresis或phonophoresis）被确认为能在生物系统中产生持久变化，具有安全性的治疗方法。近年来，低频超声经皮促透药物的研究逐渐深入，对其作用机制、影响作用效益的因素、动物实验研究以及安全性评估取得了较大的进步，现综述如下：
1低频超声的物理特性
超声波是压电晶体在交流电作用下发生机械振动后产生频率高于20kHz的声波，这已经超出了人耳的听力上限。超声波是纵波，即传播方向与振动方向相同。其向周围介质传播时，产生一种疏密的波形，由于具有非常短的波长，可以聚集成狭小的发射线束而呈束状直线播散，因而传播具有一定的方向性。用来表示超声波功效和能量的基本物理量有波长、频率、传播速度、超声声场、声压及声强。
1.1频率
1.2波长
1.3传播速度
1.4超声声场
超声波在介质中传播的空间距离，即介质受到超声振动作用的区域叫超声声场。声压代表超声波的强度，频率越高，声压越大。声强为每秒内垂直通过每平方厘米面积的声能，单位为W/cm2。临床常用治疗剂量为0.1～2.5W/cm2。
2低频超声经皮促透药物的作用机制
从1990年起，超声导入法进入了兴盛时期，一些学者研究了低频超声（20～100kHz）对药物的促渗作用，它可促进小分子物质通过皮肤进入体内[2-4]。Tchibana[2]首次在无毛小鼠身上实验阐明用48kHz的超声波经皮导入胰岛素5min后可导致血糖明显下降了4/5。近来，通过在体、离体实验证实低频超声可以将胰岛素、肝素、破伤风抗毒素透入皮内。1996年Mitragotri等[5]分别通过人尸透皮、无毛大鼠动物实验，定量比较了治疗用超声波（1MHz）和低频超声波（20kHz，125mW/cm2，100ms/s）对雌二醇、水杨酸、皮质甾酮、蔗糖、醛固酮、丁醇、水透过人尸皮肤的增渗比，发现低频超声在人尸透皮实验中使增渗比增加了3～3000倍，而低频超声在无毛大属皮肤促透水杨酸使增渗比增加了300倍。还发现，低频超声波的促透作用比治疗用超声波强1000倍。
2.1空化作用
空化作用被认为超声导入的主要作用机制，空化作用是超声波在介质传播时，气体空泡、形成和崩解的过程[7-10]。介质中的液体有分子振动，分子的平均距离随分子的振动而变化。当其超过保持液体作用的临界分子间距是，就会形成空泡（空化）。空泡崩解的同时释放能量，从而导致周围组织的结构变化。超声产生剧烈的声微流，增强了药物的生物利用度[11]。空化作用的产生必须有气核存在，如果介质脱气，使其中气体含量降低，则会大大地减低透皮的效率。
空化作用可以发生在皮肤内尤其是角质层，还可以发生在皮肤外，或者是两者均可，空化作用可以发生在多种哺乳动物组织，包括肌肉、腹部、脑、心、血管组织和肝，前提是满足超声促透的条件如超声的治疗频率等[7，12]。在皮肤内，由于细胞或细胞内结构中存在着大量的气核，所以可能产生空化作用。经过实验证实，角质细胞内细胞间质含水量较大，水中气泡多，空泡容易在角质细胞内产生。同样在皮肤外液体介质中亦能产生空化作用，一是超声产生冲击波作用于皮肤表面使皮肤溶蚀，导致皮肤通透性增加；二是空泡的振动与破裂，在皮肤-溶液界面产生声微流，增加皮肤的对流转运。
皮肤在超声波的作用下，由于空泡的持续振动直到破裂，角质细胞内的脂质双分子层结构发生紊乱，从而发生结构排列的无序化，这样大量的水就进入无序化的脂质区域形成水性通道，药物通过这些通道要比通过正常的脂质双分子层结构速度快得多。因次，超声促透药物要比药物被动扩散速度快、大分子物质也能通过（图1）。
空化作用的产生与超声强度有关，在一定范围内，超声波强度越大，空化作用越明显，但如果功率太大可能对皮肤的溶蚀作用加强。产生空化作用的最小超声强度称之为空化阈值[7]，而且阈值随着超声频率的增加而快速增加，如果频率高于2.5MHz时，即使再给予更高的强度也不会超声空化作用[13]。空化作用还与超声的脉冲长度有关。比如，1MHz超声波在水溶液的空化阈值因脉冲方式不同而不同，在超声波连续应用和脉冲方式应用时，空化阈值分别为0.3、33W/cm2。
图1空化作用模式图
2.2热效应
2.3声微流作用
由于空化气泡的振动和超声的扩散，多孔介质暴露中声场中所产生的液体流动，称作声微流作用[16]。这种声微流作用能够引起药物的对流转运透过皮肤，特别是以皮肤汗腺、毛囊为通道的对流运输更为明显。
3影响低频超声经皮促透药物的因素
3.1超声频率与超声强度
3.2能量密度
3.3影响低频超声经皮促透药物的其他因素
除超声频率、强度和能量密度外，促透效果还取决于应用程序、探头与皮肤的距离、耦合介质和药物性质、剂型等。实验证实，超声波经皮促透亲水性药物更有效[7]。对于亲水性药物，超声波提高其穿透系数6.88～43倍不等，而对于脂质性药物，超声波的作用小的多，这是因为超声波的空化作用能在角质层内的脂质双分子层处产生水性孔道，使亲水性药物更易通过。
4超声导入对皮肤完全性评估
超声导入法因对组织有致热效应，如果使用不当会导致皮肤烫伤。因此，超声导入法的安全性对它的推广应用非常重要。从以下三个方面阐述：
4.1超声停止使用后表皮屏障功能的恢复情况
4.2超声对活性皮肤和皮下组织的影响
牙科医生经常用低频超声波（f：20～85kHz）清洗牙齿[18]，人们关于低频超声波可能对机体产生的影响研究较多[12]，而对人体的安全性指标缺乏研究。Mitragotri等[5]应用组织学观察经低频超声波（20kHz，125mW/cm2，100ms/s）促透的无毛大鼠动物模型，发现无毛大鼠促透局部区域表面完整，未见异常反应。Boucaud等[19]通过在体、离体实验，应用光镜和电子显微镜观察了人体皮肤和无毛大鼠在低频超声波（20kHz，2.5～7W/cm2，100ms/s）下的微细结构，结果发现，在离体实验、超声强度2.5W/cm2条件下，大鼠皮肤出现轻微、短暂的红斑，24h后观察到更深层的损伤，如皮肤和肌肉的坏死，而人皮肤未见明显异常反应。这说明在同样超声条件下大鼠皮肤比人皮敏感性较大。在离体实验、超声强度5.2W/cm2条件下，人皮肤出现表皮脱离、真皮水肿。同时测量表皮温度，发现鼠皮延迟性深层损伤并非仅由超声导致皮肤温度升高引起。在一系列的临床实验研究中，患者仍对低频超声经皮治疗方法有较强的耐受性[20-22]。
4.3超声促透下皮肤的免疫反应
迄今为止未见低频超声促透下皮肤的免疫反应，特别是一些能够透皮的蛋白等大分子物质，对于过敏体质的患者来说，需要引起足够的重视，需要继续探索合适的频率、强度以及药物剂型等。
5低频超声经皮促透药物的实验研究
5.1体外经皮促透实验
低频超声导入下，在离体皮肤双相药池实验中已成功的将胰岛素、干扰素、红细胞生成素、雌二醇、水杨酸盐、皮质激素、蔗糖、醛固酮、水和丁烷等透过皮肤。国内学者进行了超声促透对洋金花膜中东莨菪碱和丹参膜中丹参素透过量的影响研究，认为超声促透能明显地增加透过量，其中100A的超声促透条件最佳[23-24]。Bouncand等[25]建立无毛小鼠和人离体表皮动物模型，应用（20kHz，2.5W/cm2）连续或脉冲式低频超声波促进芬太尼和咖啡碱透过皮肤，实验结果效果显著。脉冲式低频超声波对芬太尼、咖啡碱的增渗比分别为34、4倍；连续超声则均为10，说明脉冲式低频超声波对芬太尼的促渗效果较好，而对于咖啡碱连续或脉冲式的效果相当。
5.2超声导入在体实验
有关低频超声波经皮促透药物的在体实验报道较多，实验动物主要集中在大、小鼠、豚鼠以及猪等动物上。Tachibana等[26]观察了低频超声（48kHz）在无毛小鼠皮肤上促透胰岛素的实验效果，将禁食过夜的无毛小鼠背部浸渍在含有胰岛素（20U/mL）的水溶液中，并给予48kHz低频超声促透，120min后小鼠血糖下降了平均（34±11.9）%，应用高频超声促透的小鼠血糖平均下降了（22.4±3.9）%。这说明低频超声的经皮促透效果要远远好于高频超声。而Mitragotri等[3]则观察了低频超声（20kHz）在无毛小鼠皮肤上促透胰岛素的实验效果，将糖尿病小鼠背部给予涂上胰岛素（100U/mL）凝胶，并给予20kHz低频超声促透，30min后小鼠血糖平均下降了50%。
5.3超声导入法与其他促透方法的协同作用
有关低频超声经皮促透方法和其他促透方法的协同作用的报道文献较少，但研究证实低频超声经皮促透药物和其他促透方法合用并单独使用低频超声经皮促透药物更有效。
5.3.1超声导入法与化学促渗剂合用Mitragotri等[27]采用猪皮体外实验阐释了十二醇硫酸钠和低频超声导入的促透协同作用。单独使用十二醇硫酸钠和低频超声时，甘露醇的穿透皮肤系数分别增大了3、9倍，但两者合用却增加了200倍。
5.3.2超声导入法与离子导入法两者合用，比单独应用低频超声经皮促透药物效果更佳，Le等[28]应用肝素作为药物模型进行实验研究，观察超声导入法与离子导入法的协同作用。实验结果显示单独应用十二醇硫酸钠和低频超声导入法时，肝素的穿透皮肤系数分别增大了3、15倍；而两者合用则增大了56倍。
6低频超声经皮促透药物的临床应用与研究
随着低频超声经皮促透药物实验研究的逐渐深入，并且取得了较好的实验效果，有些学者开始将其应用于临床，进行临床实验研究。国外学者尝试临床中应用低频超声促透药物治疗疾病。Kost等[29]在42名健康志愿者的前臂内侧涂抹EMLA（局部）软膏与安慰剂软膏，进行随机双盲交叉实验；先进行低频超声（55kHz）的照射，再根据志愿者的疼痛评分比较两者的麻醉效果。结果显示EMLA软膏组受试者疼痛程度明显小于安慰剂组，且经低频超声波照射后麻药起效快。受试者的皮肤未见红斑、瘙痒等不适症状。
Serikov[30]临床实验对比了布洛芬凝胶在传统给药方式和超声介导透皮给药两种给药方式情况下对骨性关节炎患者疼痛的缓解作用。实验组20例患者，关节局部给予超声促透5%布洛芬凝胶，2次/d，每次5～6h；对照组19例患者，关节疼痛部位给予外涂布洛芬凝胶，3次/d。试验期间，监测血常规、尿常规、血生化等指标，通过患者VAS评分，发现两组患者疼痛评分均降低，但使用低频超声促透药物组VAS评分减低更明显。该作者认为超声促透5%布洛芬凝胶能明显缓解骨性关节炎患者的疼痛，值得推广应用。
7展望
虽然应用低频超声促透药物取得了很大的进展，但是还有以下问题存在：
7.1超声促透仪生产、使用标准、实验标准尚未建立
7.2动物实验的实验成果能否直接应用于临床
由于皮肤结构的种属差异，大小鼠、豚鼠、兔等哺乳动物的皮肤结构与人类皮肤结构不完全相同，各自的皮肤通透性亦不同。如经实验证实，实验室常用动物（家兔、大鼠、豚鼠）的皮肤通透性比人类的要大，猪和恒河猴的皮肤与人类的最接近[31]。大量的动物在体、离体实验证实低频超声促透药物的效果要比传统给药方式效果更好，但是能否直接应用于临床值得进一步深入研究。目前没有大规模的临床实验证实和动物实验一致的有效性、安全性。
7.3低频超声促透中药的研究亟待加强
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关键词:医学影像;超声;介入超声
声波是一种机械能的表现形式。声源每秒振动的次数叫频率,一般用赫兹表示,简写为Hz。频率在2000Hz以上的声波即为超声波。超声波在传播过程中要发生反射,折射以及多普勒效应等。超声波在介质中传播时,发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官,会发生形态及强度各异的反射。由于人体组织器官的生理,病理,解剖情况的不同,对超声波的反射,折射和吸收衰减各不相同。超声诊断就是根据这些反射信号的多少,强弱,分布规律来判断各种疾病。医用诊断超声波的发生与接收,均由特制的探头来完成,它能把电能和声能互相转换。按照超声回声显示方法来分类,超声诊断仪可分为脉冲回声式和频移回声式两大类型。脉冲回声式超声诊断仪包括幅度调制型超声诊断仪(A型超声仪,简称A超)、辉度调制型超声诊断仪(B型超声仪,简称B超)以及回声辉度调制型超声诊断仪(M型超声仪,简称M超)。频移回声式超声诊断仪(D型超声仪)包括频移示波型超声诊断仪(脉冲波式和连续波式多普勒)彩色编码频移回声式超声诊断仪(彩色多普勒血流显像,简称彩超)等。
超声诊断学是一门边缘学科,以解剖学、病理学等形态学为基础,紧密结合临床医学,近年来发展迅速,已与X线、CT、磁共振、核素并驾齐驱,成为临床五大医学影像手段。超声诊断学的主要内容包括:一、脏器病变的形态学诊断以及器官的超声解剖学的研究。超声诊断是以形态学为依据的,因此它的基础是病理解剖学形态改变及由此而产生的组织的声学变化。超声检查可获得各脏器断面图像,此即为诊断的形态学基础,能够对病变进行定位定性诊断。二、功能性检测。超生图像可显示由于脏器、组织的生理变化而出现的相应规律性变化,如胆囊收缩、胃排空、胃肠道蠕动、膈肌运动、卵巢功能性变化及心脏的舒缩。多普勒超声可显示心脏及其他脏器血管的血流变化,以判断其功能状况。三、介入性超声。包括内窥镜超声和术中超声,介入性超声在临床的广泛开展使得超声诊断与临床、病理学、组织学紧密结合,不仅提高了诊断水平,还进一步开展了一些临床治疗,开辟了超声诊断、治疗在临床医学的新领地。
介入超声技术作为现代超声医学的一个分支,是1983年在哥本哈根召开的世界介入性超声学术会议上被正式确定的。它是在超声显像基础上为进一步满足临床诊断和治疗的需要而发展起来的一门新技术。其主要特点是在实施时超声的监视或引导下,完成各种穿刺活检、X线造影以及抽吸、插管、注药治疗等操作,可以避免某些外科手术,达到与外科手术相媲美的效果。与其他影像学介入手段相比,由于介入性超声具有实时、准确、便捷、无辐射、费用低廉等优点,已广泛应用于临床。而不断出现的各种新型介入性超声内镜,在进行穿刺过程中,内镜视野和超声视野同步,超声影像上可以显示穿刺进针的全过程,精确控制针尖在病变内的位置,使穿刺准确安全,大大提高了可以穿刺的范围。同时彩色多普勒在介入性超声内镜中的应用,有效地区分血管和非血管结构,保证了穿刺的安全性。目前国内外学者更多将研究重点放在了介入性超声内镜的肿瘤治疗,如光动力治疗、射频治疗、免疫治疗、基因治疗、组织间放疗等。
介入性超声有着广阔的发展前景,有些疾病的治疗已成为临床不可取代的治疗方法。同时,医学影像学的整体水平的发展为患者诊疗提供了更宽广的选择空间,患者可权衡各种手段的利弊作出更为合适的选择。