超声波

超声波

超声波是一种波长极短的机械波，在空气中波长一般短于2cm（厘米）。它必须依靠介质进行传播，无法存在于真空（如太空）中。它在水中传播距离比空气中远，但因其波长短，在空气中则极易损耗，容易散射，不如可听声和次声波传得远，不过波长短更易于获得各向异性的声能，可用于清洗、碎石、杀菌消毒等。在医学、工业上有很多的应用。

产生

超声波的“超”字是因为其频段下界超过人的听觉而来，但如果按波长角度来分析，实际上超声波的波长更短。科学家们将一个波相邻两个波峰或波谷间的距离称为波长，我们人类耳朵能听到的机械波波长为2cm~20m（2厘米~20米）。因此，我们把波长短于2cm的机械波称为“超声波”。但在实际应用中，一般波长在3.4cm以下(10000hz以上)的机械波，就可以视作超声波研究。通常用于医学诊断的超声波波长为10μm~350μm。

在空气中，超声波是指波长小于2厘米的机械波（一说1.7厘米，2cm波长对应17000Hz，1.7cm波长对应20000Hz，实际上没有固定标准，只是一个便于记忆的数值罢了），其波长甚短，低于人耳听觉的一般下限（2cm），人们将这种听不见的机械波叫做超声波，次声波的波长则一般长于20米（一说17米，20m波长对应17Hz，17m波长对应20Hz），高于听觉的波长上限。在实际应用中的超声波往往还与短波可听声波范围重合，波长短于3.4cm(10000hz)的机械波都可以视作超声波研究。

其波长比一般声波短得多，因而可以用来切削、焊接、钻孔等。由于其波长短，因而具有许多特点：首先是波长短造成的传播的各向异性，再者由于它波长短，衍射能力差，虽具有良好的各向异性，不过在空气中损耗大，传不远，穿透力比较差，容易散射。工业与医学上常用超声波进行超声探测。超声和次声以及可听声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械波，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波波长短，在一定距离内可沿直线传播而衍射少，具有良好的各向异性，但相比可听声和次声波其穿透力较差，容易散射。

超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与次声波和可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与其他波比较，超声波具有许多特性：传播特性──超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的穿透力差，衍射本领很差，易散射。它在均匀介质中能够直线传播但难以衍射，超声波的波长越短，该特性就越显著，此外，根据瑞利散射定律，散射波的强度与波长的四次方成反比，超声波的波长极短，因此散射就非常严重，穿透力不佳。 

治病机理

超声在介质中前进时所产生的效应。（超声在介质中传播是由反射而产生的机械效应）它可引起机体若干反应。组织细胞内物质，由于超声的细微按摩，使细胞浆流动、细胞旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用，也称为“内按摩”，这是超声波治疗所独有的特性，可以改变细胞膜的通透性，刺激细胞半透膜的弥散过程，促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态，改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化，导致细胞的功能变化，使坚硬的结缔组织延伸，松软。

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，刺激神经系统和细胞功能，因此具有超声波独特的治疗意义。

超声的机械效应可促发若干变化。实践证明一些物理效应往往是上述效应的继发效应。TS-C型治疗机通过物理效应继发出下列五大作用：

弥散作用：超声波可以提高生物膜的通透性，超声波作用后，细胞膜对钾，钙离子的通透性发生较强的改变。从而增强生物膜弥散过程，促进物质交换，加速代谢，改善组织营养。

触变作用：超声作用下，可使凝胶转化为溶胶状态。对肌肉，肌腱的软化作用，以及对一些与组织缺水有关的病理改变。如类风湿性关节炎病变和关节、肌腱、韧带的退行性病变的治疗。

空化作用：空化形成，或保持稳定的单向空化，或继发膨胀以致崩溃，细胞功能改变，细胞内钙水平增高。成纤维细胞受激活，蛋白合成增加，血管通透性增加，血管形成加速，胶原张力增加。

聚合作用与解聚作用：水分子聚合是将多个相同或相似的分子合成一个较大的分子过程。大分子解聚，是将大分子变成小分子的过程。可使关节内增加水解酶和原酶活性增加。

消炎，修复细胞和分子：超声作用下，可使组织pH值向碱性方面发展。缓解炎症所伴有的局部酸中毒。超声可影响血流量，产生致炎症作用，抑制并起到抗炎作用。使白细胞移动，促进血管生成。胶原合成及成熟。促进或抑制损伤的修复和愈合过程。从而达到对受损细胞组织进行清理、激活、修复的过程。