醫(yī)學(xué)計(jì)量課件

醫(yī)學(xué)計(jì)量講義第一章……醫(yī)用電生理計(jì)量§1何謂心電圖機(jī)：§2心電圖的導(dǎo)聯(lián)：§3心電圖機(jī)的分類§4腦電圖和腦電圖機(jī)§5監(jiān)護(hù)儀§6監(jiān)護(hù)參數(shù)及測(cè)量方法：§7心率§8多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀無(wú)創(chuàng)血壓：§9多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀無(wú)創(chuàng)血壓第二章……醫(yī)用超聲源計(jì)量§1超聲波簡(jiǎn)述：§2超聲波的聲學(xué)物理量：§3超聲波的特點(diǎn)§4超聲波的物理特性及超聲的發(fā)生§5超聲波的聲場(chǎng)§6治療設(shè)備§7治療方法第三章電離輻射及其防護(hù)第一節(jié)：根本概念第二節(jié)：電離輻射與物質(zhì)的作用第三節(jié)電離輻射量和單位第四節(jié)射線在物質(zhì)中的減弱第五節(jié)：電離輻射的生物效應(yīng)第六節(jié)電離輻射的探測(cè)和測(cè)量第七節(jié)：電離輻射的應(yīng)用第一章：醫(yī)用電生理計(jì)量近年來(lái)，隨著對(duì)人體科學(xué)研究的廣泛需求和微電子技術(shù)的飛速開展，許多新型的醫(yī)用電子學(xué)儀器大量應(yīng)用于臨床研究、治療、診斷等各方面。對(duì)人體系統(tǒng)進(jìn)行電子診斷的主要目的是通過(guò)電子診斷技術(shù)，獲取被查體的各種信息數(shù)據(jù)和圖像，與正常人的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行比擬分析，以判斷備查體的組織結(jié)構(gòu)、生理功能是否正常，并分析出疾病產(chǎn)生的原因?！?何謂心電圖機(jī)：心電圖是從體表記錄的心臟電位隨時(shí)間而變化的曲線它反映出心臟興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過(guò)程中的生物電位變化，在心電圖記錄紙上：橫軸代表時(shí)間：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)走紙速度為25mm/s時(shí)．每1mm代表0.04s．縱軸代表波形幅度：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度為10mm/mV時(shí)．每lmm代0.1mV。如圖一：典型心電圖波形心電圖的典型波形：P波：由心房的沖動(dòng)所產(chǎn)生。前一半主要由右心房所產(chǎn)生，后一半主要由左心房所產(chǎn)生。正常P波的寬度不超過(guò)0.11s，最高幅度不超過(guò)2.5mm。QRS波群：反映左、右心室的電沖動(dòng)過(guò)程，稱QRS波群的寬度為QRS時(shí)限，代表全部心室肌沖動(dòng)過(guò)程所需要的時(shí)間，正常人最高不超過(guò)0.10s。T波：代表心室沖動(dòng)后復(fù)原時(shí)所產(chǎn)生的電位。在R波為主的心電圖上，T波不應(yīng)低于R波1／10。U波：位于T波之后，可能是反映心肌沖動(dòng)后電位與時(shí)間的變化，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)仍在探討之中。心電圖的典型問(wèn)期和典型段P—R間期：是從P波起點(diǎn)到QRS波群起點(diǎn)的相隔時(shí)間，代表從心房沖動(dòng)開始到心室開始沖動(dòng)的時(shí)間、這一期間隨著年齡的增長(zhǎng)而有加長(zhǎng)的趨勢(shì)。QRS間期：從Q波開始至S波終了的時(shí)間間隔。代表兩側(cè)心室肌〔包括心室間隔肌〕的電沖動(dòng)過(guò)程。S－T段：從QRS波群的終點(diǎn)到T波起點(diǎn)的一段、正常人的S－T段是接近基線的，與基線間的距離一般不超過(guò)0.05mm。P－R段：從P波后半局部起始端至QRS波群起點(diǎn)。同樣，這一段正常人也是接近基線的．Q－T間期：從QRS波群開始到T波終結(jié)相隔的時(shí)間。它代表心室肌除極和復(fù)極的全過(guò)程。正常情況下令T間期的時(shí)間不大于0.04s。正常人的心電圖典型值P波：0.2mV；Q波：0.1mV；R波：0.5～1.5mV；S波：0.2mV;T波：0.1～0.5mV；P～R間期：0.12～0.2s；QRS間期：0.06～0.1s；S～T段：0.12～0.16s；P－R段：0.04～0.8s?！?心電圖的導(dǎo)聯(lián)：將兩個(gè)電極置于人體外表上不同的兩點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)線與心電圖機(jī)相連就可以描出一種心電圖波形、描記心電圖時(shí)的電極安放位置及導(dǎo)線與放大器的聯(lián)接方式稱為心電圖導(dǎo)聯(lián)。心電圖是通過(guò)多個(gè)導(dǎo)聯(lián)而得出的體表電位差的不同時(shí)間的記錄。臨床診斷上．為便于統(tǒng)一和比擬，對(duì)常用的導(dǎo)聯(lián)做出了嚴(yán)格的規(guī)定?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)：分別記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1～V6、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為雙極導(dǎo)聯(lián)，aVR、aVL、aVF為單極肢體加壓導(dǎo)聯(lián)．V1～V6為單極胸導(dǎo)聯(lián)。獲取兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電位差時(shí)，用雙極導(dǎo)聯(lián)；獲取某一點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電位時(shí)，用單極導(dǎo)聯(lián)。標(biāo)準(zhǔn)雙極導(dǎo)聯(lián)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為標(biāo)準(zhǔn)雙極肢體導(dǎo)聯(lián)．簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)、它是以兩肢體間的電位差為所獲取的體表心電，其導(dǎo)聯(lián)組合方式、電極安放位置以及與放大器的連接為：Ⅰ導(dǎo)聯(lián)：左上肢〔L〕接放大器正輸入端，右上肢〔R〕接放大器負(fù)輸入端．Ⅱ?qū)?lián)：左下肢〔F〕接放大器正輸入端．右上肢〔R〕接放大器負(fù)輸入端：Ⅲ導(dǎo)聯(lián)：左下肢〔F〕接放大器正輸入端，左上肢〔L〕接放大器負(fù)輸入端。標(biāo)推導(dǎo)聯(lián)時(shí)，右下肢〔RF〕應(yīng)直接接浮地．有些機(jī)型接右腳電極驅(qū)動(dòng)器的輸出端間接接地。如圖二：§3心電圖機(jī)的分類〔a〕記錄形式分類熱筆描記式、噴墨水描記式多點(diǎn)發(fā)熱打印式等。〔b〕放大器導(dǎo)聯(lián)的分類心電圖有單導(dǎo)和多導(dǎo)數(shù)種、單導(dǎo)心電圖機(jī)的心電信號(hào)放大通道只有一路，各導(dǎo)聯(lián)的心電波形要逐個(gè)描記、多導(dǎo)心電圖機(jī)的心電信號(hào)放大通道有多路．如三導(dǎo)心電圖機(jī)就有三路放大器．三個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號(hào)同時(shí)可以得到放大?！瞔〕機(jī)器功能分類心電圖機(jī)按照機(jī)器的功能可分為模擬式心電圖機(jī)數(shù)字式智能化心電圖機(jī)?！?腦電圖和腦電圖機(jī)〔a〕如下圖腦電波形、在記錄紙上縱坐標(biāo)的上下反映波幅的大小即兩個(gè)電極間的電位差值．單位為uV、橫坐標(biāo)表示時(shí)間單位為ms。根據(jù)核坐標(biāo)可計(jì)算出波的周期、頻率、相位。波頂?shù)姆较蚪袠O性、波的周期、振幅、相位為波的根本特征。腦電圖的分析就是要分析這些根本特征以及它們之間的相互關(guān)系?！瞓〕腦電圖的波形很不規(guī)律．由多種波組合而成。它們的振幅、頻率、波的形狀、出現(xiàn)方式各不相同、當(dāng)代腦電圖學(xué)把這些波劃分成：α波：顱枕部記錄下來(lái)的一種腦電波，頻率約為8Hz～13Hz，振幅約為20μV～100μV，它是節(jié)律性腦電波中最明顯的波。整個(gè)皮層均能產(chǎn)生a波．只是在后腦枕區(qū)中信號(hào)最強(qiáng)，但這塊不能認(rèn)為α波是皮層細(xì)胞獨(dú)有的或單獨(dú)話動(dòng)而產(chǎn)生的。α波在清醒、安靜、閉目時(shí)即現(xiàn)。波幅表現(xiàn)由小變大，然后又由大變小，作規(guī)律性的變化，因而呈棱狀圖形。睜眼、思考問(wèn)題或接受其他刺激時(shí)．α消失而出現(xiàn)決波〔β波〕，這一現(xiàn)象稱為α波的阻斷，如果被測(cè)者又安靜閉目那么α波又重新出現(xiàn)。β波：它普及整個(gè)大腦，通?？稍陬~部及頂部記錄到，它是快波頻率約為18Hz～30Hz，將近α波頻率的兩倍，振幅約為5μV～20μV。β波往往是附加在α波上，如用外刺激抑制了α波．那么可顯現(xiàn)β波、如果被測(cè)者睜眼視物，或聽到突然的音響，或進(jìn)行思考活動(dòng)時(shí)，那么在頭皮其他部位也出現(xiàn)β波。所以β波受心理活動(dòng)影響，它的出現(xiàn)一般代表大腦皮質(zhì)興奮的結(jié)果。θ波：主要發(fā)生在兒童的頂部和顳部，但一些成年人在感情壓抑期間特別是在失望或遇到挫折的時(shí)間，也能出現(xiàn)近20s的θ波、θ波頻率約為4Hz～7Hz，振幅約為10μV～50μV。δ波：正常只有在睡眠時(shí)出現(xiàn)δ波。有時(shí)每2s或3s出現(xiàn)一次。它們出現(xiàn)在熟睡、嬰兒及嚴(yán)重器質(zhì)性腦病患者中。在深度麻醉及缺氧時(shí)也可出現(xiàn)δ波。δ波頻率約為1Hz～3.5Hz〔是一種慢波〕，振幅約為20μV～200μV〔c〕腦電圖機(jī)是描記腦神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)所產(chǎn)生的生物電信號(hào)的精密儀器。它的核心部件腦電放大器的工作原理與心電圖機(jī)的放大器根本相同，但由于腦電信號(hào)的幅值范圍為比標(biāo)準(zhǔn)心電信號(hào)要小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此要求腦電放大器的放大增益要高得多。由于信號(hào)太微弱因此要求腦電放大器要有更高的共模抑制比和更高的輸入阻抗。腦電信號(hào)是由假設(shè)干個(gè)頭部電極從統(tǒng)一規(guī)定的部位引出引出的電極線就有假設(shè)干根，因此經(jīng)常采用中間接線盒，又稱輸入盒。電極引出線直接與輸人盒相連，通過(guò)輸入盒連接線再將腦電信號(hào)送到腦電圖機(jī)中。由于導(dǎo)聯(lián)數(shù)較多，而目為了觀察腦電場(chǎng)分布的對(duì)稱情況和瞬時(shí)變化．一般要求進(jìn)行同步記錄，因此必須有多通道的放大器和記錄器同時(shí)工作，常見的一般有8道、14道、18道、32道、64道等。目前，腦電圖機(jī)的開展趨勢(shì)是由腦電圖機(jī)過(guò)渡到腦電地形圖儀。腦電地形圖儀的構(gòu)造除了記錄局部其他局部與腦電圖機(jī)一樣，對(duì)腦電波的分析通過(guò)計(jì)算機(jī)完成?！瞕〕腦電圖機(jī)電極：電極安放位置：頭皮上電極的放置方法大多采用國(guó)際聯(lián)合會(huì)的1O～20電極系統(tǒng)。它應(yīng)用確定的解剖學(xué)標(biāo)志作為腦電圖電極的標(biāo)準(zhǔn)部位。為了便于區(qū)分電極與兩大腦半球的關(guān)系通常規(guī)定右側(cè)用偶數(shù),左側(cè)用奇數(shù)。以從鼻根至枕骨粗隆連一正中矢狀線為準(zhǔn)。圖示為10－20系統(tǒng)在一個(gè)平面上所示出的所有電極和外側(cè)裂、中央溝的位置。外圈是枕骨粗隆和鼻根的高度，內(nèi)圈代表電極的顳線.單極導(dǎo)聯(lián)：?jiǎn)螛O導(dǎo)聯(lián)法是將作用電極〔活動(dòng)電極〕置于頭皮，參考電極〔無(wú)關(guān)電極〕置于耳垂。通過(guò)導(dǎo)聯(lián)選擇器的開關(guān)分別與前置放大器的兩個(gè)輸入端G1和G2相連。作用電極與參考電極之間有以下三種連接形式：a一側(cè)作用電極與同側(cè)參考電極相連接；b兩側(cè)的參考電極連在一起再與各作用電極相連；c左側(cè)的參考電極與右側(cè)作用電極相連接，右側(cè)參考與左側(cè)作用電極相連接§5監(jiān)護(hù)儀監(jiān)護(hù)儀的分類：1：按功能分：床邊監(jiān)護(hù)儀:它是在每個(gè)病人床邊設(shè)置的監(jiān)護(hù)，能夠?qū)Σ∪说母鞣N生理參數(shù)或某些狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，予以顯示報(bào)警或記錄，也可以與中央監(jiān)護(hù)儀構(gòu)成一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行工作。中央監(jiān)護(hù)儀:稱為中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，它是由主監(jiān)護(hù)儀和假設(shè)干床邊監(jiān)護(hù)儀組成的，通過(guò)主監(jiān)護(hù)儀可以控制各床邊監(jiān)護(hù)儀的工作，對(duì)多個(gè)被監(jiān)護(hù)對(duì)象的情況進(jìn)行同時(shí)監(jiān)護(hù)，它的一個(gè)重要任務(wù)是完成對(duì)各種異常的生理參數(shù)和病歷的自動(dòng)記錄。遙測(cè)監(jiān)護(hù)儀：它是將多個(gè)病員(一般4-8人)的心電信號(hào)用無(wú)線通訊的方法接收到一臺(tái)監(jiān)護(hù)儀中進(jìn)行接收放大、參數(shù)處理、顯示報(bào)警等。離院監(jiān)護(hù)儀：一般是病人可以隨身攜帶的小型電子監(jiān)護(hù)儀，可以在醫(yī)院內(nèi)外對(duì)病人的某種生理參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)護(hù)，供醫(yī)生進(jìn)行非實(shí)時(shí)性的檢查。它不同于Holter，不需要配備回放系統(tǒng)，屬于結(jié)構(gòu)精巧、功能簡(jiǎn)單的小型監(jiān)護(hù)儀器2:按結(jié)構(gòu)分類便攜式監(jiān)護(hù)儀：便攜機(jī)小型方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可以隨身攜帶，可由電池供電，一般用于非監(jiān)護(hù)室及外出搶救病人的監(jiān)護(hù)．一般監(jiān)護(hù)儀：一般監(jiān)護(hù)儀通常指床邊監(jiān)護(hù)儀，這種機(jī)型應(yīng)用最為普遍。它設(shè)置在病床邊與病人連接起來(lái)對(duì)病人的某些狀態(tài)(如心率、呼吸、脈率、體溫和血壓等)進(jìn)行監(jiān)視，并顯示出參數(shù)。它往往與中央監(jiān)護(hù)儀構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)。Holter磁帶記錄式心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：該系統(tǒng)在病人走動(dòng)、生活或工作條件下，能連續(xù)記錄長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的心電活動(dòng)，捕捉短時(shí)發(fā)作的異常心電，記錄后的信號(hào)在動(dòng)態(tài)心電掃描儀上回放并處理。3．按監(jiān)護(hù)參數(shù)分類單參數(shù)監(jiān)護(hù)儀：如血壓監(jiān)護(hù)儀、血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀、心電監(jiān)護(hù)儀等。多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀?？赏瑫r(shí)監(jiān)護(hù)病人的心電、心率、血壓、體溫、呼吸、血氧等多個(gè)生理參數(shù)．這類監(jiān)護(hù)儀一般是為滿足臨床科室的需要而設(shè)計(jì)的．插件式組合監(jiān)護(hù)儀．這類監(jiān)護(hù)儀屬高擋監(jiān)護(hù)儀，它是由各個(gè)分立的可拆卸的生理參數(shù)模塊和一臺(tái)監(jiān)護(hù)儀主機(jī)構(gòu)成。用戶可按照自己的要求，選擇不同的插件模塊來(lái)組成一臺(tái)適合自己要求的監(jiān)護(hù)儀．§6監(jiān)護(hù)參數(shù)及測(cè)量方法：①心電圖心電圖是監(jiān)護(hù)儀最根本的監(jiān)護(hù)內(nèi)容。心電監(jiān)護(hù)中的電極安放在病人的胸腹區(qū)域。雖然安放位置不于心電圖機(jī)，但他們是等效的，定義也是相同的。因此，監(jiān)護(hù)儀中的心電導(dǎo)聯(lián)與心電圖機(jī)的導(dǎo)聯(lián)是對(duì)應(yīng)的，它們具有相同的極性和波形。監(jiān)護(hù)儀一般能監(jiān)護(hù)三至六個(gè)導(dǎo)聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)I、Ⅱ、Ⅲ及加壓導(dǎo)聯(lián)aVR、aVL、aVF，能同時(shí)顯示其中的一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)的波形。功能強(qiáng)大的監(jiān)護(hù)儀可監(jiān)護(hù)12個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電。監(jiān)護(hù)電極的數(shù)目根據(jù)需要監(jiān)護(hù)的導(dǎo)聯(lián)而定。要監(jiān)護(hù)肢體導(dǎo)聯(lián)和胸導(dǎo)聯(lián)的ECG，監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián)線至少有五個(gè)電極：如果只需獲得肢體導(dǎo)聯(lián)的ECG(1、II、Ⅲ、aVR、aVF、aVL)，沒有胸導(dǎo)聯(lián)，監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián)線可以用3個(gè)或4個(gè)電極：最簡(jiǎn)單的監(jiān)護(hù)儀一般有三個(gè)監(jiān)護(hù)電極。監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián)線電極的顏色標(biāo)識(shí)有AHA(美國(guó)心臟協(xié)會(huì))和IEC(國(guó)際電工委員會(huì))兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。電極顏色與心電圖電極一致。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)，三個(gè)監(jiān)護(hù)電極中，黃色代表L、紅色代表R、綠色代表F；五個(gè)監(jiān)護(hù)電極中，R、L、F顏色不變，黑色代表RF(N)、白色代表V。心電監(jiān)護(hù)原理與標(biāo)準(zhǔn)心電圖機(jī)的檢測(cè)原理根本相同，但目前監(jiān)護(hù)心電的波形細(xì)微結(jié)構(gòu)的診斷能力還不強(qiáng)。監(jiān)護(hù)的目的主要是長(zhǎng)時(shí)間、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)患者的心率情況，而心電圖機(jī)是在特定條件下，短時(shí)間內(nèi)的結(jié)果。兩種儀器在測(cè)量電路中放大器的通帶寬度及時(shí)間常數(shù)都不一樣。心電圖機(jī)至少要求通帶寬0.05Hz~80Hz、時(shí)間常不小于3.2s，而監(jiān)護(hù)儀帶寬度一般在1Hz~25Hz、時(shí)間常數(shù)不小于0.3s。所以，整個(gè)監(jiān)護(hù)儀放大器電路的性能要求較心電圖機(jī)要低的多?！?心率心率是指心臟每分鐘搏動(dòng)的次數(shù)。健康的成年人在安靜狀態(tài)下平均心率是75次/分，正常范圍為(60-100)次／分。在不同生理?xiàng)l件下，心率最低可到(40-50)次／分，最高可到200次／分。監(jiān)護(hù)儀的心率報(bào)警范圍可由操作者根據(jù)病人的個(gè)體情況隨意設(shè)定，通常低限選取(20~100)次／分之間，高限(80~240)次／分之間。有些型號(hào)的監(jiān)護(hù)儀機(jī)內(nèi)設(shè)定好了假設(shè)干擋心率報(bào)警限，操作者只能從中選擇某一擋。心率測(cè)量多數(shù)用心電波形中的R波測(cè)定，也有從主動(dòng)脈波、指脈波或心音信號(hào)來(lái)求得心率。有兩種類型的心率檢測(cè)：平均心率和瞬時(shí)心率。平均心率是在時(shí)間內(nèi)計(jì)算脈搏數(shù)，即R波個(gè)數(shù)來(lái)決定瞬時(shí)心率。瞬時(shí)心率是指每次搏動(dòng)時(shí)間間隔的倒數(shù)，即心電圖兩個(gè)相鄰R~R間期的倒數(shù)。如果每次心搏間隔內(nèi)有微小的變化，利用瞬時(shí)心率都可檢測(cè)出來(lái)。R波的識(shí)別是心率測(cè)量的關(guān)鍵。心電檢出波形中，一般R波幅值高、變化快，所以易于識(shí)別：但有些病人T波幅值高于R波，但T波上升時(shí)間比R波要長(zhǎng)，為檢出R波，通常是對(duì)心電信號(hào)先行微分(或經(jīng)l0Hz-50Hz的帶通濾波器)，以除去低頻噪聲和基線漂移，同時(shí)低頻的T波和P波產(chǎn)生了衰減，快變的R波進(jìn)一步突出，降低了因T波所引起的雙計(jì)數(shù)誤差。心率檢測(cè)電路對(duì)心電信號(hào)h(t)進(jìn)行微分e(i)=dh(t)／d(t)，假設(shè)微分值大于設(shè)定閾值，那么可確定該時(shí)刻的心電波為R波?！?多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀無(wú)創(chuàng)血壓：監(jiān)護(hù)儀采用振動(dòng)法測(cè)量無(wú)創(chuàng)血壓。測(cè)量時(shí)自動(dòng)對(duì)袖帶充氣，到一定壓力：〔一般為180mmHg～230mmHg〕開始放氣，當(dāng)氣壓降到一定程度，血流就能通過(guò)血管，波動(dòng)的脈動(dòng)血流產(chǎn)生振蕩波，振蕩波通過(guò)氣管傳播到機(jī)器里的壓力傳感器，壓力傳感器能實(shí)時(shí)檢測(cè)袖帶內(nèi)的壓力及波動(dòng)。氣泵逐漸放氣，隨著血管受擠壓程度的降低，振動(dòng)波越來(lái)越大，再放氣由于袖帶和手臂的接觸越來(lái)越松，因此壓力傳感器所檢測(cè)的壓力及波動(dòng)越來(lái)越小。醫(yī)用超聲源計(jì)量由于超聲診斷具有無(wú)創(chuàng)性、實(shí)時(shí)性和機(jī)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，使得超聲診斷儀成為各級(jí)醫(yī)院的必備常規(guī)診治儀器。§1超聲波簡(jiǎn)述：〔一〕、振動(dòng)與波：物體沿著直線或者弧線在平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫著機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)，振動(dòng)波的類型：1：根據(jù)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向和波的傳播方向的關(guān)系，聲波可分為兩種根本形式：即橫波、縱波，媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向跟波的傳播方向垂直的波叫橫波，媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向跟波的傳播方向在一條直線的波叫縱波。2：根據(jù)聲波在傳播時(shí)，彈性媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)，可分為平面波、球形波和柱面波三種波型。1：波長(zhǎng)，機(jī)械波是在彈性媒質(zhì)中傳播的波，在相繼的波上任意兩個(gè)同相位點(diǎn)之間的距離稱為波長(zhǎng)。2：周期，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)完成一次完全振動(dòng)〔來(lái)回一次〕所需要的時(shí)間稱為振動(dòng)周期，單位為秒〔s〕，常用字母T來(lái)表示。3：頻率：周期的倒數(shù)稱為頻率，它表示單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所做完全振動(dòng)的次數(shù)，根本單位是赫茲〔Hz〕，常用字母f來(lái)表示。4：波速：在波的傳播過(guò)程中，振動(dòng)在媒質(zhì)中傳播的速度。它的大小由媒質(zhì)的性質(zhì)所決定。5：波長(zhǎng)λ、周期T和頻率f與波速c的關(guān)系c＝λ/T,f=1/Tc＝λf物質(zhì)在媒質(zhì)〔如空氣〕里振動(dòng)時(shí)，壓縮鄰近的空氣，可是局部空氣隨振動(dòng)做密疏相間的變化并逐漸向外傳播形成聲波。傳入人耳，使鼓膜振動(dòng)引起聲的感覺頻率低于20Hz和高于20000Hz的聲波都不能引起人的聽覺。低于20Hz的聲波稱次聲波，高于20000Hz的聲波叫超聲波。醫(yī)用超聲學(xué)上運(yùn)用的超聲波頻段為1MHz～15MHz。超聲波的種類很多其中主要有：縱波、橫波、外表波、對(duì)稱板波等。振動(dòng)方式又分為連續(xù)振動(dòng)和脈沖振動(dòng)。在超聲振動(dòng)中最常用的是縱波。由于超聲波是一種高頻聲波，它的頻率較高，突出特點(diǎn)為：頻率高，波長(zhǎng)短，所以他不易發(fā)生衍射，使能量集中向一指定方向發(fā)射。由于頻率高，媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振幅即使很小，傳播速度也非常大，即為大能量傳播。具有很強(qiáng)的穿透能力?！?超聲波的特點(diǎn)超聲波是指頻率在2000Hz以上，不能引起正常人聽覺反響的機(jī)械振動(dòng)波〔圖7.1〕。將超聲波作用于人體以到達(dá)治療目的的方法稱為超聲波療法。頻率500～2500千赫的超聲波有一定的治療作用?，F(xiàn)在理療中常用的頻率一般為800～1000千赫。近年來(lái)超聲波療法的使用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理療科原來(lái)的一般療法，如超聲治癌、泌尿系碎石及口腔醫(yī)學(xué)的應(yīng)用等，因此超聲波療法的概念應(yīng)有廣義的〔包括各種特殊超聲療法〕及狹義的〔指理療科常用的無(wú)損傷劑量療法〕兩種。同時(shí)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超聲波不僅用于治療，還已廣泛用于診斷、根底及實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)、因此已有“超聲醫(yī)學(xué)〞之稱?！?超聲波的物理特性及超聲的發(fā)生超聲波與聲波的本質(zhì)相同，都是物體的機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中傳播所形成的機(jī)械振動(dòng)波?！惨弧吵暡ǖ膫鞑?.因聲波是物質(zhì)傳播能的一種形式，所以其傳播必須依賴介質(zhì)，而在真空中那么不能傳播，此與光波、電磁波不同。2.超聲波向周圍介質(zhì)傳播時(shí)，產(chǎn)生一種疏密的波形。這種連續(xù)的壓縮層和稀疏層交替形成的彈性波和聲源振蕩的方向一致，是一種彈性縱波〔圖7.2〕。由于超聲波具有非常短的波長(zhǎng)，可以聚集成狹小的發(fā)射線束而呈束狀直線播散，故傳播具有一定的方向性超聲波示意圖不同頻率聲波的傳播形式3.傳播速度聲波的傳播速度與介質(zhì)的特性有關(guān)，而與聲波的頻率無(wú)關(guān)。聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒，在液體中為1500米/秒，在固體中為5000米/秒，人類軟組織與在液體中相似，平均約為1540米／秒，人類骨組織約為3380米/秒。聲波的傳播速度都隨介質(zhì)溫度的上升而加快，氣溫增高1℃，聲速增加0.6米/秒。4.超聲的吸收與穿透超聲在介質(zhì)中傳播時(shí)，強(qiáng)度隨其傳播距離而減弱，這說(shuō)明超聲能量被吸收，超聲的吸收與介質(zhì)的密度、粘滯性、導(dǎo)熱性及超聲的頻率等有關(guān)。超聲在氣體中被吸收最大，液體中被吸收較小，固體中吸收最小，在空氣中的吸收系數(shù)比在水中約大一千倍。且介質(zhì)的吸收系數(shù)又與超聲波頻率的平方成正比，因而高頻超聲在空氣中衰減異常劇烈，所以在治療中聲頭下雖是極小的空氣光泡，也應(yīng)防止。在實(shí)際工作中常用半吸收層來(lái)說(shuō)明一種介質(zhì)對(duì)超聲波的吸收能力。半吸收層是指超聲波在某種介質(zhì)中衰減至原來(lái)能量的一半時(shí)的厚度。半吸收層厚度大，表示吸收能力弱，不同組織對(duì)同一頻率的超聲波其半吸收層值不同，如頻率300千赫的超聲波，肌肉半吸收層值為3.6厘米，脂肪為6.8厘米，肌肉加脂肪為4.9厘米。同一組織對(duì)不同頻率的超聲波吸收也不同，超聲頻率愈高吸收愈多，穿透愈淺，如90千周的超聲能穿透軟組織10厘米，1兆周的超聲將穿透5厘米，而4兆周的超聲只穿透1厘米深度。因此，目前常用于理療的超聲波選用8000千周/秒，穿透深度為5厘米左右。5.折射、反射與聚焦超聲波由一種介質(zhì)傳播至另一種介質(zhì)時(shí)，將在界面處一局部反射回第一種介質(zhì)〔反射〕，其余透過(guò)界面進(jìn)入第二種介質(zhì)，但會(huì)發(fā)生傳播方向的偏轉(zhuǎn)〔折射〕。聲波在界面被反射的程度決定于兩種介質(zhì)的聲阻差，聲阻差越大，反射程度也越大，〔介質(zhì)的密度和聲速的乘積叫介質(zhì)的聲阻〕。表7.1可見脂肪、肌肉之間反射很少，但在骨的外表那么反射很多。聲頭與空氣間反射近于100％，所以超聲治療時(shí)需用石臘油等作接觸劑，以減少反射。實(shí)驗(yàn)證明，由聲頭進(jìn)入組織的超聲能量只有35～40％，而60～65％被反射。由于空氣與組織間的反射，使大量超聲能喪失，所以超聲波不能通過(guò)肺和充氣的胃腸?；诔晜鞑サ姆瓷洹⒄凵湓?，采用透鏡及弧面反射而將聲束聚焦于焦點(diǎn)上以產(chǎn)生強(qiáng)大的能量，而治療某些疾病，如用集束超聲波破壞腦部腫瘤等〔圖7.4〕幾種物質(zhì)的聲速、密度和聲阻名稱聲速米/秒密度克/厘米3聲阻克105/厘米2秒空氣水鈦酸鋇石蠟油鋁人體軟組織肌肉脂肪骨骼340150050001420640015001400158033800.001291.0005.40.8352.71.061.070.951.800.0004391.50027.0001.18617.281.591.4981.5016.184超聲集束的方法§5超聲波的聲場(chǎng)超聲波在介質(zhì)中傳播的空間范圍即介質(zhì)受到超聲振動(dòng)能作用的區(qū)域叫超聲聲場(chǎng)。超聲因其頻率高，具有類似光線的束射特性，在接近聲頭的一段為幾乎平行的射束，稱之為近場(chǎng)區(qū)。其后射束開始擴(kuò)散，稱之為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)〔圖7.5〕。由于超聲場(chǎng)的這種特性，為克服能量分布的不均，在治療時(shí)聲頭應(yīng)在治療部位緩慢地移動(dòng)。超聲聲場(chǎng)描寫超聲聲場(chǎng)的主要物理量有聲壓和聲強(qiáng)。1.聲壓即聲能的壓力，代表超聲波的強(qiáng)度。超聲傳播時(shí)在稠密區(qū)產(chǎn)生正壓，在稀疏區(qū)產(chǎn)生負(fù)壓。超聲波由于其頻率甚高，因而聲壓亦甚大。中等治療劑量的超聲波在組織中產(chǎn)生的附加聲壓約為±2.6個(gè)大氣壓?！矆D7.6〕超聲治療時(shí)在人體組織中的聲壓2.聲強(qiáng)為單位時(shí)間內(nèi)聲能的強(qiáng)度，即在每秒內(nèi)垂直通過(guò)每平方厘米面積的聲能。常用測(cè)量單位是瓦特/厘米2〔W/cm2〕。臨床常用治療劑量為0.1～2～2.5W/cm2，而震耳欲聾的大炮聲聲強(qiáng)只相當(dāng)于0.0.～0.0001W/cm2?？梢姵暡ㄔ诮橘|(zhì)中傳播時(shí)，它的巨大能量會(huì)使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生很大的加速度，一般中等響度的聲波通過(guò)水時(shí)，水分子獲得的加速度只有重力加速度〔約為9.8m/s〕的百分之幾，如在頻率為800～1000KHz、聲強(qiáng)為0.5～2W/cm2的超聲波作用下，水分為得到的加速度可以超過(guò)重力加速度5～10萬(wàn)倍?！踩吵暡ǖ陌l(fā)生產(chǎn)生超聲波有各種方法，目前主要用壓電式超聲發(fā)生器，它是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理制成的。具有壓電效應(yīng)性質(zhì)的晶體受到壓縮或伸拉時(shí)在其受力面上就會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)略圖假設(shè)在晶體兩側(cè)加以一定頻率的高頻電壓，晶體薄片就能準(zhǔn)確而迅速地隨著交變電場(chǎng)頻率而周期性地改變其厚度〔壓縮與伸展〕。由此形成超聲振動(dòng)，向周圍介質(zhì)傳播。三、超聲波的生物物理學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)理〔一〕機(jī)械作用機(jī)械作用是超聲波的一種根本的原發(fā)的作用。超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)交替壓縮與伸張形成交變聲壓，不僅可使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變壓力〔在治療劑量下，每一細(xì)胞均受4－8mg壓力變化影響〕及獲得巨大加速度而劇烈運(yùn)動(dòng)，相互磨擦，而且能使組織細(xì)胞產(chǎn)生容積和運(yùn)動(dòng)的變化，可引起較強(qiáng)的細(xì)胞漿運(yùn)動(dòng)〔原漿微流或稱環(huán)流〕，從而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)容物的移動(dòng)，改變其中空間的相對(duì)位置〔據(jù)觀察，強(qiáng)度不大的超聲波能使嗜伊紅細(xì)胞的原漿顆粒旋轉(zhuǎn)，劑量大時(shí)甚至顆粒被拋出細(xì)胞外〕，顯示出超聲波對(duì)組織內(nèi)物質(zhì)和微小的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一種“微細(xì)按摩〞的作用。這種作用可引起細(xì)胞功能的改變，引起生物體的許多反響?？梢愿纳蒲汉土馨脱h(huán)，增強(qiáng)細(xì)胞膜的彌散過(guò)程，從而改善新陳代謝，提高組織再生能力。所以治療某些局部循環(huán)障礙性疾病，如營(yíng)養(yǎng)不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機(jī)械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經(jīng)組織的生物電活性降低，因而超聲波有明顯鎮(zhèn)痛作用。超聲的機(jī)械作用還能使堅(jiān)硬的結(jié)締組織延長(zhǎng)、變軟，用于治療疤痕、粘連及硬皮癥等?？梢?，超聲波的機(jī)械作用可軟化組織、增強(qiáng)滲透、提高代謝、促進(jìn)血液循環(huán)、刺激神經(jīng)系統(tǒng)及細(xì)胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機(jī)理上占重要地位?！捕硿?zé)嶙饔贸暡ㄗ饔糜跈C(jī)體時(shí)可產(chǎn)生熱，有些人甚至稱為“超聲透熱療法〞。超聲波在機(jī)體內(nèi)熱的形成，主要是組織吸收聲能的結(jié)果。其產(chǎn)熱有以下特點(diǎn)：1.由于人體各組織對(duì)聲能的吸收量各有差異，因而產(chǎn)熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結(jié)締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2，1.5分鐘作用時(shí)，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質(zhì)那么為5.9℃。2.超聲波熱作用的獨(dú)特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質(zhì)的交界面上生熱較多，特別是在骨膜上可產(chǎn)生局部高熱。這在關(guān)節(jié)、韌帶等運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用〔不均勻加熱〕與高頻是及其他物理因子所具有的彌漫性熱作用〔均勻性加熱〕是不同的〔圖7.8〕。3.超聲波產(chǎn)生的熱將有79－82％由血液循環(huán)帶走，18－21％由鄰近組織的熱傳導(dǎo)散布，因此當(dāng)超聲波作用于缺少血循環(huán)的組織時(shí)，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睪丸等那么應(yīng)十分注意產(chǎn)生過(guò)熱，以免發(fā)生損害。四種深部透熱治療時(shí)各層組織溫?zé)崆€〔三〕理化作用基于超聲波的機(jī)械作用和溫?zé)嶙饔茫衫^發(fā)許多物理的或化學(xué)的變化如：1.氫離子濃度的改變炎癥組織中伴有酸中毒現(xiàn)象時(shí)，超聲波可使pH值向堿性方面變化，從而使病癥減輕，有利于炎癥的修復(fù)。2.對(duì)酶活性的影響超聲波能使復(fù)雜的蛋白質(zhì)解聚為普通的有機(jī)分子，能影響到許多酶的活性。如超聲作用能使關(guān)節(jié)內(nèi)復(fù)原酶和水解酶活性增加，目前認(rèn)為在超聲治療作用中水解酶活性的變化是起重要作用的。3.近年來(lái)對(duì)超聲作用機(jī)理的研究，已深入到細(xì)胞分子水平。在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)超微結(jié)構(gòu)中線粒體對(duì)超聲波的作用最敏感。核酸也很敏感，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度超聲波作用可使細(xì)胞內(nèi)胸腺核酸的含量增加，從而影響到蛋白質(zhì)的合成，刺激細(xì)胞生長(zhǎng)。4.在高強(qiáng)度的超聲作用下，組織內(nèi)可形成許多高活性的自由基，如HO1、OH、H2O2、O等，它們可加速組織內(nèi)氧化復(fù)原過(guò)程，加速生長(zhǎng)過(guò)程。目前，關(guān)于超聲波的生物學(xué)作用機(jī)理仍有多種爭(zhēng)義。但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，具有物理學(xué)特性的超聲機(jī)械振動(dòng)，以及在此根底上產(chǎn)生的分布特殊的“內(nèi)生熱〞和必然引起的生物理化改變，是有機(jī)聯(lián)系的?；×⒌膹?qiáng)調(diào)那一方面的作用都是片面的，并在上述三方面根本作用因素的根底上，通過(guò)復(fù)雜的神經(jīng)－體液調(diào)節(jié)途徑治療疾病的。神經(jīng)系統(tǒng)的反響和調(diào)節(jié)在超聲波的治療機(jī)理中起著主導(dǎo)作用，而超聲作用過(guò)程中發(fā)生的體液方面的改變，又是作用的物質(zhì)根底，二者有機(jī)結(jié)合構(gòu)成統(tǒng)一的反響過(guò)程。四、對(duì)機(jī)體組織器官的作用〔一〕對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響小劑量超聲波能使神經(jīng)興奮性降低，傳導(dǎo)速度減慢，因而對(duì)周圍神經(jīng)疾病，如神經(jīng)炎、神經(jīng)痛，具有明顯的鎮(zhèn)痛作用。大劑量超聲波作用于末梢神經(jīng)可引起血管麻痹、組織細(xì)胞缺氧、繼而壞死。中樞神經(jīng)對(duì)超波顯示較高的敏感性，有人指出，即使是用0.1W/cm2的強(qiáng)度直接作用腦組織，也可造成不可逆的損傷，因此，國(guó)外有些人指出“超聲波禁用于腦部〞。但近年來(lái)國(guó)內(nèi)不少單位通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和臨床實(shí)踐證明，使用強(qiáng)度為1.5W/cm2以下〔常用0.6～1.2W/cm2〕的脈沖式超聲波移動(dòng)法作用于頭部，對(duì)腦實(shí)質(zhì)無(wú)損害〔由于大局部超聲波能量被頭皮及顱骨吸收和反射，只有2.5－20％透入顱內(nèi)〕，并用于治療腦血管意外偏癱及其它某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病有一定療效。〔二〕對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響房室束對(duì)超聲波的作用很敏感。超聲波主要影響心臟活動(dòng)能力及其節(jié)律。大劑量超聲波可使心律減慢，誘發(fā)心絞痛，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生心律紊亂，最后導(dǎo)致心跳停止；小劑量超聲波使心臟毛細(xì)血管充血，對(duì)冠心病患者有擴(kuò)張動(dòng)脈管腔及解除血管痙攣的作用，故用1W/cm2以下脈沖式超聲波作用心臟，對(duì)冠狀動(dòng)脈供血缺乏患者有一定療效。治療劑量超聲對(duì)血管無(wú)損害作用，通常可見血管擴(kuò)張，血循環(huán)加速。低強(qiáng)度超聲作用下，血管器擴(kuò)張；在較大劑量作用下，可引起血管收縮。更大劑量的超聲可使血管運(yùn)動(dòng)神經(jīng)麻痹，從而造成血液流動(dòng)停止。用大劑量超聲時(shí)可直接引起血管內(nèi)皮腫脹，血循環(huán)障礙?！踩硨?duì)眼睛的影響由于眼的解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球體形態(tài)，層次多，液體成份和血循環(huán)特點(diǎn)等因素容易熱積聚致?lián)p傷。大劑量超聲可引起結(jié)膜充血、角膜水腫甚至眼底改變，對(duì)晶體可致熱性白內(nèi)障。還可以引起交感性眼炎。但用小劑量〔脈沖式0.4－0.6W/cm23－6分鐘以下〕，可以促進(jìn)吸收，改善循環(huán)，對(duì)玻璃體渾濁、眼內(nèi)出血、視網(wǎng)膜炎、外傷性白內(nèi)障等有較好療效?！菜摹硨?duì)生殖系統(tǒng)的影響生殖器官對(duì)超聲波較敏感，治療劑量超聲波雖缺乏以引起生殖器官形態(tài)學(xué)改變，但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可致流產(chǎn)，故對(duì)孕婦下腹部禁用。睪丸組織對(duì)超聲波很敏感，高強(qiáng)度作用可有實(shí)質(zhì)性損害和不育癥。實(shí)驗(yàn)證明適量超聲波可以減少人和動(dòng)物的精子產(chǎn)生，因此提出，用超聲波作為一種男性可逆性避孕的方法。〔五〕對(duì)骨骼的影響小劑量超聲波〔連續(xù)式0.1－0.4W/cm2、脈沖式0.4－1W/cm2〕屢次投射可以促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)，骨痂形成；中等劑量〔3W/cm2以下5分鐘〕超聲波作用時(shí)可見骨髓充血，溫度上升7℃，但未見到骨質(zhì)的破壞，故可用于骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷；大劑量超聲波作用于未骨化的骨骼，可致骨發(fā)育不全，因此對(duì)幼兒骨骺處禁用超聲。超過(guò)3.25W/cm2移動(dòng)法被認(rèn)為是危險(xiǎn)的劑量。〔六〕對(duì)結(jié)締組織的作用結(jié)締組織對(duì)超聲波的敏感性較差，對(duì)有組織損傷的傷口，有刺激結(jié)締組織增長(zhǎng)的作用；當(dāng)結(jié)締組織過(guò)度增長(zhǎng)時(shí)，超聲波又有軟化消散的作用，特別對(duì)于濃縮的纖維組織作用更顯著。因此超聲波對(duì)疤痕化結(jié)締組織有“別離纖維〞作用，有使“凝膠變?yōu)槿苣z〞的作用。在臨床上亦可見超聲波對(duì)疤痕有較明顯的軟化散作用。舞、設(shè)備與治療方法§6治療設(shè)備1.超聲治療機(jī)〔1〕主要結(jié)構(gòu)原理：由高頻振蕩器和輸出聲頭兩局部組成。其主要結(jié)構(gòu)原理如圖7.9圖7.9超聲治療機(jī)原理示意圖〔2〕輸出形式連續(xù)超聲波：是在整個(gè)治療過(guò)程中，聲頭連續(xù)不斷地輻射出聲能作用于機(jī)體。它作用均勻，產(chǎn)熱效應(yīng)較大，脈沖超聲波：是在治療過(guò)程中間斷地輻射出聲能作用于機(jī)體，它的熱效應(yīng)較小，2.輔助設(shè)備是為特殊治療需要或便于操作面準(zhǔn)備的附件。如水枕、水袋、水槽、水漏斗等。3.接觸劑要選擇其聲阻接近于人體組織者，以減少其與皮膚界面間的反射消耗。常用有煮沸過(guò)的水，液體石臘，凡士林油等〔圖7.13〕。§7治療方法1.直接接觸法將超聲波頭直接和治療部位的皮膚接觸進(jìn)行治療。此時(shí)在皮膚和聲頭之間應(yīng)加接觸劑，如石臘油，凡士林等?！?〕移動(dòng)法該法最常用。治療時(shí)聲頭輕壓皮膚，在治療部位作緩慢移動(dòng)，移動(dòng)速度以每秒1－2厘米為宜。常用強(qiáng)度0.5－1.5W/cm2。〔2〕固定法將超聲波聲頭以適當(dāng)壓力固定在治療部位。此法易產(chǎn)生過(guò)熱而發(fā)生“骨膜疼痛反響〞。故治療劑量宜小，常用強(qiáng)度為0.2－0.5W/cm2，時(shí)間3－5分鐘。2.間接接觸法〔1〕水下法治療時(shí)將超聲波聲頭和治療肢體一起浸入36－38℃溫開水中，聲頭與皮膚距離1－5厘米，劑量要比直接接觸法稍大。此法常用于不規(guī)那么的體表，局部痛覺敏感的部位或聲頭不便直接接觸的部位如手指、足趾、踝、肘、潰瘍等〔圖7.14〕。水下法治療應(yīng)用水漏凌斗進(jìn)行超聲治療〔2〕輔助器治療法常用有水漏斗法〔圖7.15〕，水枕或水袋法。后者是用薄橡皮膜制成袋，灌滿煮沸過(guò)的溫水，然后再涂接觸劑進(jìn)行治療，用于面部、頸部、關(guān)節(jié)、前列腺、牙齒、眼等不平之處〔圖7.16〕?！?〕聚集照射法利用凹面鏡和聲透鏡將超聲波高度集中在某一部位而獲得大能量超聲波的作用，以做特殊治療。如治療腫瘤時(shí)用?！踩持委焺┝?.治療強(qiáng)度以0.4－1.5W/cm2為宜，水下法、水枕法時(shí)強(qiáng)度可稍大，實(shí)際使用時(shí)可參閱表7.2，臨床多采用低、中等強(qiáng)度。超聲強(qiáng)度等級(jí)表治療方法固定法移動(dòng)法強(qiáng)度等級(jí)低中高代中高連續(xù)式W/cm20.1－0.20.3－0.40.5－0.60.6－0.81－1.21.2－2脈沖式W/cm20.3－0.40.5－0.70.8－1.01.0－1.51.5－22－2.52.治療時(shí)間一般固定法3－5分鐘，移動(dòng)法為5－10分鐘，大面積移動(dòng)可適當(dāng)延長(zhǎng)至10－20分鐘。3.療程一般治療次數(shù)6－8次，慢性病10－15次或更多。每日或隔日一次。療程間隔1－2周。六、主要適應(yīng)證禁忌證〔一〕適應(yīng)證：1.運(yùn)動(dòng)支撐器官創(chuàng)傷性疾病腰痛、肌痛，挫傷，扭傷，肩關(guān)節(jié)周圍炎，增生性脊柱炎，顳頜關(guān)節(jié)炎，腱鞘炎等。2.疤痕，粘連，注射后硬結(jié)，硬皮癥，血腫機(jī)化。3.作用于局部及相應(yīng)的神經(jīng)節(jié)段時(shí)可治療神經(jīng)炎，神經(jīng)痛，幻肢痛，慢性蕁麻疹，帶狀皰疹，濕疹，搔癢癥，消化性潰瘍，支氣管哮喘，胃腸功能紊亂。4.其他腦血管病偏癱，冠狀動(dòng)脈供血缺乏，眼視網(wǎng)膜炎，玻璃體混濁，營(yíng)養(yǎng)不良性潰瘍。〔二〕禁忌證1.凡惡性腫瘤〔大劑量聚集可治〕，活動(dòng)性肺結(jié)核，嚴(yán)重心臟病的心區(qū)和星狀神經(jīng)節(jié)，出血傾向，靜脈血栓之病區(qū)均禁用。2.孕婦〔早期〕腹部及小兒骨骼處最好選用其它療法。在頭部、眼睛、心臟、生殖器部位治療時(shí)劑量要嚴(yán)格掌握。電離輻射及其防護(hù)第一節(jié)：根本概念§1.電離輻射的發(fā)現(xiàn)1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴在一只嵌有兩個(gè)電極〔陰極和陽(yáng)極〕真空玻璃管兩端電極上加上幾萬(wàn)伏的電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)在距離玻璃管兩米遠(yuǎn)的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過(guò)的紙板發(fā)出明亮的熒光。當(dāng)用手去拿這塊紙板時(shí)，競(jìng)在紙板上看到手骨的影像。當(dāng)時(shí)倫琴認(rèn)定：這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因當(dāng)時(shí)無(wú)法解釋它的原理和性質(zhì)，故借用了數(shù)學(xué)中代表未知數(shù)的“X〞作為代號(hào)，稱之為X射線有些元素具有天熱放射性的這一事實(shí)最初是由貝克勒爾在1896年發(fā)現(xiàn)的。那時(shí)他發(fā)現(xiàn)放在鈾化合物附近的照相底片變黑了。后來(lái)認(rèn)識(shí)到這個(gè)現(xiàn)象是由于鈾發(fā)射出輻射的緣故。在此后的十多年里，盧瑟福/索迪/居里夫婦和其他科學(xué)家，在其著名的實(shí)驗(yàn)工作中證實(shí)了某些原子核很不穩(wěn)定，這些很不穩(wěn)定的原子核能發(fā)射射線。我們說(shuō)這些物質(zhì)是放射性物質(zhì)。§2元素、核素和同位素凡質(zhì)子數(shù)相同的原子均為同一種元素;同一種元素中中子數(shù)的元素是同一種核素,并以該元素及其質(zhì)量數(shù)來(lái)表示;同一元素中中子數(shù)不同的核素均為該元素的同位素?！?衰變及其性質(zhì)自然界存在的一些重元素,其原子核都是很大的,所以很不穩(wěn)定。不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地發(fā)射β、α以及γ射線,同時(shí)自身轉(zhuǎn)變成另一種較穩(wěn)定的核素。這種不穩(wěn)定核素稱為放射性核素,其轉(zhuǎn)變過(guò)程稱為放射性衰變。放射性樣品的衰變具有統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。因此要預(yù)示任何一種特定原子的衰變是不可能的。任何一種特定原子行為的這種不確定性,其結(jié)果是,放射性衰變的規(guī)律具有指數(shù)性質(zhì)。即N=N0e-λt-------------------(1)式中NO初始時(shí)刻放射性核素的原子數(shù)目N 經(jīng)過(guò)t時(shí)間衰變后該核素剩下原子數(shù)目λ 衰變常數(shù)放射性核素的半衰期是指：放射性核素樣品中原子核衰減到一半所需要的時(shí)間，用T1/2表示。按照上述定義，將N=N0/2代入〔1〕式得到N0/2=N0e－λ取對(duì)數(shù)得到因故——————〔2〕因?yàn)闃悠返乃プ兟驶蚍派湫曰疃扰c不穩(wěn)定原子核數(shù)成正比，所以不穩(wěn)定原子核數(shù)也是與時(shí)間成負(fù)指數(shù)關(guān)系而變化，即A=A0e－λt———————————〔3〕§4.放射性物質(zhì)的原子核主要發(fā)射三種類型的輻射，即α，β和γ輻射。α衰變:放射性核素發(fā)射α射線(粒子),變成原子序數(shù)減2、質(zhì)量數(shù)減4的新核素。α粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成,是核的原子核,其動(dòng)能一般為4～6MeV。β衰變:β衰變有三種形式。a)β-衰變,即放射性核素發(fā)射負(fù)電子(β-)和中微子,變成原子序數(shù)加1的新元素。b)β+衰變,即放射性核素發(fā)射正電子(β+)中微子,變成原子序數(shù)減1的新元素。c)電子俘獲,核素的原子核俘獲一個(gè)內(nèi)層軌道電子,該電子與核內(nèi)質(zhì)子結(jié)合生成中子,同時(shí)發(fā)射中微子,該核素變成原子序數(shù)減1的新核素。內(nèi)層軌道電子空位,由外層軌道電子補(bǔ)充,那么會(huì)發(fā)射X射線。β衰變中放出的電子的能量是連續(xù)的,從0到Emaxγ輻射：放射性核素在發(fā)射α或β射線之后，新核素處于激發(fā)態(tài)，在退激過(guò)程中發(fā)射γ輻射。退激不導(dǎo)致新核素本身轉(zhuǎn)變。γ射線是單能光子，是波長(zhǎng)極短的電磁波?！?.電離和電離輻射電離是原子或分子釋放出電子變成正離子的過(guò)程.電離輻射是指能在介質(zhì)中產(chǎn)生電離的帶電粒子(如電子或質(zhì)子)和不帶電粒子(如光子或中子)電離輻射主要來(lái)自三個(gè)方面.a)地球上存在的天然放射性核素:大局部天然放射性核素存在于釷系、鈾系和錒系三個(gè)衰變系列。b)人工輻射源人造放射性核素:各種核反響堆、加速器,以及能夠產(chǎn)生X射線的裝置都是人工輻射源。用核反響堆的中子或加速器產(chǎn)生的帶電粒子轟擊各種靶核使其發(fā)生核反響,可以產(chǎn)生各種人造放射性核素。例如,鈷-59在反響堆中用中子轟擊,可以產(chǎn)生放射性核素鈷-60。3)宇宙射線:來(lái)自銀河系和太陽(yáng)的射線,初級(jí)宇宙射線主要為質(zhì)子,其次為α粒子,還有少量的電子、光子、中微子等。§6.射線的能量對(duì)γ射線，射線的能量等于其躍遷〔退激〕能級(jí)之差；對(duì)α射線、β射線、電子、中子、質(zhì)子和各種重粒子，是指它們的動(dòng)能。射線能量用電子伏〔eV〕表示，1個(gè)電子伏等于1個(gè)電子通過(guò)電勢(shì)差為1V電場(chǎng)所獲得的能量，1eV＝1.60217733〔49〕×10－19J。第二節(jié)：電離輻射與物質(zhì)的作用§7.帶電粒子〔α、β〕與物質(zhì)的相互作用帶電粒子〔α、β〕與物質(zhì)中原子的軌道電子電場(chǎng)和原子核電場(chǎng)作用，發(fā)生彈性和非彈性散射而改變運(yùn)動(dòng)方向，從而損失能量，最后被物質(zhì)吸收。其中非彈性散射包括電離、激發(fā)和產(chǎn)生韌致輻射三種情況:【電離】是帶電粒子將原子的軌道電子擊出成為自由電子,而原子變成了一個(gè)正電子?！炯ぐl(fā)】是帶電粒子的能量較低時(shí),只能將原子的低能級(jí)的內(nèi)層軌道電子擊至高能級(jí)的外層軌道,使原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由電離和激發(fā)導(dǎo)致的能量損失統(tǒng)稱為“電離損失〞?！卷g致輻射】是高能帶電粒子在原子核的電場(chǎng)中急劇減速并改變運(yùn)動(dòng)方向而發(fā)出的電磁輻射(X射線),由此導(dǎo)致的能量損失稱為輻射損失?！?.X射線和γ射線與物質(zhì)的相互作用X或γ射線,通過(guò)多種機(jī)制與物質(zhì)相互作用,主要與原子中的電子以及原子核的電場(chǎng)相互作用,發(fā)生光子吸收、彈性散射和非彈性散射。這三種機(jī)制是:a)【光電效應(yīng)(光電吸收)】是(X或γ)光子與原子中內(nèi)層軌道電子相互作用,光子被原子吸收,其能量全部交給電子,使該電子掙脫原子束縛成為“光電子〞。(X或γ)光子能量較低時(shí),光電效應(yīng)占主要地位。b)【康普頓散射】是當(dāng)(X或γ)光子能量較高時(shí),光子與原子的外層軌道電子碰撞,光子將很少一局部能量轉(zhuǎn)移給電子,電子被擊出成為反沖電子,而光子本身改變運(yùn)動(dòng)方向,成為康普頓散射光子。光子能量越高,光電效應(yīng)的幾率越少,而康普頓散射幾率高。c)【產(chǎn)生電子對(duì)】是當(dāng)(X或γ)光子能量大于1.022MeV時(shí),光子與原子核的電場(chǎng)作用,產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子。光子多于1.022MeV的能量通常被正負(fù)電子均分,成為正負(fù)電子的動(dòng)能。然后,正電子與物質(zhì)中的負(fù)電子相遇而甄滅,產(chǎn)生兩個(gè)能量均為0.511MeV的甄滅光子?！?中子與物質(zhì)的相互作用中子不帶電荷,因而不能直接引起電離。正如γ射線那樣,中子最終是把能量傳遞給帶電粒子。此外,中子還可以被原子核捕獲,隨后引發(fā)γ輻射。第三節(jié)電離輻射量和單位電離輻射量多達(dá)數(shù)十個(gè),現(xiàn)介紹最常用的幾個(gè)。§10電離輻射活度在一確定時(shí)刻,某一特定能態(tài)的一定量放射性核素的活度用A表示:A=dN/dt式中,dN是在時(shí)間間隔dt內(nèi),該能態(tài)自發(fā)核躍遷的數(shù)目。也可以換一種表示:某一特定能態(tài)上一定量放射性核素的活度A,等于該能態(tài)的衰變常數(shù)λ和該能態(tài)核數(shù)目N的乘積,即A=λN除非另做說(shuō)明,否那么特定能態(tài)就是該核素的基態(tài)?；疃華的單位是貝克勒爾(Becquerel),符號(hào)Bq1Bq=1Js-1(定義為:1核衰變/秒)注:放射性活度的廢除單位是居里,符號(hào)Ci,1Ci=3.7×1010核衰變/秒。顯然,1mCi=3.7×107核衰變/秒;1Ci=3.7×104核衰變/秒§11比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能用符號(hào)K表示，單位是戈瑞〔Gy〕，1Gy＝1J/kg。K＝dEtr/dm式中dEtr——不帶電粒子在質(zhì)量為dm的物質(zhì)中釋放出來(lái)的全部帶電子的出始動(dòng)能之和?！?2吸收劑量吸收劑量用符號(hào)D表示，單位也是戈瑞〔Gy〕，1Gy＝1J/kg。D＝式中——電離輻射給予質(zhì)量為dm的物質(zhì)平均能量。提到吸收劑量時(shí)，往往要指明吸收介質(zhì)?！沧ⅰ澄談┝渴菍?duì)所有類型的電離輻射在任何一種介質(zhì)中的能量沉積的度量。吸收劑量的廢止單位是拉德〔符號(hào)rad〕。其定義式為：1rad＝0.01J/kg。顯然，它與戈瑞的關(guān)系：1Gy＝1J/kg＝100rad，即1cGy＝1rad?！?3照射量照射量用符號(hào)X表示，單位為庫(kù)倫每千克〔符號(hào)C/kg〕。X＝dQ/dm式中dQ——在質(zhì)量為dm的空氣中，由光子釋放或產(chǎn)生的全部負(fù)電子和正電子在空氣中完全被阻止時(shí)，產(chǎn)生一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值?！沧ⅰ痴丈淞康膹U止單位是倫琴〔符號(hào)R〕。按照過(guò)去的定義，1倫琴的照射量在空氣中沉積的能量為0.00869J/kg；在人體組織中沉積的能量為0.0096J/kg。與吸收劑量相聯(lián)系，假設(shè)給出一倫琴的照射量：在空氣中的吸收劑量為0.00869/0.01＝0.869rad≈0.87cGy；在人體組織中的吸收劑量為0.0096/0.01＝0.96rad＝0.96cGy。倫琴與SI的庫(kù)倫每千克的關(guān)系為：1R=2.58×10-4C第四節(jié)射線在物質(zhì)中的減弱§14γ射線在物質(zhì)中是怎么減弱的首先介紹一下γ射線通量的概念。為了定量的說(shuō)明在空間某個(gè)位置上γ射線的多少常用γ通量的概念。通常把單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某點(diǎn)附近的一個(gè)單位面積上的γ光子數(shù)叫該點(diǎn)γ射線的通量。注意：該單位面積的取向應(yīng)使γ射線與之垂直。通量可用符號(hào)φ表示，單位是光子/秒·厘米2。一個(gè)點(diǎn)狀的放射源放出的γ射線在物質(zhì)中隨著與點(diǎn)源距離的增加，γ通量要逐漸減小〔減弱〕，減弱原因來(lái)自以下方面一方面是當(dāng)與點(diǎn)源距離增加時(shí)，γ通量就會(huì)減弱，這叫幾何上距離影響，射線通量是與距點(diǎn)源的距離的平方成反比的。即φ1/φ2=R22/R12物質(zhì)對(duì)γ射線的吸收。通過(guò)γ射線與物質(zhì)發(fā)生的三種形式的相互作用，假設(shè)發(fā)生光電效應(yīng)，γ光子那么消失，產(chǎn)生的光電子很快也就消耗了能量終止在物質(zhì)中；假設(shè)發(fā)生康普頓散射，γ光子損失了局部能量并偏離了原子射線方向，散射后的光子雖未完全被吸收，但由于能量減弱了，那么更容易進(jìn)一步和物質(zhì)發(fā)生作用從而被吸收?！?5γ射線的指數(shù)減弱規(guī)律窄束γ射線在物質(zhì)中的減弱是隨著物質(zhì)厚度d的增加而減弱的，它服從指數(shù)規(guī)律。即N=N0e-μd式中d――吸收物質(zhì)〔與γ射線方向垂直〕的厚度；μ――該物質(zhì)的線性吸收系數(shù)；N0――吸收物質(zhì)厚度d為‘0’時(shí)的γ窄束γ射線的指數(shù)減弱規(guī)律，所謂窄束，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)上采用準(zhǔn)直、細(xì)束而得名，線性吸收系數(shù)μ與γ射線的能量由線性吸收系數(shù)μ來(lái)決定，μ的大小取決于γ射線是否容易和該物質(zhì)材料發(fā)生作用，對(duì)于不同的元素和γ能量，μ有很大的不同。γ射線在重元素物質(zhì)中減弱要比在輕元素中快得多，所以防護(hù)γ射線一般要選用原子序數(shù)大的元素。寬束γ射線情況下的減弱，寬束γ射線經(jīng)過(guò)厚物質(zhì)層的過(guò)程及其定量的關(guān)系是很復(fù)雜的。這是因?yàn)樵谏⑸鋾r(shí)不僅與γ射線的能量Eγ〔波長(zhǎng)〕有關(guān)，還與物質(zhì)層的厚度d、該物質(zhì)層材料的原子序數(shù)Z等因素有關(guān)。用函數(shù)表示：N=N0e-udB(Eγ、d、Z)此公式即為寬束γ射線經(jīng)過(guò)厚度為d的物質(zhì)后，它的強(qiáng)度被減弱的關(guān)系表示。函數(shù)B(Eγ、d、Z)稱為修正系數(shù)或增長(zhǎng)因子。它等于幅度總強(qiáng)度與初級(jí)輻射〔N0e-ud〕之比。很明顯，對(duì)于窄束B=1；對(duì)于寬束B(Eγ、d、Z)肯定大于1。在實(shí)際上不必計(jì)算修正系數(shù)〔即增長(zhǎng)系數(shù)〕，可直接查找圖表〔在參考書中〕。第五節(jié)：電離輻射的生物效應(yīng)§16引言無(wú)論是來(lái)自體外的外部放射源還是來(lái)自體內(nèi)的放射性物質(zhì)的污染,其電離輻射和人體的相互作用都會(huì)導(dǎo)致生物效應(yīng),以后將作為臨床病癥表現(xiàn)出來(lái)。這些病癥的性質(zhì)和嚴(yán)重程度以及它們出現(xiàn)的時(shí)間都取決于人體吸收的輻射總量和所接受劑量率。輻射損傷可分為兩類:軀體效應(yīng),損傷出現(xiàn)在被照射人身上。遺傳效應(yīng),因?yàn)殡婋x輻射,損傷了性腺的生殖細(xì)胞。所以,這種效應(yīng)只出現(xiàn)在被照射人的后代人身上。§17電離輻射與細(xì)胞的相互作用核輻射與其他輻射(一般的電磁輻射、熱輻射、光輻射)之間的根本區(qū)別在于，核輻射具有足夠的能量引起電離。人體細(xì)胞主要由水組成，在水中的電離將使水分子發(fā)生變化并會(huì)形成一種對(duì)染色體有害的化學(xué)物質(zhì)。這種損傷使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。在人體內(nèi)，這些變化能顯示出臨床病癥，如放射性病或以后在以后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)癌。產(chǎn)生輻射損傷的過(guò)程是很復(fù)雜的，通常認(rèn)為有四個(gè)階段：最初的物理階段，只持續(xù)極短的時(shí)間〔約10－16秒〕，在這一瞬間，能量沉積在細(xì)胞內(nèi)并引起電離。對(duì)水可寫作H2O 輻射H2O＋＋e－〔正離子和負(fù)離子〕2)物理 化學(xué)階段，大約持續(xù)10－6秒，在這段瞬間里，離子與其他水分子相互作用形成一些新的產(chǎn)物。如正離子分解：H2O＋ H＋＋OH負(fù)離子〔即電子〕附著到中性水分子上，然后使它分解：H2O＋e－ H2O－H2O－H＋OH－所以，電離輻射后，水的化學(xué)反響的產(chǎn)物是H+、OH－、H和OH前面兩種離子不參與以后的反響，普通水里很多。H和OH，稱之為自由基，它們有不成對(duì)的電子，在化學(xué)上很活潑。還有一種反響產(chǎn)物是過(guò)氧化氫H2O2，它是強(qiáng)氧化劑：OH+OHH2O23〕化學(xué)階段，持續(xù)幾秒鐘。在此期間，反響產(chǎn)物與細(xì)胞的重要有機(jī)分子相互作用。自由基和氧化劑可破壞構(gòu)成染色體的復(fù)雜分子。例如，它們可能附著于分子上并破壞長(zhǎng)分子中的鍵。4〕生物階段，在這個(gè)階段，時(shí)間長(zhǎng)短從幾十分鐘到幾十年。上面討論的一些化學(xué)變化可能以許多方式影響細(xì)胞，例如，它們可能導(dǎo)致：a〕細(xì)胞早期死亡。b〕阻止細(xì)胞分裂或延遲細(xì)胞分裂等。c〕細(xì)胞永久性的變形，一直可持續(xù)到子代細(xì)胞電離輻射對(duì)人體的效應(yīng)是由于單個(gè)細(xì)胞受到損傷所致。它包括軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)。第六節(jié)電離輻射的探測(cè)和測(cè)量§18一般原理人體不能直接覺察出電離輻射的這種事實(shí)也許是造成人們普遍對(duì)這種類型的危害感到憂慮不安的一個(gè)原因。對(duì)電離輻射的“感知〞必須依靠專門的探測(cè)裝置。其工作原理是根據(jù)電離輻射的物理和化學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)包括：氣體中的電離；某些固體中的電離和激發(fā)；化學(xué)系統(tǒng)的改變；中子活化。在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域用的探測(cè)器，大多數(shù)是基于氣體的電離效應(yīng)〔如空氣電離室〕、某些晶體在射線作用下會(huì)顯示出電導(dǎo)率增大的效應(yīng)〔如半導(dǎo)體探測(cè)器〕以及與激發(fā)有直接關(guān)系的一些效應(yīng)〔如閃爍探測(cè)器、熱釋光片和照相效應(yīng)等〕。也有采用測(cè)量化學(xué)變化的探測(cè)系統(tǒng)，但這類系統(tǒng)對(duì)輻射不太靈敏。探測(cè)中子的方法與中子引起的活化有關(guān)。對(duì)于不同類型的輻射，或同類型不同能量的輻射，或同類型同能量不同劑量的輻射，盡管探測(cè)器的種類繁多，但大體上都是基于上述效應(yīng)而設(shè)計(jì)的。§19探測(cè)器的分類自從人們由照相底片的感光而發(fā)現(xiàn)天然放射性的存在后，輻射探測(cè)器及探測(cè)技術(shù)就隨著原子核科學(xué)和技術(shù)的開展和需要，不斷地革新與提高。利用輻射與物質(zhì)相互作用的多種形式，而創(chuàng)造出各種不同類型的探測(cè)器。根據(jù)輻射在物質(zhì)中的不同效應(yīng)〔作用〕可分為：利用核輻射在氣體中產(chǎn)生的電離效應(yīng)的電離室、正比計(jì)數(shù)管、蓋革－彌勒計(jì)數(shù)管等氣體探測(cè)器，這三種探測(cè)器都在很早就出現(xiàn)了，目前運(yùn)用比擬廣泛。利用核輻射在固體中產(chǎn)生的電離效應(yīng)的是晶體計(jì)數(shù)器、半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器等固體探測(cè)器。應(yīng)特別提出的是半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器，它是在克服了晶體計(jì)數(shù)器的缺點(diǎn)的根底上迅速開展起來(lái)的一種新型探測(cè)器，現(xiàn)也已經(jīng)廣泛運(yùn)用。利用核輻射的激發(fā)效應(yīng)的是閃爍計(jì)數(shù)器等發(fā)光探測(cè)器，它也是應(yīng)用最廣泛的一種。利用核輻射與某些物質(zhì)照相作用的是核乳膠片、X光底片等感光探測(cè)器。該類探測(cè)器常用于劑量測(cè)量的監(jiān)督中。利用核輻射在介質(zhì)中電離作用使其產(chǎn)生徑跡的云霧室、氣泡室等經(jīng)跡探測(cè)器，這類探測(cè)器一般用于研究各種粒子的領(lǐng)域。利用核輻射與物質(zhì)的其他效應(yīng)如熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)的其他探測(cè)器。如熱電偶探測(cè)器、流酸〔亞〕鐵劑量計(jì)。下面簡(jiǎn)單介紹兩種探測(cè)器：氣體探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器。氣體探測(cè)器的工作原理：氣體探測(cè)器包括氣體電離室、正比計(jì)數(shù)管和蓋革－彌勒計(jì)數(shù)管三種。當(dāng)帶電粒子通過(guò)氣體時(shí)，它在氣體中損失能量，使氣體的分子激發(fā)和電離。氣體的分子被電離后，在氣體中就產(chǎn)生了電子——正電子對(duì)。被帶電粒子所電離出來(lái)的電子〔為了區(qū)別稱為電離電子〕，絕大局部都僅有較小的動(dòng)能，這些電子能再使其他氣體分子發(fā)生電離。為了區(qū)別這兩種情況，我們把電離分為“原初電離〞和“次級(jí)電離〞，由帶電粒子直接產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)目叫原初電離；由能量較大的電離電子產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)目叫次級(jí)電離，它們的總和稱為總電離。在氣體電離室空間加進(jìn)兩個(gè)電極，并保持一定的電位差。在恒定強(qiáng)度的輻射下收集到的電荷與外加電壓的關(guān)系如以下圖的曲線所示。圖中兩曲線分別表示α粒子和β粒子的情況。曲線明顯地分為五個(gè)區(qū)段。區(qū)域Ⅰ稱為復(fù)合區(qū)，該區(qū)內(nèi)的電離電流隨電壓增加而增大，離子復(fù)合那么逐漸減小。最后復(fù)合逐漸消失，曲線趨向飽和。區(qū)域Ⅱ稱為電離室區(qū)，該區(qū)內(nèi)電場(chǎng)較強(qiáng)，復(fù)合可忽略不計(jì)，入射粒子產(chǎn)生的離子對(duì)幾乎全部被收集，因此繼續(xù)升高電壓，電離電流幾乎不再增加，形成一個(gè)坪區(qū)。工作于該區(qū)的氣體探測(cè)器稱為電離室。區(qū)域Ⅲ稱為正比區(qū)，該區(qū)內(nèi)電離電流又開始迅速增加，這是由于電場(chǎng)相當(dāng)強(qiáng)，次電離倍增，這時(shí)收集到的離子對(duì)數(shù)比原電離產(chǎn)生的要大得多，這種現(xiàn)象稱為氣體放大。倍增系數(shù)稱為氣體放大系數(shù)，它隨電壓增大而增大，但外加電壓固定時(shí)氣體放大系數(shù)是一常數(shù)，即電離電流與原電離成正比。工作在此區(qū)的氣體探測(cè)器稱為正比計(jì)數(shù)管。區(qū)域Ⅳ為有限正比區(qū)，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度大到一定程度時(shí)，由于放大后的次級(jí)離子數(shù)足夠多，電離電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)抵消一局部外加電場(chǎng)，即所謂空間電荷效應(yīng)，這時(shí)氣體放大系數(shù)不是恒定的，而與原電離有關(guān)。區(qū)域Ⅴ為G-M區(qū)，進(jìn)入該區(qū)后，離子倍增更加猛烈，空間電荷效應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)，此時(shí)電離電流強(qiáng)度不再與原電離有關(guān)，反映在曲線上是α和β兩根曲線重合，并且隨電壓的變化較小。工作在該區(qū)的氣體探測(cè)器是G-M計(jì)數(shù)管。如果再繼續(xù)增大電壓那么進(jìn)入連續(xù)放電區(qū)。氣體探測(cè)器特點(diǎn)：以氣體為探測(cè)介質(zhì)。歷史：在核物理開展的早期，它們?cè)?jīng)是應(yīng)用最廣的探測(cè)器，50年代以后，由于閃爍計(jì)數(shù)器和半導(dǎo)體探測(cè)器的開展，才逐步被取代。優(yōu)點(diǎn)：制備簡(jiǎn)單，性能可靠，本錢低廉，使用方便等。氣體探測(cè)器是利用收集輻射在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來(lái)探測(cè)輻射的探測(cè)器。因此，探測(cè)器也就是離子的收集器。它通常是由高壓電極和收集電極組成，常見的是兩個(gè)同軸的圓柱形電極，兩個(gè)電極由絕緣體隔開并密封于容器內(nèi)。電極間充氣體并外加一定的電壓。輻射使電極間的氣體電離，生成的電子和正離子在電場(chǎng)作用下漂移，最后收集到電極上。電子和正離子生成后，由于靜電感應(yīng)，電極上將感生電荷，并且隨它們的漂移而變化。于是，在輸出回路中形成電離電流，電流的強(qiáng)度決定于被收集的離子對(duì)數(shù)。脈沖電離室：記錄單個(gè)輻射粒子，主要用于測(cè)量重帶電粒子的能量和強(qiáng)度；按輸出回路的參量，脈沖電離室又可區(qū)分為離子脈沖電離室和電子脈沖電離室。電流電離室：記錄大量輻射粒子平均效應(yīng)，主要用于測(cè)量X，γ，β和中子的強(qiáng)度或通量、劑量或劑量率。它是劑量監(jiān)測(cè)和反響堆控制的主要傳感元件。累計(jì)電離室：電離室的大小和形狀，室壁和電極的材料以及所充的氣體成分、壓強(qiáng)都要根據(jù)輻射的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)的要求來(lái)確定。例如，測(cè)量α粒子能量的電離室，須要足夠大的容積和氣壓，以便使α粒子的徑跡都落在靈敏區(qū)內(nèi)。對(duì)γ射線強(qiáng)度作相對(duì)測(cè)量時(shí)，為了提高靈敏度，室壁材料宜用高原子序數(shù)的金屬，其厚度略大于室壁中次級(jí)電子的射程。作絕對(duì)γ劑量測(cè)量時(shí)，須用與空氣或生物組織等價(jià)的材料作電極和室壁。脈沖電離室所能記錄的帶電粒子數(shù)目不能過(guò)大，否那么脈沖將重疊，甚至無(wú)法分辨。因此，在