超聲的防護(hù)專題知識講座

超聲的防護(hù)專題知識講座超聲的防護(hù)專題知識講座第1頁本章重點(diǎn)：超聲生物效應(yīng)超聲空化機(jī)制超聲的防護(hù)專題知識講座第2頁一概述超聲波是當(dāng)前廣泛應(yīng)用于臨床診療和治療伎倆之一。無創(chuàng)可視超聲的防護(hù)專題知識講座第3頁1、電磁波和機(jī)械波。電磁波：電磁能量，以其頻率可分為無線電波、紅外線、可見光、紫外光、X射線，γ射線和高能宇宙射線。超聲的防護(hù)專題知識講座第4頁機(jī)械波：因?yàn)闄C(jī)械力（彈性力）產(chǎn)生機(jī)械振動在介質(zhì)中傳輸，它傳輸是機(jī)械能量，而且僅能在介質(zhì)中傳輸。聲波以頻率可分為三大類：次聲波、聲波、和超聲波。超聲的防護(hù)專題知識講座第5頁超聲波（Ultrasound）是指頻率超出2萬赫茲即超出人耳聽閾高限聲波。普通診療用超聲波頻率為1～10MHz，而最常見是2.5～5MHz。超聲的防護(hù)專題知識講座第6頁2、超聲在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用發(fā)展1915年法國科學(xué)家在研究超聲水壓探測時(shí)，就發(fā)覺了強(qiáng)超聲對魚類等水中小動物能夠產(chǎn)生致死效應(yīng)。

40年代末，A型（AmplitudeMode）超聲診療儀開始應(yīng)用于臨床。腦中線探測、眼軸測量、漿膜腔積液診療、肝膿腫診療以及穿刺引流定位

很快B型（BrightnessMode）、M型（MotionMode）和D型（DopplerMode）超聲診療儀相繼問世。

超聲的防護(hù)專題知識講座第7頁70年代快速向二維灰度顯示B型超聲診療儀D型超聲診療儀也開始出現(xiàn)。80年代出現(xiàn)彩色多普勒血流顯像。

90年代，出現(xiàn)高強(qiáng)度聚焦超聲。超聲的防護(hù)專題知識講座第8頁二超聲生物效應(yīng)1、概念是指看成用人體超聲波到達(dá)一定劑量時(shí)，能夠使人體組織或器官產(chǎn)生一些生化、免疫、功效結(jié)構(gòu)上可逆或不可逆改變。

超聲的防護(hù)專題知識講座第9頁2、超聲生物效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制

①熱機(jī)制

②機(jī)械機(jī)制

③空化機(jī)制超聲的防護(hù)專題知識講座第10頁熱機(jī)制超聲波在生物體內(nèi)傳輸過程中，其振動能量不停地被組織吸收,造成物體分子快速摩擦產(chǎn)生熱能而使組織本身溫度升高。超聲的防護(hù)專題知識講座第11頁機(jī)械機(jī)制超聲波是一個(gè)機(jī)械振動能量傳輸形式，在作用于人體時(shí)，能夠引發(fā)生物體系中生物大分子、細(xì)胞及組織結(jié)構(gòu)處于激烈振動機(jī)械運(yùn)動場中，其功效、生理過程甚至結(jié)構(gòu)都可能會受到影響。

超聲的防護(hù)專題知識講座第12頁空化機(jī)制空化效應(yīng)是指在超聲作用下,人體內(nèi)微氣泡（氣核）表現(xiàn)出各種形式活性.這些微小氣泡或作非線性運(yùn)動或在高壓作用下快速增大、急劇壓縮、快速破裂或塌陷。

超聲的防護(hù)專題知識講座第13頁依據(jù)氣泡不一樣動力學(xué)行為，能夠分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化兩種。穩(wěn)態(tài)空化是氣泡在聲壓作用下可能進(jìn)入體共振（即體脈動）狀態(tài)，當(dāng)聲波頻率靠近氣泡共振特征頻率時(shí)，體脈動幅度到達(dá)最大。瞬態(tài)空化是指在強(qiáng)度較高聲場中，氣泡在聲場負(fù)壓相快速膨脹，隨即又在正壓相突然收縮以至瓦解。超聲的防護(hù)專題知識講座第14頁三超聲對人體影響超聲在臨床上按照應(yīng)用不一樣分為診療性超聲和治療性超聲。診療性超聲包含常見B超、彩色超聲多普勒等，是臨床上常見檢驗(yàn)方法。治療性超聲即高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）。超聲的防護(hù)專題知識講座第15頁（一）診療性超聲對人體影響1、胚胎和胎兒：妊娠期診療性超聲照射能夠造成老鼠胎兒生長發(fā)育遲緩，出生體重降低。對于人類還有待于深入研究。超聲的防護(hù)專題知識講座第16頁2、神經(jīng)組織：在孕早期以診療性超聲照射可能影響胚胎腦功效發(fā)育。超聲的防護(hù)專題知識講座第17頁3、細(xì)胞：孕8—12周接收3.5MHz超聲照射5分鐘，能夠引發(fā)胎兒角膜上皮腫脹，但呈可逆性改變。照射20分鐘則出現(xiàn)不可逆角膜表層細(xì)胞壞死。超聲照射中期妊娠婦女30分鐘，可出現(xiàn)胎兒睪丸精原細(xì)胞腫脹。超聲的防護(hù)專題知識講座第18頁4、染色體、DNA：孕早期接收診療性超聲照射，新生兒臍血姐妹染色單體交換率增加，中晚期累積超聲照射使染色單體交換頻率下降。超聲照射離體細(xì)胞，觀察到DNA斷裂、嘌呤、嘧啶醇堆積，且自由基水平增高。超聲的防護(hù)專題知識講座第19頁（二）高強(qiáng)度聚焦超聲高強(qiáng)度聚焦超聲（highintensityfocusedultrasound，HIFU）是19世紀(jì)40年代首先由Lynn等提出一個(gè)技術(shù)，早期主要應(yīng)用于神經(jīng)外科選擇性破壞腦內(nèi)特定區(qū)域，以幫助神經(jīng)性行為異常疾病治療。

超聲的防護(hù)專題知識講座第20頁1、定義：高強(qiáng)度聚焦超聲是利用一定聚焦方式，將超聲源發(fā)出聲能量聚焦于體內(nèi)某一靶區(qū)。組織內(nèi)超聲聚焦形成強(qiáng)度相對較高區(qū)域成為生物學(xué)焦域（biologicalfocalfield,BFF）。

超聲的防護(hù)專題知識講座第21頁2、HIFU在腫瘤治療中應(yīng)用對聚焦超聲生物學(xué)效應(yīng)研究和應(yīng)用在上世紀(jì)80-90年代成為研究熱點(diǎn)，一系列體外、體內(nèi)試驗(yàn)開始進(jìn)行，如肝、前列腺、乳腺腫瘤等。真正將HIFU技術(shù)用于臨床則是由重慶醫(yī)科大學(xué)完成。自1997年首次應(yīng)用于人體疾病治療以來，迄今已治療了上千例病例，適應(yīng)癥已由肝癌、骨肉瘤等擴(kuò)展到了乳腺癌、胰腺癌、腎癌、軟組織腫瘤和盆腔腫瘤。

超聲的防護(hù)專題知識講座第22頁優(yōu)點(diǎn)：可經(jīng)過實(shí)時(shí)監(jiān)控超聲來觀察腫瘤大小、部位、形態(tài)以及與鄰近組織器官關(guān)系，保護(hù)周圍正常組織。適形治療，不受腫瘤大小和形狀限制，可切除任意大小、任意形狀腫瘤包塊。無創(chuàng)，無傷口，防止患者術(shù)后感染。治療劑量均勻一致，確保滅活腫瘤靶區(qū)(焦域)內(nèi)全部腫瘤細(xì)胞?！熬G色治療”，沒有放射線，沒有放療副作用，對患者、醫(yī)生和環(huán)境均無輻射污染，勿須輻射防護(hù)辦法等。

超聲的防護(hù)專題知識講座第23頁3、HIFU引發(fā)病理改變①巨體表現(xiàn)：照射前，肉眼下兔乳腺移植性腫瘤與周圍組織分界顯著，切面呈粉紅色魚肉狀。照射后呈白色凝固性損傷灶，橢球性，邊界清，損傷區(qū)完全覆蓋腫瘤。另外可見凝固性損傷區(qū)周圍組織呈一黑色充血出血帶。

超聲的防護(hù)專題知識講座第24頁②鏡下表現(xiàn)：光鏡下，照射前腫瘤細(xì)胞排列緊密呈實(shí)體巢狀，細(xì)胞大，胞漿豐富，淡紅染色，核大而淡染，核膜清楚，染色質(zhì)顆粒較粗，核分裂相多見，細(xì)胞間纖維結(jié)締組織較少。

超聲的防護(hù)專題知識講座第25頁照射后細(xì)胞顯著固縮變小，胞漿降低，核固縮深染。細(xì)胞間隙顯著增大，排列稀疏。但細(xì)胞輪廓完整，形態(tài)可辨。

二十四小時(shí)后個(gè)別腫瘤細(xì)胞開始溶解，可見核碎裂，可見少許中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤，靶區(qū)周圍組織充血出血；3天后腫瘤細(xì)胞大片破裂、壞死溶解，細(xì)胞輪廓消失，伴大量中性粒細(xì)胞浸潤，周圍出現(xiàn)成纖維細(xì)胞和新生毛細(xì)血管；7—14天，腫瘤細(xì)胞完全壞死溶解，見不到完整腫瘤細(xì)胞，靶區(qū)充滿大量中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和少許淋巴細(xì)胞，周圍纖維結(jié)締組織增生顯著，出現(xiàn)纖維化。

3周后，靶區(qū)組織逐步壞死脫落，由纖維結(jié)締組織增生修復(fù)。

超聲的防護(hù)專題知識講座第26頁照射前超聲的防護(hù)專題知識講座第27頁照射后超聲的防護(hù)專題知識講座第28頁電鏡表現(xiàn)：腫瘤細(xì)胞顯著水腫，細(xì)胞器腫脹，結(jié)構(gòu)不清；個(gè)別細(xì)胞質(zhì)膜及核膜失去連續(xù)性，染色質(zhì)固縮，碎裂呈團(tuán)塊狀。二十四小時(shí)后見細(xì)胞內(nèi)大量水分積聚，形成空白區(qū)，細(xì)胞膜、核膜破裂，胞漿內(nèi)可見大量散在深染染色質(zhì)團(tuán)塊，細(xì)胞器結(jié)構(gòu)消失；第三天腫瘤細(xì)胞大片溶解，結(jié)構(gòu)破壞消失。

超聲的防護(hù)專題知識講座第29頁④結(jié)論：大多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，高強(qiáng)度聚焦超聲能夠有效破壞腫瘤組織，抑制腫瘤生長和降低腫瘤復(fù)發(fā)。只要輻照劑量足夠，高強(qiáng)度聚焦超聲能完全覆蓋腫瘤組織，徹底殺滅腫瘤細(xì)胞。超聲的防護(hù)專題知識講座第30頁4、超聲治療治療腫瘤機(jī)制①熱效應(yīng)：熱效應(yīng)是高強(qiáng)度聚焦超聲治療腫瘤主要機(jī)制。將高強(qiáng)度超聲波聚焦在0.5～1.0cm范圍內(nèi)，在10秒內(nèi)即可產(chǎn)生很高能量，使靶區(qū)溫度瞬間到達(dá)65℃，使靶區(qū)組織發(fā)生不可逆壞死。

超聲的防護(hù)專題知識講座第31頁②空化效應(yīng)：空化作用能夠促使生物組織產(chǎn)生自由基從而損傷生物組織。

空化機(jī)制參加作用，能夠使細(xì)胞急性損傷程度增加。細(xì)胞外環(huán)境中一些物質(zhì)能夠增強(qiáng)超聲空化效應(yīng)對細(xì)