超声对组织器官的影响

（一）皮肤

利用超声治疗疾病时，直接接触和首先作用的部位就是皮肤组织。皮肤对超声作用的反应直接影响到治疗的实施。皮肤对超声作用的耐受程度已经形成了一种临床治疗的标准，这一方面决定于超声投射的剂量，另一方面决定于皮肤的状态。人体各部位的皮肤对超声的敏感性不同，一般来说腹侧面较背侧面敏感，面部为最；其次是胸、腹；最后为四肢。肢体的上肢又高于下肢；腹侧又高于背侧。

小剂量适量的超声作用在皮肤时，是一种柔和的刺激作用，皮肤稍有温感，皮肤毛囊根部和皮肤附属腺组织扩张，血管扩张，代谢增强，分泌增多。超声作用于青蛙皮肤后，更易于亚甲蓝着色。

较大剂量的超声对皮肤的刺激作用增强，局部可有刺痛，温热。皮肤血流、代谢、营养增强，在无明显疼痛下，组织状态可以恢复正常，可取得治疗作用。

大剂量的超声投射，皮肤热、烫、疼痛，难以耐受。皮肤肿胀，血管充血，组织渗出，水肿，产生渗出性炎症，有时可见皮肤红肿，局部出现浆液性水疱。

适当的治疗剂量可以改善皮肤的营养、代谢，有助于创面的愈合，伤口的恢复，瘢痕的软化。

皮下脂肪组织超声作用下温度上升。因脂肪导热能力低，局部温度较肌肉为高。

（二）神经系统

神经系统是对超声非常敏感的组织结构，其中神经细胞的大脑细胞敏感性远高于胶质细胞，在脊髓神经前角细胞的敏感性也高于后角细胞。而神经细胞的敏感性高于神经纤维。由此可知，以神经细胞为主的中枢神经的敏感性高于以神经纤维为主的周围神经。超声对各种神经组织的生理效应分述如下：

1．中枢神经　适量超声对中枢神经因作用部位不同，反应各异。脑组织对超声非常敏感，脑灰质较脑白质更易于受到超声的影响。临床上有超声作用于颞部，出现一侧瞳孔变化的报道。实验研究证明适量的超声作用于垂体，可引起动物生长方面的改变。作用于间脑时有脉搏和呼吸方面的变化，心搏加快，血压增高。超声对平衡器官的影响表现为眩晕，眼球震颤。

Jozef Jankswiak用兔的头部进行实验，投用3W／cm2超声10～15min，尿中55羟基－3醋酸吲哚酸的测定，说明对部分脑组织代谢与分泌功能有影响。同样兔脑的实验，用2W／cm2投射10min或4W／cm2的超声投射5min，超声波的频率为1MHz，隔日1次，共5次。结束疗程后，第3、6、9、12、14天分别取脑组织进行检查，发现第9天的兔脑标本已有皮质小的脱髓鞘病灶，第12天发现坏死灶，第14天标本的皮质与髓质均有空泡、软化、坏死。

如果用超声直接投射脑组织时，仅需0．1W／cm2，即可致脑的不可逆损害。较大剂量的超声对大脑组织有损害，可见脑皮质由外向内的楔形软化灶与坏死灶。

20世纪70年代，国内曾盛行应用超声疗法对脑血管意外疾病进行治疗，方法是采用常规超声治疗机，以一般理疗剂量直接投射于头颅。对头皮、颅骨、脑组织均无损害。继之，有实验证明，超声头部投射经多层组织的吸收与反射，大量能量消失，达80%以上，进入颅内的只占总量1／40，如此强度当然不会造成脑组织损害；但是，如此微小强度是否具有治疗意义有待研究。

强度超声对脑组织的破坏作用是无可置疑的，20世纪50年代即有聚焦高强度达1　000W／cm2，选择性破坏动物或人脑局部组织用于神经功能研究与实验治疗。

除强度因素以外，超声频率对脑组织的作用也有影响，低频率的超声在脑组织中易于穿透，介质中声能吸收少，对脑组织损害也轻。高频率超声在相似条件下，更易引起脑组织的损伤，对开窗的动物颅脑应用超声投射，大剂量2周后即有脑组织膨出、出血、基质粗糙、细胞与血管周围空腔增大、多数出血性坏死灶。当然，大剂量低频率的超声，其空化现象对组织的危害也极为严重。

对脊髓的超声作用也同样遵守剂量大小的原则。如0．75W／cm2小剂量的超声作用于猫的暴露脊髓，在短于7min时，脊髓神经组织的功能和形态学改变都是可逆的，但超过11min，损伤则不可恢复。

2．周围神经　早在1929年Harvey即有关于应用超声作用蛙的坐骨神经腓肠肌标本，引起所属肌肉收缩的报道。而此现象在箭毒处理后的标本即不发生，说明超声的刺激作用位于神经。

此后，Anderson等对蛙及哺乳动物用临床理疗治疗剂量的超声投射，发现动作电位可逆与不可逆的变化，神经兴奋性的变化，以至神经传导丧失。

用1MHz，0．75W／cm2投射暴露的猫坐骨神经，短时间产生的是功能与形态的可逆性变化，20min以后，神经纤维损伤，功能与形态的改变不可恢复。

产生对暴露的神经纤维作用，开始神经兴奋性增高，以后又明显下降，当局部升温至30℃左右时，神经突然陷入麻痹状态，这种麻痹尚可恢复，称初级超声麻痹。继续超声投射，长时间使神经传导功能破坏，麻痹不能再度恢复，此种情况称为第二级超声麻痹。

大剂量的超声作用于末梢神经可引起血管麻痹，组织细胞缺氧，以至发生坏死。

治疗剂量的超声作用于人的尺神经的实验，证明有降低震动觉的作用，此效应在投用后1h最明显，而24h内恢复。关于超声可提高痛阈与止痛的报道也有很多。

3．自主神经　临床应用超声刺激交感神经治疗雷诺现象、贝格尔病等肢体血管病已很普遍。实验证明，治疗条件的超声作用于腹交感神经节，可使下肢远端的血循环加快、皮肤温度增高，说明超声对自主神经的直接作用。

超声作用于动物体后，可有血清与淋巴液中钙、钾含量，血象、白细胞数、心功能的变化等，均表现为类似刺激交感神经所出现的兴奋状态相同。这种变化可能是超声直接作用于交感神经的一次反应，也可能是通过体液机制完成的二次反应。

（三）心脏、血管

1．心脏　心脏对超声的反应因使用的剂量不同，差别甚大。大剂量的超声投射可引起心脏功能与组织形态上的不可逆的变化。房室束对超声最为敏感，超声作用下最先出现的是心脏活动功能的变化，表现为心搏节律的变化。支配心脏的神经和冠状动脉也因超声作用影响心脏。

小剂量超声对心脏的影响表现为心脏毛细血管扩张、充血，间质细胞增多，无明显组织学改变。

大剂量超声引起心脏的组织学改变是：心包膜下出血、心肌组织点状坏死、肉芽组织增生、瘢痕形成。固定法，较大剂量可致缺血性坏死，心肌纤维萎缩、变性组织空泡化。

国内对治疗剂量的超声作用于心脏的报道，1977年齐齐哈尔铁路医院报道用家兔做的动物实验，应用临床治疗条件未引出心电图的变化，以及心脏组织形态学的改变。对2名自愿者进行的人体实验也证明，1．25W／cm2作用5min，每日1次，20次的治疗对心脏均无异常反应。

国内应用超声对冠状血管的舒缩活动进行的实验研究证明，0．75～2．5W／cm2的超声直接作用于家兔离体心脏的左心室侧壁，均可引起冠状动脉血流量减少，停止投射18min后尚未恢复。看来离体标本的直接投射与体表投射的超声作用的结果相差甚远。这一点由超声投射的规律与组织接受超声的状态也很易理解。

2．血管　血管组织对超声作用有很好的耐受性，许多所谓“不出血的超声治疗操作与超声手术”即因在组织破坏中，血管却完好保留的原因。

应用常用理疗的超声治疗剂量对血管无损害作用，一般表现为血管扩张，血液循环加快等功能性改变。但血管反应涉及血管运动的自主神经系统功能，须综合考虑。

早在1976年上海瑞金医院的实验即已证明，3W／cm2，投射20min，组织病理检查结果，虽皮肤组织与肌肉均已呈损伤表现，而血管只有管壁肿胀、血细胞游出。

当然，无控制的增加剂量也可造成血管损伤。

（四）血液

血液的成分相当复杂，因此对超声作用下的影响也是很复杂而且涉及各个成分，种类繁多，这里只分别简单叙述。

超声作用下，血沉加快，2～3h后最为明显，34h恢复正常。血红蛋白立即增加达10%，4～5h后恢复正常。血红素氧化，血液的氢离子浓度移向碱性。在活体肢体上超声作用于静脉后，血浆蛋白和其他蛋白成分发生改变，但在试管中，同等条件血浆蛋白则无变化。

超声作用下可见异型及大小不等的红细胞增加，淋巴细胞减少，嗜酸性粒细胞减少，作用开始于投射2～3h后，停止后5～10h恢复正常。变化过程中出现各型不成熟的红细胞、淋巴母细胞、幼稚的淋巴细胞及大量的分叶的髓细胞。

淋巴细胞和单核细胞较粒细胞对超声作用的敏感性为低。嗜酸性粒细胞较为敏感。白细胞因人的年龄、内分泌变化，以及膳食、睡眠、劳动状态等生理与病理状况也有影响。

超声作用后，血液化学物质也有变化，如血糖降低，尿酸、乳酸、胆固醇减少。血液黏性增加，钾离子浓度增加。

超声作用对出血时间可以缩短至1min或30s，停止投射后恢复正常。超声作用下凝血酶原与血小板并不增加，但超声波可以很快地溶解血小板，加速血液凝固。

超声作用下的肢体，血液呈红褐色，有荧光。未被超声投射的肢体，血液呈鲜红色，未见溶血。超声的溶血作用，低频超声较高频超声作用尤强。

超声作用在脾脏时，立即出现充血现象。长时间作用后可发现发绀、充血、包膜松软。大剂量可致破坏性损伤。经腹壁投射超声，在皮肤未发生损害时，脾脏已发生损害。

近年来，超声波对溶解血栓的作用、降血脂作用备受重视，并且已应用于临床实践。

超声波降血脂的作用可能是超声增强了血脂的氧化与排泄，以及抑制肠道吸收与肝脏对胆固醇的合成。也有对超声降血脂机制描述为：超声波的机械震动作用引起细胞原浆微流，细胞容积运动，细胞膜渗透性增强和细胞粒子的高频震动，促进了细胞内容物的转移，高分子化合物分离和生物学活性物质释放。上述的作用机制也可解释对动脉粥样硬化的治疗作用。董壮丽等的研究证明，高血脂患者在超声治疗后，血清胆固醇及三酰甘油均有明显下降，而药物治疗的对照组则变化不明显。该作者的动物实验也证明，超声作用对主动脉与冠状动脉的病变均有明显的改变。

应用超声治疗达到溶栓作用的治疗方法很有发展前途。国内外对超声溶栓的研究与临床的工作均有报道。超声溶解血栓的治疗方法可分体外溶栓与血管内溶栓（血管成形术）两种，后者需要精密的超声器械与复杂的技术操纵，须由专门专业人员进行治疗。

关于超声的溶栓作用由多方面证实。1999年于富军采用频率为800kHz，通断比为1∶1的脉冲超声进行溶栓实验，超声强度为2．7W／cm2，作用时间为30min。标本分为单纯超声组、单纯尿激酶组与超声加尿激酶组三组。结果超声加尿激酶组效果最佳，超声组效果也明显优于单纯尿激酶组。结果证明超声具有溶栓作用，并且有增强尿激酶的溶栓作用。Simon等的研究显示，超声频率与溶栓效果成反比关系。低频超声较高频超声对血栓有更强的破坏力，更少被组织吸收，从而能减小热效应造成的组织损伤，更易于获得较好的溶栓效果。高强度超声有更高的溶栓率，但也可能产生更严重的副作用，如组织损伤等。照射模式可采用连续式或脉冲式，脉冲式超声波更利于减轻副作用的发生。

（五）肌肉、结缔组织

横纹肌对超声异常敏感，但是中、小剂量只影响功能，并不引起组织形态的改变。大剂量则可引起破坏性变化。

有人用青蛙的横纹肌进行实验，在0．75W／cm2的超声剂量投射下，发现肌张力增加，持续作用5～10min后，肌张力降至正常水平以下，继续作用温度上升，肌质蛋白、肌球蛋白因热变性。肌肉的磷酸肌酸减少。

超声作用于鲜肌肉标本，可以见到4个阶段的变化：

（1）肌原纤维呈波纹状，但仍有横纹。

（2）纤维粗细不匀，横纹消失。

（3）肌纤维出现空泡带，肌原纤维凝集带。

（4）形成肌纤维的崩溃带，仅保存肌鞘及少量肌质。

上述超声作用的变化与热作用的情况十分相似，变化的程度与超声剂量的大小有直接关系。

大剂量的超声作用下，肌肉表现的变化是：肌肉失去弹性，肌纤维变硬，颜色转向灰白，似煮沸后改变。显微镜下肌肉组织有空泡，纤维变碎，核浓缩，缺乏染色体，有时核变长。

结缔组织在超声作用下有刺激组织增生的作用。用青蛙肌腱做的实验表现为高强度超声使肌腱内水分含量变化，肌腱伸展性增加。

（六）骨骼

骨骼对超声能量吸收能力非常强，其吸收系数因超声频率的增加而增加，频率愈高吸收愈多。同时与温度也有关系，当温度自0℃上升至66℃时，吸收增加25%。

超声治疗剂量对骨痂形成无害，小剂量多次投射，还可促进骨痂愈合。

大剂量则使骨痂愈合迟缓。大剂量的超声作用于未骨化的骨骼，可致骨骼发育不全，因此对幼儿骨骺处应禁用超声处理。动物实验证实1～3W／cm2、投射5min，未发现骨骼发育成长有任何抑制，但投射10min，则有明显抑制。大剂量超声对骨髓也有破坏作用，发现骨细胞破溃死亡，甚至不能分清骨髓的结构。

（七）消化系统

超声对胃肠系统的作用表现为胃酸分泌增加，胃肠蠕动增强。大剂量超声直接作用于肠壁，可致血循环紊乱，肠壁淤血、水肿、血管扩张，血管壁细胞肿胀、变脆，有局部出血。胃的改变相同。更大剂量的投射，则部分肠壁坏死，甚至肠穿孔。临床上理疗的超声治疗均经腹壁作用于胃肠，不会产生上述有害结果。

肝脏对大剂量超声也呈损害性反应，表现为肝被膜下明显充血，被膜松软，肝组织呈暗红色，如加热后反应。用4W／cm2的超声强度投射肝脏5min，可见肝细胞变化，首先为明显的丧失糖原储存能力，40min后肝细胞死亡，库普弗（枯否）细胞同样死亡。

犬的动物实验表现为，较高的强度超声作用后，肝的较老细胞敏感性低、无明显变化，幼稚肝细胞易发生变化，随之发生再生。低强度超声则无影响。

（八）内分泌

超声对内分泌的影响非常复杂，中枢神经系统与自主神经系统在其中均起重要作用。超声投射家兔脑组织，造成肾上腺改变的实验，证明脑－垂体－肾上腺体系的作用，也说明了中枢神经与内分泌的密切关系。超声作用于内分泌器官，也能直接影响内分泌的功能与形态的变化。动物实验用超声作用于垂体，可见动物脱毛，有时达半身。

用放射性核素碘在家兔做的实验表明，2W／cm2强度超声波投射于甲状腺区，即可引致甲状腺吸收碘的数值下降，组织学与组织自动放射摄影方法均证明，甲状腺滤泡上皮浓缩能力部分丧失。

大剂量不仅可使内分泌器官的功能受到影响，也会造成组织学上不可逆转的损害。

（九）泌尿系统

肾脏对超声的敏感性各个部位均有不同，肾皮质近曲小管最为敏感，肾髓质与肾集合系统对超声的抵抗力最强。

暴露的动物肾脏，用1．5～3．5W／cm2强度的超声直接投射，变化过程为从轻微的充血直到强烈的蓝－红变色，并有出血。将鼠肾放入超声作用下，30～60d后，依所用剂量可见肾细胞有细胞再生或细胞死亡的不同变化，细胞核较细胞质更为敏感。用5～6W／cm2的大剂量，可致细胞完全破坏。在活体动物的肾脏，以5W／cm2投射5min，即发现功能与组织形态的变化，引致无尿，直至死亡。

超声的作用也表现有肾和肾上腺处毛细血管和小静脉血管的扩张、充血，部分动物有白细胞渗出和出血。

输尿管、膀胱等以结缔组织构成的器官，对超声作用很不敏感。

（十）生殖系统

近年来，超声对雌性生殖器官的影响颇受超声医学界、尤其是超声诊断学界所关注，并有诸多实验报道。因采用的实验方法不同，观察的角度不同，尤其是活体的应用与离体标本之间的巨大差异，结果差别较大，而且不少工作难下结论。超声对器官功能与组织形态的影响，决定于该器官实际接受的超声剂量（强度与时间），理疗应用的超声治疗剂量，可以说是安全无害的。

在实验条件下，超声对雌性生殖器官的影响因剂量大小而异。大剂量超声投射可致破坏性损伤，对鼠的实验表明，用2．4～2．6 W／cm2强度的超声投射卵巢5min，24h后肉眼未见改变，但显微镜下已有卵泡表皮的变性现象，核浓缩、玻璃样变；黄体细胞未能确定有无变化。小剂量的超声投射对鼠卵巢的实验证明并无组织损害，可促进卵泡形成，提前子宫内膜脱变周期。

超声对孕卵、胚胎的影响也决定于剂量，曾有许多关于白鼠、豚鼠超声造成流产的报道，3W／cm2的强度投射10min，2～3次后凡妊娠前半期者全部流产，而后半期者则无明显影响。

当然，像许多药物一样，对于孕妇以慎用为宜。

超声对雄性生殖系统的作用与雌性相似，也是取决于器官、组织实际接受超声投射的剂量。剂量的大小，动物的种类都有相互关系。较大剂量的超声处理动物睾丸，发现有精子进行性萎缩的现象，细胞核与细胞质均有明显变性，核浓缩，出现巨细胞。

用1MHz，2W／cm2的超声投射小鼠阴囊，发现睾丸中精细胞有许多不正常分裂，而精原细胞分裂较少。另一实验采用6W／cm2固定法，3～11min，每日1次，不仅睾丸发生变化，而且波及垂体。

不同的情况是应用1MHz，4W／cm2投射牛精子稀释液15～30min，不仅对精子未产生破坏作用，反而增加精子活动性，移行精子的数目增加，有利于增强受孕率。

利用超声波对精子的影响，在适当剂量的控制下已有用于节育的处理。

（十一）眼

眼本身的解剖结构特点，形成了对超声反应的特殊性。眼球的球体形状，眼球多层次界面，自然的凹镜聚焦作用，液性成分多与特殊的血循结构，形成了易于热量聚积造成损伤。

大剂量的超声，其热作用或空化作用均可损伤眼睛。损害分为可逆与不可逆两种。家兔的动物实验证明：轻度的超声损害是结膜充血，角膜水肿，角膜上皮少量缺损，眼底血管纡曲；重度的超声损害可致角膜、结膜糜烂，眼底血管扩张、淤血、血细胞渗出，视盘边缘不清，视网膜局限性剥离，神经层的神经纤维萎缩，视神经纤维有脱髓鞘变。超声波对眼的损害与交感性眼炎相似，即一侧投射超声造成损害后对侧也可出现病变。此外，还观察到超声投射眼造成损害后，除眼的改变外，其大脑皮质视觉中枢部分也有脱髓鞘病变。

不同频率的超声对晶状体的作用不同，高频率超声穿透性不强，表浅热作用强，损害晶状体，可致热性白内障。低频率超声，穿透作用深，表浅热作用不强，但机械作用强，空化作用明显，可致空泡性白内障。

小剂量超声对眼无损害，已为动物实验证实，且早已应用于眼科多种疾病的治疗。小剂量超声可以改善血液循环，促进吸收，可用于治疗玻璃体浑浊与眼内出血。

国内曾有不少关于眼底疾病超声治疗的临床实践，虽疗效尚待进一步总结，但理疗治疗的超声剂量，未发现眼损伤。因此，眼睛虽然是对超声很敏感的器官，但超声对其有无损害取决于剂量的大小。