超音波：是什麼？

超過多少分貝就叫超音波？超音波：能做什麼？
什麼是超音波？日常生活中

我們常聽到「音波」這個名詞。

但是對它卻不甚瞭解。

其實

任何振動的物體都是一種聲音的來源

也可能藉由不同的形式被呈現出來。

簡單的說

「音波」就是一個彈性媒介中的機械振動。

一般我們可聽見的音波振動頻率大約是每秒20Hz～18

000Hz的振動頻率

稱為次音波

如果音波的振動頻率高於20

000Hz

即稱為「超音波」。

超音波在醫學中的應用醫學界在很早以前就已經將超音波對生理的機械振動作用運用在許多治療和診斷範疇中

其頻率範圍大約在1～30MHz之間。

例如： 將超音波機械振動作用用於醫療上的

稱為「超音波治療」； 用超音波能量植入生物體的醫療行為是「超音波游離透入法治療」； 而「超音波診斷」則是用超音波作生物體部分的掃描

藉以測出病理的變化。

如果需要的話

超音波也可以和其他不同的電流混合使用

不但能輕易探測出生物體組織的感應區

也可以用於定點治療上。

超音波在醫學美容上的應用近二十年來

醫學美容界也開始注意到超音波對生理作用的熱效應、機械振動效應、以及其他儀器不易達到的滲透性。

因為超音波能深入組織

轉化為熱能

並且具有高效深層的按摩作用。

例如：超音波美容器、超音波塑身儀。

超音波的生物效應 超音波治療器作用圖 超音波的吸收與熱效應原理 當機械性的超音波能量穿透體內組織時

組織會吸收能量而產生生物效應

生物組織也會因為吸收了超音波的能量而產生變化。

所謂「穿透深度」

是一種可持續療效的最大深度。

研究顯示

超音波用在 肌腱組織及骨骼中

能量被吸收的係數最大。

超音波的效能 超音波的效能 雖然有關超音波效果的研究仍在持續中

但是應用在生物組織方面

已確實知道有許多的效果。

超音波最初的考究是「機械治療」的形式。

不論是研究或臨床上

都已證明機械能可轉化為熱能

這也是超音波機械作用的重要性。

回溯五十年前

波曼（Pohlman）指出

在3MHz超音波的特性較具有機械效應

因它在表面組織層中

顯然有較高的超音波能量被吸收

可減輕深層組織的痛苦（請參考表5、表6所示）。

表5 各種介質的半值深度（D1／2）：此表詳列最重要的數值。

1 MHz 3 MHz 皮膚 11.1 mm 4 mm 軟骨 6 mm 2 mm 空氣 2.5 mm 0.8 mm 腱組織 6.2 mm 2 mm 肌肉組織 9 mm 3 mm 音束與肌肉組織垂直 脂肪組織 50 mm 16.5 mm 水 11500 mm 3833.3 mm 表6　一些介質的穿透深度表 1 MHz 3 MHz 皮膚 37 mm 12 mm 軟骨 20 mm 7 mm 空氣 8 mm 3 mm 腱組織 21 mm 7 mm 肌肉組織 30 mm 10 mm 音束與肌肉組織垂直 脂肪組織 165 mm 55 mm 水 38330 mm 12770 mm 機械作用超音波在組織產生的第一種作用是它的「機械特性」。

除了在真空狀態下

超音波在不同的介質中

會產生不同的變形

因此

在相同頻率的振動下

超音波在組織中會產生伸縮變化

就好像按摩一樣

所以其機械作用又可稱為「微量按摩」。

在治療上

微量按摩是很重要的

因為所有超音波的療效

都是藉由「機械作用」而產生的。

換句話說

就是藉由連續和脈衝的超音波能量來刺激、改變細胞的數量、細胞通透性與組織薄膜的改變

以及增進生物的新陳代謝。

熱效作用文獻資料中記載著

組織中的微量按摩會產生摩擦生熱的超音波能。

在不同的組織中

會產生不同的熱量

而且熱量的產生主要在骨組織、軟骨、肌腱組織和皮膚中。

雷曼（Lehmann）指出

用強度1W／㎝2的連續超音波來刺激肌肉組織時

其體內溫度每秒會增加攝氏0.07度

而且在柔軟部位

溫度增高的情形會小於深部關節的組織。

超音波電場的熱能

會隨著熱療頭的活動效力縮小其可變性。

而且熱能的產生主要是在骨組織、軟骨、肌腱組織和皮膚中。

超音波的光束幾乎是平行的

因此有效幅射面積(ERA)和熱療頭也大略呈平行的狀態。

假如希望用上述的熱效來治療組織疾病且要有良好的效果時

可以用「連續」的超音波治療。

因為它能給病患最大的舒適感和最小的熱度感。

如果用超過2 W／cm2的連續超音波高量強度治療時

為了要保持體溫的持續

會使血液循環顯著增加。

同樣的

用較低的強度

也一樣可以提高循環量。

在超音波治療中的熱效重要性已有各種不同的評估了。

許多疾病會妨礙循環

而且人體也不會驅散超音波熱能的產生。

這將形成體溫的增加

對於抵抗疾病是很有效的。

在急性傷害的病例中

如腳踝扭傷

超音波的熱能和機械刺激

對於血管組織的康復是很有效的。

因此

像這樣的病例

在局部應用超音波治療之前應當先等24～36小時後較妥。

從風濕關節炎的觀點來看

醫師已經警告我們

在關節炎中產生熱能

會在關節內部組織產生有害的效果

特別是關節的軟骨。

在透明軟骨中的膠原質纖維被破壞後

就由劣質的膠原質纖維所取代了。

之後

酵素加入這個過程

便形成關節之破壞。

在此一過程的關節失調最明顯的就是關節發炎（包括風濕性關節炎和普通關節炎

它們經常具有骨膜炎的特徵)。

所以

雷曼指出

在一些生理過程的發展中

如何增加溫度是一個很重要的因素。

生物效應超音波的生物效應

其實就是人體對於機械和透熱作用的一種生理反應。

超音波生物效應作用圖超音波生物作用的相關研究 增進血液循環導致原因：吸收連續、脈衝式的超音波能量

會產生熱效

使血管擴張。

機械振動也會刺激組織

讓組織鬆弛

形成血管擴張。

貝克（Becker）、波曼、羅它（Lota）及其他學者的研究已證實

如果局部使用強度僅1W／㎝2的連續治療

會增加血液循環和皮膚、肌肉的溫度上升

而脊椎治療的結果會增加皮膚的循環。

肌肉鬆弛超音波的機械振動會刺激組織

導致肌肉鬆弛。

但超音波也很可能直接刺激神經纖維

導致正交感神經活動的壓抑而產生肌肉鬆弛的結果。

增加細胞膜的通透性超音波可增加細胞膜的通透性。

經由實驗發現

連續、脈衝式的超音波

會使組織分泌液被迫進入細胞膜

改變游離濃縮的結果

導致細胞刺激性的改變

提升生理交換反應的過程。

在這類實驗中也證實了超音波的抗酸效應。

這是因為組織液的循環改變

使其PH值小於酸性。

通常主治於風濕性炎症(軟組織風濕性病痛)。

提升組織的再生力 在不同組織中

超音波可提升再生的過程。

戴森(Dyson)和龐德(Pond)在兔子耳朵小外傷的敘述中指出

用超音波治療

可以產生一種人工誘導(artificially-induced)作用

這種功效和藥物功效相同。

研究中發現

在電子顯微鏡下

可以看見超音波機械力量產生的粒子自由移動的情形。

周圍神經的功效經研究顯示

若施以強度0.5～3 W／cm2的連續超音波

對周圍神經的傳導速率會有明顯的影響。

造成這種改變的主要原因是源於超音波的透熱效果所致。

如果用高強度的超音波

會產生一個傳導區

這也證實了神經組織對超音波功效的敏感性。

在連續超音波功效的研究中發現

如用2～3 W／cm2強度的超音波於坐骨神經治療5～10分鐘

其神經纖維的軸突(axon)圓柱會隆起隔絕整個神經。

相對的

若用低強度(0.25～0.5 W／cm2)來治療

顯示髓鞘質(myelin sheath)幾乎沒有因為重覆使用而有更形嚴重的改變。

超音波也可在中樞神經系統中產生作用

這是源於一種可增加血液中血清素(Serotonin)解脫的因素所致

不過至今仍不清楚它的重要性。

超音波治療的操作技術 熱療頭的移動方式直線移動法：重覆用若干公分的直線移動法

能保持治療的均勻度。

回轉移動法：重覆循環

將形成一個螺旋形的移動。

這兩種方法稱為「半靜態法」（Semi-stationary method）。

雖然這兩種方式的移動率都非常緩慢

但是其連續運轉卻是必要的

尤其對於一些相關的小部位都能治療到

例如疤痕部分和肌腱部分等等。

強度 強度

用W／cm2符號來表示。

在使用強度的觀點上

各派學者的主張有很大的不同。

理論上

用於治療的頻率多在1～3MHz之間

因為3MHz的超音波

能產生較大吸收和機械作用。

總之

在治療後若有頭疼、暈眩、疲倦或者其他自主神經系統產生反應時

往後的治療就應該用較低的強度。

一般而言

超音波強度的使用應該低一點較好治療時間治療時間會視身體治療部位的大小而定。

雷曼將最大治療時間固定在15分鐘

而且他認為最大治療部位為75至100 cm2

在此範圍內都可合理地治療。

當然

在這方面熱療頭的有效輻射面積(ERA)也是非常重要的

如果治療部位不大時

可用半靜態法治療幾分鐘3～5分鐘)；若治療部位較大時

就用動態法治療

並且加長時間

但不得超過15分鐘。

急性外傷時

如何應用並開始治療 在急性外傷中

通常在外傷後24～36小時著手進行治療。

除了像低溫療法、脈衝短波治療等其他物療技術的使用外

可在損傷部位的治療區域用間接超音波方法

以能提高治療區的循環作用。

劇急性的病痛應該每天施予治療；較不嚴重的慢性病痛

也應該每星期治療2～3次。

治療方法超音波的治療方法非常廣泛。

在物理治療中

它幾乎包含了所有可能碰到的狀況

不過通常必須考慮的因素是「時間」和「強度」。

時間：每次治療時

最大治療時間多設定為15分鐘。

強度：必須決定強度的問題是：何種強度是病患組織最需要的。

這可利用半值深度(half-value depth)於身體表面的治療來作強度的評估。

而且可基於穿透的深度

決定治療部位是否達到預期的療效。

體表所需的強度若變得太高

便會在表皮組織產生過度的劑量

特別是在皮下結締組織、脂肪組織和表皮肌肉層

尤其明顯。

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音波最大的壓力界限是130分貝超過這個界限就屬於超音波的範圍 超音波是一種高頻率聲波可以透視人體又不會對人體照成傷害在醫學上通常用來取代x光
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