超声波作用于兔头部皮肤后损伤效应和温度变化的实验研究
作者：俞世勋 郭民霞 高敬龙 杨素英 孙玉珍 李彦玲
单位：710068 西安 陕西省人民医院老年神经科
关键词：
中华物理医学杂志980120.htm
超声波在传导过程中总声能的损失称为衰减，其中损失的一部分变为热能，即热传导吸收〔1〕。
不同的超声波剂量和类型作用于人体表面，产生不同的热能，局部组织吸收后产生的损害也不
同, 本研究采用1.0～2.0 W/cm2的脉冲或连续超声波作用于新西兰白兔(NZW)头部， 通过观察
局部温度变化及组织损伤情况，探讨超声波的安全剂量及头皮组织的耐受性，为超声波治疗在
, http://www.100md.com
脑血管疾病临床中的应用提供科学依据。
材料与方法
一、实验动物 经过检疫的健康新西兰白兔30只，雄性16只，雌性14只,成龄，体重
1.50～1.95 kg，平均体重1.76 kg。
二、实验仪器 上海822厂生产的CSL-1型超声波治疗机、电子温度测定仪、普通温度计。
三、实验分组 将NZW随机分成 7组，每组动物的体重及性别大致相同,头部备皮去毛，涂接
触剂，分别用1.25～2.00 W/cm2的脉冲及连续超声波,作用于头部,分组见表1。
, 百拇医药
表1 超声波治疗及分组情况
例数
超声剂量(W/cm2)
方法
A
5
2.00
脉冲
B
5
2.00
连续
, 百拇医药 C
5
1.50
脉冲
D
5
1.50
连续
E
5
1.25
脉冲
F
5
, 百拇医药
1.25
连续
对照组
5
四、实验方法 ①测定室温;②超声波实验前、实验后5分钟、10 分钟头皮温度测定及超声
波探头温度测定; 温度测定用电子温度计和普通温度计同时测定，取其平均值; ③实验时间:
每日一次,每次10分钟;④观察项目:主要有动物一般表现、头皮外观变化、 局部温度变化及脑
组织表面病理改变; ⑤温度测定的实验结果进行统计学t检验。
结 果
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一、一般表现 观察主要指标有实验时即刻表现(动物反应、呼吸频率、进食情况、二便失
禁)及动物死亡数。在超声波作用前及作用后10 天进行比较,详见表2。
表2 超声波作用10天后NZW的一般情况
超声剂量/方法
反应
精神
呼吸频率
进食
二便失禁
死亡数
, 百拇医药
2.00
脉冲波
烦燥
差
加快
少
偶有
2
连续波
烦燥
萎糜
明显加快
少
有
, http://www.100md.com
3
1.50
脉冲波
安静
正常
正常
正常
无
0
连续波
安静
较差
加快
少
, 百拇医药
无
1
1.25
脉冲波
安静
正常
正常
正常
无
0
连续波
安静
正常
正常
, http://www.100md.com
正常
无
0
对照组
安静
正常
正常
正常
无
0
注 超声波剂量单位:W/cm2
二、头部局部表现 超声波作用后2.0 W/cm2组头皮均有不同程度的烧伤及头皮破损，以连
, 百拇医药
续超声波组最为明显; 局部在10天时形成结痂，有的合并感染。 1.5 W/cm2组头皮有损伤充血，10天时基本好转或愈合。1.25 W/cm2组局部充血基本无头皮损伤。
三、头皮温度测定 详见表3、4。
四、脑组织病理大体观察 在超声波作用于头部10或20天后，于10%的水合氯醛静脉麻醉下，开颅暴露脑组织，手术取出左半球脑组织, 中性福尔马林固定，常规切脑，观察脑组织病理变
化，2.0 W/cm2连续超声波组脑血管扩张，充血有出血灶，脑组织肿胀，切面可见出血坏死灶。
2.0 W/cm2脉 冲超声波组脑膜血管扩张，脑组织轻度肿张，切面有出血灶。1.5 W/cm2超声波组
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脑膜血管扩张，切面未见出血坏死灶。 1.25 W/cm2超声波组大体观未见异常(详细病理变化另
文讨论)。
表3 超声波作用前后头皮温度变化 (度)
超声剂量/方法
实验前
实验后5'
实验后10'
P1
P2
2.00
脉冲波
, 百拇医药
32.5±0.8
34.2±0.3
37.8±1.3
*
△
连续波
32.4±0.6
43.6±1.5
52.9±0.9
#
#
1.50
脉冲波
, 百拇医药
32.0±0.4
33.7±0.9
34.4±1.0
*
*
连续波
32.1±0.3
34.5±1.3
35.6±1.3
*
*
1.25
脉冲波
, 百拇医药
32.2±0.8
33.4±1.8
34.6±2.0
*
*
连续波
32.6±0.8
34.4±1.7
34.9±2.0
*
*
注 P1:超声波作用前与超声波作用后5分钟比较; P2: 超声波作用前与超声波作用后10分钟比较;
, 百拇医药
*:表示P>0.05; △:表示P<0.05; #:表示P<0.01。
表4 超声波作用前后探头温度变化 (度)
超声剂量/方法
实验前
实验后5'
实验后10'
P1
P2
2.00
脉冲波
26.4±0.0
, 百拇医药
41.8±0.6
45.3±0.4
#
#
连续波
26.5±0.0
59.1±1.6
63.7±2.0
#
#
1.50
脉冲波
26.1±0.0
, 百拇医药
40.0±0.6
41.7±0.5
#
#
连续波
26.2±0.0
41.2±1.3
42.6±0.6
#
#
1.25
脉冲波
26.0±0.0
, 百拇医药
28.8±0.5
29.1±0.8
*
*
连续波
26.1±0.0
34.1±1.2
40.9±1.0
△
#
注 P1:超声波作用前与超声波作用后5分钟比较; P2: 超声波作用前与超声波作用后10 分钟比较;
*:表示P>0.05; △:表示P<0.05; #:表示P<0.01。
, 百拇医药
讨 论
超声波作用于组织表面，使一部分声能转变成热能，其大小与超声波的剂量及波型有关，超声波剂量越大，产热量则越多，组织吸收的亦越多〔2〕; 连续波产生的热能大于脉冲波。
超声波产生的热能部分作用于体表及传入体内，部分散失在空气中，临床上超声波通过其热
能及理化效应治疗疾病〔3〕; 但产热过多可造成局部及深部组织的损害。本实验结果提示，超声波产热除与其剂量及波型有关外，还与其作用的时间有关，2.0、1.5、 1.25 W/cm2的连
续超声波作用前与作用5分后钟的声头温度差分别为35℃、 15℃、14℃; 实验前与实验10分
钟后的温度差分别为47℃、16℃、14℃，其中以2.0 W/cm2组温度升高最明显，前后比较有显
, 百拇医药
著性差异(P<0.01); 而且随时间的延长温度升高越明显。1.5、1.25 W/cm2两组，实验5分钟与
10分钟相比，温度升高则不明显。脉冲超声波产热低于连续超声波，其变化规律与连续超声
波相同，详细如表4所示。
NZW的体温相对稳定，对外界温度有一定的耐受范围。 本实验结果表明，当超声波声头
温度超过动物体温20℃以上时，动物则烦燥不安，呼吸加快，甚至出现二便失禁，长时间(一
周以上)则出现精神萎糜，活动减少，食欲减退，甚至死亡;以2.0 W/cm2超声波组明显， 连续
超声波组表现重于脉冲超声波组; 1.25 W/cm2超声波组NZW则无上述表现。2.0 W/cm2的连续
, http://www.100md.com
超声波作用10分钟时皮肤温度上升为52.9±0.9℃，高出体温20.5℃造成皮肤烧伤,实验10～20
天头皮形成严重烧伤，结痂，有的合并感染。1.5 W/cm2超声波组10天时皮肤损伤较轻，烧
伤不明显;1.25 W/cm2超声波组仅有皮肤充血,无损伤。超声波可通过头皮、颅骨，造成脑组
织损伤， 如使脑膜血管扩张，充血，脑组织出血坏死等，而1.25 W/cm2超声波组则无此损伤。
本实验结果表明，1.5～2.0 W/cm2及1.25 W/cm2的连续超声波由于剂量、方法原因对NZW
的全身状况、 局部头皮及脑组织均有不同程度的损伤和影响，动物不能耐受；而1.25 W/cm2
, 百拇医药
的脉冲超声波产热较少， 对头皮及脑组织损伤不明显相对较安全。超声波还可以通过理化、束波在神经细胞形成气泡，聚集成腔隙引起脑组织损伤〔4〕,超声波的此空化作用只有很大的
剂量和强度才可引起,一般情况下不会造成此结果。 因此临床上应用超声波时，应注意其波
型,严格控制其剂量、作用时间，并注意其方法， 采用移动法可防止其驻波形成〔5〕，作用
时间以10分钟为限， 以防止产热的累积效应。
参 考 文 献
1 钱蕴秋.临床超声诊断学.北京:人民军医出版社,1991:18-19.
2 俞世勋,郭民霞,高敬龙,等.实验性家犬及NZW颅骨对超声波吸收率的测定与研究.第二届全国
超声波治疗学术会议论文集,1993:10-10(威海).
3 周永昌,郭万学.超声医学.北京:科技文献出版社,1989:1067-1069.
4 藏克.实用神经病理学.呼和浩特:内蒙人民出版社,1979:134-137.
5 金翊译.治疗用超声波的物理基础.国外医学康复医学分册,1989;1:24-25.
(收稿 1997-05-09 修回 1997-12-16), 百拇医药
单位：710068 西安 陕西省人民医院老年神经科
关键词：
中华物理医学杂志980120.htm
超声波在传导过程中总声能的损失称为衰减，其中损失的一部分变为热能，即热传导吸收〔1〕。
不同的超声波剂量和类型作用于人体表面，产生不同的热能，局部组织吸收后产生的损害也不
同, 本研究采用1.0～2.0 W/cm2的脉冲或连续超声波作用于新西兰白兔(NZW)头部， 通过观察
局部温度变化及组织损伤情况，探讨超声波的安全剂量及头皮组织的耐受性，为超声波治疗在
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脑血管疾病临床中的应用提供科学依据。
材料与方法
一、实验动物 经过检疫的健康新西兰白兔30只，雄性16只，雌性14只,成龄，体重
1.50～1.95 kg，平均体重1.76 kg。
二、实验仪器 上海822厂生产的CSL-1型超声波治疗机、电子温度测定仪、普通温度计。
三、实验分组 将NZW随机分成 7组，每组动物的体重及性别大致相同,头部备皮去毛，涂接
触剂，分别用1.25～2.00 W/cm2的脉冲及连续超声波,作用于头部,分组见表1。
, 百拇医药
表1 超声波治疗及分组情况
例数
超声剂量(W/cm2)
方法
A
5
2.00
脉冲
B
5
2.00
连续
, 百拇医药 C
5
1.50
脉冲
D
5
1.50
连续
E
5
1.25
脉冲
F
5
, 百拇医药
1.25
连续
对照组
5
四、实验方法 ①测定室温;②超声波实验前、实验后5分钟、10 分钟头皮温度测定及超声
波探头温度测定; 温度测定用电子温度计和普通温度计同时测定，取其平均值; ③实验时间:
每日一次,每次10分钟;④观察项目:主要有动物一般表现、头皮外观变化、 局部温度变化及脑
组织表面病理改变; ⑤温度测定的实验结果进行统计学t检验。
结 果
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一、一般表现 观察主要指标有实验时即刻表现(动物反应、呼吸频率、进食情况、二便失
禁)及动物死亡数。在超声波作用前及作用后10 天进行比较,详见表2。
表2 超声波作用10天后NZW的一般情况
超声剂量/方法
反应
精神
呼吸频率
进食
二便失禁
死亡数
, 百拇医药
2.00
脉冲波
烦燥
差
加快
少
偶有
2
连续波
烦燥
萎糜
明显加快
少
有
, http://www.100md.com
3
1.50
脉冲波
安静
正常
正常
正常
无
0
连续波
安静
较差
加快
少
, 百拇医药
无
1
1.25
脉冲波
安静
正常
正常
正常
无
0
连续波
安静
正常
正常
, http://www.100md.com
正常
无
0
对照组
安静
正常
正常
正常
无
0
注 超声波剂量单位:W/cm2
二、头部局部表现 超声波作用后2.0 W/cm2组头皮均有不同程度的烧伤及头皮破损，以连
, 百拇医药
续超声波组最为明显; 局部在10天时形成结痂，有的合并感染。 1.5 W/cm2组头皮有损伤充血，10天时基本好转或愈合。1.25 W/cm2组局部充血基本无头皮损伤。
三、头皮温度测定 详见表3、4。
四、脑组织病理大体观察 在超声波作用于头部10或20天后，于10%的水合氯醛静脉麻醉下，开颅暴露脑组织，手术取出左半球脑组织, 中性福尔马林固定，常规切脑，观察脑组织病理变
化，2.0 W/cm2连续超声波组脑血管扩张，充血有出血灶，脑组织肿胀，切面可见出血坏死灶。
2.0 W/cm2脉 冲超声波组脑膜血管扩张，脑组织轻度肿张，切面有出血灶。1.5 W/cm2超声波组
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脑膜血管扩张，切面未见出血坏死灶。 1.25 W/cm2超声波组大体观未见异常(详细病理变化另
文讨论)。
表3 超声波作用前后头皮温度变化 (度)
超声剂量/方法
实验前
实验后5'
实验后10'
P1
P2
2.00
脉冲波
, 百拇医药
32.5±0.8
34.2±0.3
37.8±1.3
*
△
连续波
32.4±0.6
43.6±1.5
52.9±0.9
#
#
1.50
脉冲波
, 百拇医药
32.0±0.4
33.7±0.9
34.4±1.0
*
*
连续波
32.1±0.3
34.5±1.3
35.6±1.3
*
*
1.25
脉冲波
, 百拇医药
32.2±0.8
33.4±1.8
34.6±2.0
*
*
连续波
32.6±0.8
34.4±1.7
34.9±2.0
*
*
注 P1:超声波作用前与超声波作用后5分钟比较; P2: 超声波作用前与超声波作用后10分钟比较;
, 百拇医药
*:表示P>0.05; △:表示P<0.05; #:表示P<0.01。
表4 超声波作用前后探头温度变化 (度)
超声剂量/方法
实验前
实验后5'
实验后10'
P1
P2
2.00
脉冲波
26.4±0.0
, 百拇医药
41.8±0.6
45.3±0.4
#
#
连续波
26.5±0.0
59.1±1.6
63.7±2.0
#
#
1.50
脉冲波
26.1±0.0
, 百拇医药
40.0±0.6
41.7±0.5
#
#
连续波
26.2±0.0
41.2±1.3
42.6±0.6
#
#
1.25
脉冲波
26.0±0.0
, 百拇医药
28.8±0.5
29.1±0.8
*
*
连续波
26.1±0.0
34.1±1.2
40.9±1.0
△
#
注 P1:超声波作用前与超声波作用后5分钟比较; P2: 超声波作用前与超声波作用后10 分钟比较;
*:表示P>0.05; △:表示P<0.05; #:表示P<0.01。
, 百拇医药
讨 论
超声波作用于组织表面，使一部分声能转变成热能，其大小与超声波的剂量及波型有关，超声波剂量越大，产热量则越多，组织吸收的亦越多〔2〕; 连续波产生的热能大于脉冲波。
超声波产生的热能部分作用于体表及传入体内，部分散失在空气中，临床上超声波通过其热
能及理化效应治疗疾病〔3〕; 但产热过多可造成局部及深部组织的损害。本实验结果提示，超声波产热除与其剂量及波型有关外，还与其作用的时间有关，2.0、1.5、 1.25 W/cm2的连
续超声波作用前与作用5分后钟的声头温度差分别为35℃、 15℃、14℃; 实验前与实验10分
钟后的温度差分别为47℃、16℃、14℃，其中以2.0 W/cm2组温度升高最明显，前后比较有显
, 百拇医药
著性差异(P<0.01); 而且随时间的延长温度升高越明显。1.5、1.25 W/cm2两组，实验5分钟与
10分钟相比，温度升高则不明显。脉冲超声波产热低于连续超声波，其变化规律与连续超声
波相同，详细如表4所示。
NZW的体温相对稳定，对外界温度有一定的耐受范围。 本实验结果表明，当超声波声头
温度超过动物体温20℃以上时，动物则烦燥不安，呼吸加快，甚至出现二便失禁，长时间(一
周以上)则出现精神萎糜，活动减少，食欲减退，甚至死亡;以2.0 W/cm2超声波组明显， 连续
超声波组表现重于脉冲超声波组; 1.25 W/cm2超声波组NZW则无上述表现。2.0 W/cm2的连续
, http://www.100md.com
超声波作用10分钟时皮肤温度上升为52.9±0.9℃，高出体温20.5℃造成皮肤烧伤,实验10～20
天头皮形成严重烧伤，结痂，有的合并感染。1.5 W/cm2超声波组10天时皮肤损伤较轻，烧
伤不明显;1.25 W/cm2超声波组仅有皮肤充血,无损伤。超声波可通过头皮、颅骨，造成脑组
织损伤， 如使脑膜血管扩张，充血，脑组织出血坏死等，而1.25 W/cm2超声波组则无此损伤。
本实验结果表明，1.5～2.0 W/cm2及1.25 W/cm2的连续超声波由于剂量、方法原因对NZW
的全身状况、 局部头皮及脑组织均有不同程度的损伤和影响，动物不能耐受；而1.25 W/cm2
, 百拇医药
的脉冲超声波产热较少， 对头皮及脑组织损伤不明显相对较安全。超声波还可以通过理化、束波在神经细胞形成气泡，聚集成腔隙引起脑组织损伤〔4〕,超声波的此空化作用只有很大的
剂量和强度才可引起,一般情况下不会造成此结果。 因此临床上应用超声波时，应注意其波
型,严格控制其剂量、作用时间，并注意其方法， 采用移动法可防止其驻波形成〔5〕，作用
时间以10分钟为限， 以防止产热的累积效应。
参 考 文 献
1 钱蕴秋.临床超声诊断学.北京:人民军医出版社,1991:18-19.
2 俞世勋,郭民霞,高敬龙,等.实验性家犬及NZW颅骨对超声波吸收率的测定与研究.第二届全国
超声波治疗学术会议论文集,1993:10-10(威海).
3 周永昌,郭万学.超声医学.北京:科技文献出版社,1989:1067-1069.
4 藏克.实用神经病理学.呼和浩特:内蒙人民出版社,1979:134-137.
5 金翊译.治疗用超声波的物理基础.国外医学康复医学分册,1989;1:24-25.
(收稿 1997-05-09 修回 1997-12-16), 百拇医药