巴渝文苑 | 神奇的超聲波(科普文章)
2024-04-30 22:05:14 來源:重慶文藝網

文/王志剛(王雨)

讀者們,你們知道什么叫超聲波嗎?這是由聲波的振動頻率來劃分的。振動頻率小于20赫茲(Hz)的為次聲波,20至2萬Hz的為可聽聲波,大于2萬Hz的則為超聲波了。你們還知道嗎,在世界各國醫學界尚未進入超聲醫用的年代,我國“上海市超聲醫學診斷研究小組”就在上海市第六人民醫院成立了,并且研究成功了用于人體診斷的“A型超聲診斷儀”。當時,屬于國家機密。

“轉眼80歲了。黃河之水天上來,奔流到海不復還。人,也像水一樣。”我國超聲診斷創始人之一安適先生,在1998年4月上海召開的中國超聲診斷創建40周年大會上感慨地說。

我國超聲診斷研究、應用,起始于50年代。那會兒,超聲波在工業上用作“探傷”。我國的江南造船廠用工業超聲儀探測鍛壓的船用鋼軸有無內傷和氣泡,因為介質不同或介質密度不一,超聲波的反射就會有差異。已于1963年去新加坡定居的安適先生和他在國內超聲醫學界的同事周永昌教授、朱世亮教授想到了“超聲波”,想到超聲是否可用于檢測人體組織的變異和疾病?他們向江南造船廠商借來一臺工業用超聲儀,開始了秘密研究。發現,正常人和病人的同一部位顯現了不同的超聲反射波。那就是最早的“A型超聲診斷儀”第一次在我國醫學領域的研究、應用。

隨著我國和世界科學技術的飛速發展,知識經濟、信息時代的到來,超聲診斷的發展十分迅速。M型、B型(二維)、D型(頻譜及彩色多普勒)超聲診斷等方法相繼用于臨床,還誕生了組織多普勒、三維和四維超聲、食道內血管內陰道內超聲、超聲CT等等。它們各有特色、各有所長,用于人體組織的形態學或功能學診斷。由于相對于X線、CT、核磁共振、ECT等影像學檢查,超聲波有無創傷、無副作用、可以多次重復、價格相對較低、可以實時地(動態地同時地)顯示病變部位等優點,它的臨床診斷價值越來越大,越來越受到重視。可以說,從頭到腳,對人體的每一個部位都可以進行超聲檢診。現在,人們常會說去查B超,就是說的超聲波了。當然,如上所說,超聲波的檢診方法絕不僅僅是B超,還有上述的諸多超聲檢查方法,醫生會根據病人的不同情況選擇上述的一種或多種方法進行超聲檢診。比如,檢查膽結石、內臟大小等,用B型或加M型超聲就可以診斷了;對于先天性心臟病、血管病變、癌腫等則應加上彩色超聲或動態三維超聲(四維超聲),以利于及時確診;食道內血管內或陰道內超聲,則可以顯示經體外無法顯示或顯示不好的某些病變。

超聲檢診還有一些特殊的新技術。比如,現在國外研制出的檢測超聲背向散射積分(IB)的儀器、以及對超聲圖像進行定量檢測的“DFY型超聲圖像定量分析診斷儀”,均已應用于臨床。“DFY型超聲圖像定量分析診斷儀”可以用于判斷正、異常組織性狀,進行“超聲組織定征”檢測,獲得了重慶市科技進步一等獎。現超聲診斷儀的探頭頻率一般為2.5~10兆赫茲,根據超聲波的“頻率越高,清晰度越好,但穿透力越低”的原理,分別用以對人體的表淺或深部組織進行檢診。據此原理,人們又研制出了超聲頻率高達100~450兆赫茲的“超聲顯微鏡”,其超聲波的探測深度極淺,可以對厚僅4μm的離體組織薄片行超聲病理檢測。其優點是所取組織不用進行石蠟包埋,可能更好地反映組織特性。

上述的用于超聲診斷的方法,其所用的聲能量是極低的。

超聲波有“熱效應、機械效應和空化效應”。打個比方說,“熱效應”相當于我國傳統針灸的灸的熱作用,機械效應則相當于針灸的針刺作用。所以,臨床上也用超聲波進行疾病的治療,比如超聲理療及超聲美容等。這些方法,其所用的聲能量也是很低的。

上世紀九十年代,利用超聲波的“熱效應、機械效應和空化效應”,高強度聚焦超聲(HIFU)治療腫瘤的無創性外科技術迅速興起,在攻克人類頑疾癌癥的道路上邁出了可喜的一大步。更為可喜的是,這一被國外學者認為是二十一世紀才可誕生的全新技術上世紀就在我國重慶市誕生了。重慶醫科大學醫學超聲工程研究所、附屬第二醫院腫瘤治療中心的王智彪教授等人主研的世界上首臺“高強度聚焦超聲腫瘤治療系統”(海扶刀)問世,獲得了國家發明二等獎。這是首臺具有我國自主知識產權的大型醫療設備。通過對上萬例肝癌、乳腺癌、骨癌、軟組織腫瘤、子宮肌瘤等疾病的臨床應用,證實安全有效,且人體生命質量改善、免疫力提高。

重慶醫科大學超聲影像學研究所開展的“超聲分子顯像與治療及相關儀器研究”,亦是前景廣闊。這離不開超聲微泡造影劑,該造影劑系小于紅細胞的含氣微球,可隨血液循環到達各組織器官。因為超聲對氣體幾乎全反射,聲像圖顯示清晰,十分有利于對疾病的診斷。超聲微泡造影劑還可攜帶藥物/基因尋靶,有利于對疾病的精準靶向治療。我們團隊于2004年首先提出了“超聲分子影像學”概念,一直研究至今,獲數十項課題資助,獲得了11項國內外發明專利,獲得了1項產品批文、3項專利產業轉化,獲得了重慶市2015年自然科學一等獎,發表了高分SCI學術論文200余篇,出版了《超聲分子影像學》專著,其研究成果寫入了權威書籍和國家統編教材。

此外,超聲波還可以用于抗早孕、止血、體外碎石等等。

超聲波,神奇的聲波!它將對世界、對人類做出更大的無可估量的貢獻!