第四节　超声的生物学效应和安全性

一、超声的生物效应

超声波导致生命活动和组织结构发生的具有生物学意义的变化，称为生物学效应（biological effect），主要包括：

1.机械效应（mechanical effect）

因声辐射力、声流、声扭等机械应力引起的组织结构和/或功能改变。

2.热效应（thermal effect）

超声波在组织中传播时部分声能转化为热能，导致组织升温。产热量主要取决于超声波的空间峰值时间平均声强和组织的吸收衰减系数。对人体易受升温影响的组织，如早孕胎儿，应尽量减少辐照能量和时间。

3.空化效应（cavitation effect）

在一定强度的声压作用下，组织中产生微小气泡的现象。微气泡爆破的瞬间会产生高压声流，对组织有很大的损伤作用。微泡超声造影剂的存在将使产生空化的危险显著增加。

二、超声仪器的输出参数

超声的生物学效应与仪器的输出指数直接相关，最重要的两个参数是：

1.机械指数

机械指数（mechanical index，MI）被定义为“表示潜在的源于空化生物效应的显示参数”，其与声压和声频率的关系为：

MI = P/f 1/2

由于声波负半周期的负压可导致空化，因此，MI与超声使用的安全性最为密切。

2.热指数

热指数（thermal index，TI）被定义为“指定点的衰减后声功率与指定组织模型中该点温度升高1℃所需要的衰减后声功率的比值”，即

TI =输出功率/界面温升1℃所需功率

部分仪器对TI不予标注。

三、超声诊断的安全性

自20世纪90年代以来，世界卫生组织（WHO）等多国权威机构均发布有关超声安全使用的指导原则。其基本共识是诊断超声可能有潜在风险。但是，到目前为止，还没有空间声强时间平均声强低于100mW/cm2的超声输出对哺乳动物引起不良影响的报道。而诊断超声的功率远低于100mW/cm2。然而，为了确保超声诊断的安全性，仍然建议要遵循ALARA原则（as low as reasonably achievable），即“在获得所需要诊断信息的前提下，采用尽可能低的声输出功率和尽可能短的辐照时间”。目前，超声造影和特性成像等新技术采用了非常规的成像方法，有可能使超声使用出现不确定的安全性隐患，应引起临床注意。

（王金锐）