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超聲波、次聲波的利與弊

<危害>:

超聲波的頻率高至20000Hz以上(每秒振動20000次以上),由於它的頻率高,因此具有以下特點:(a)方向性好,幾乎沿直線傳播;(b)穿透能力強,能穿透許多電磁波不能穿透的物質;(c)在媒質中傳播時能產生巨大的作用力,可以用來為硬質材料做切割、鑿孔等,也可以用來清洗和消毒等對於超聲波的應用,我們比較熟悉的就是醫院中常用的B超,它是把超聲波射入人體,根據人體組織對超聲波的傳導和反射能力的變化來判斷有無異常,如對人體臟器做病變檢查、結石檢查等,它具有對人體無損傷、簡便迅速的優點.

  次聲又稱亞聲,是頻率在20Hz以下的低頻率波.許多自然災害如地震、火山爆發、龍卷風等在發生前都會發出次聲波.次聲波對人體能夠造成危害,引起頭痛、嘔吐、呼吸困難等癥狀.在20世紀30年代,美國壹位物理學家做過實驗:他把壹臺次聲發生器帶進劇場,開演後悄悄地打開,然後坐在自己的包廂內觀察動靜,只見坐在次聲器四周的觀眾產生壹種惶恐不安和迷惑不解的神情,並很快蔓延到整個劇場.次聲波的特點是來源廣、傳播遠、穿透力強科學家們利用它來預測臺風、研究大氣結構等.在軍事上可以利用次聲來偵察大氣中的核爆炸、跟蹤導彈等等.

1890年, 壹艘名叫“馬爾波羅號”帆船在從新西蘭駛往英國的途中,突然神秘地失蹤了. 20年後,人們在火地島海岸邊發現了它.奇怪的是:船上的開都原封未動.完好如初.船長航海日記的字跡仍然依稀可辨;就連那些死已多年的船員,也都“各在其位”,保持著當年在崗時的“姿勢”;

1948年初,壹艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時,壹場風暴過後,全船海員莫明其妙地死光;在匈牙利鮑拉得利山洞入口, 3名旅遊者齊刷刷地突然倒地,停止了呼吸......

上述慘案,引起了科學家們的普遍關註,其中不少人還對船員的遇難原因進行了長期的研究.就以本文開頭的那樁慘案來說,船員們是怎麽死的?是死於天火或是雷擊的嗎?不是,因為船上沒有絲毫燃燒的痕跡;是死於海盜的刀下的嗎?不!遇難者遺骸上看到死前打鬥的跡象;是死於饑餓幹渴的嗎?也不是!船上當時貯存著足夠的食物和淡水.至於前面提到的第二樁和第三樁慘案,是自殺還是他殺?死因何在?兇手是誰?檢驗的結果是:在所有遇難者身上,都沒有找到任何傷痕,也不存在中毒跡象.顯然,謀殺或者自殺之說已不成立.那麽,是以及病壹類心腦血管疾病的突然發作致死的嗎?法醫的解剖報告表明,死者生前個個都很健壯!

經過反復調查,終於弄清了制造上述慘案的“兇手”,是壹種為人們所不很了解的次聲的聲波.次聲波是壹種每秒鐘振動數很少,人耳聽不到的聲波.次聲的聲波頻率很低,壹般均在20兆赫以下,波長卻很長,傳播距離也很遠.它比壹般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠.例如,頻率低於1赫的次聲波,可以傳到幾千以至上萬公裏以外的地方.1960年,南美洲的智利發生大地震,地震時產生的次聲波傳遍了全世界的每壹個角落!1961年,蘇聯在北極圈內進行了壹次核爆炸,產生的次聲波竟繞地球轉了5圈之後才消失!

次聲波具有極強的穿透力,不僅可以穿透大氣、海水、土壤,而且還能穿透堅固的鋼筋水泥構成的建築物,甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下.次聲穿透人體時,不僅能使人產生頭暈、煩燥、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊,吞咽困難、胃痛、肝功能失調、四肢麻木,而且還可能破壞大腦神經系統,造成大腦組織的重大損傷.次聲波對心臟影響最為嚴重,最終可導致死亡.

為什麽次聲波能致人於死呢?

原來,人體內臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似(0.01~20赫),倘若外來的次聲頻率與體內臟的振動頻率相似或相同,就會引起人體內臟的“***振”,從而使人產生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等壹系列癥狀.特別是當人的腹腔、胸腔等固有的振動頻率與外來次聲頻率壹致時,更易引起人體內臟的***振,使人體內臟受損而喪命.前面開頭提到的發生在馬六甲海峽的那樁慘案,就是因為這艘貨船在駛近該海峽時,恰遇上海上起了風暴.風暴與海浪摩擦,產生了次聲波.次聲波使人的心臟及其它內臟劇烈抖動、狂跳,以致血管破裂,最後促使死亡.

次聲雖然無形,但它卻時刻在產生並威脅著人類的安全.在自然界,例如太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變;在工廠,機械的撞擊、摩擦;軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗等等,都可以產生次聲波.

由於次聲波具有極強的穿透力,因此,國際海難救助組織就在壹些遠離大陸的島上建立起“次聲定位站”,監測著海潮的洋面.壹旦船只或飛機失事附海,可以迅速測定方位,進行救助.

近年來,壹些國家利用次聲能夠“殺人”這壹特性,致力次聲武器——次聲炸彈的研制盡管眼下尚處於研制階段,但科學家們預言;只要次聲炸彈壹聲爆炸,瞬息之間,在方圓十幾公裏的地面上,所有的人都將被殺死,且無壹能幸免.次聲武器能夠穿透15厘米的混凝土和坦克鋼板.人即使躲到防空洞或鉆進坦克的“肚子”裏,也還是壹樣地難逃殘廢的厄運.次聲炸彈和中子彈壹樣,只殺傷生物而無損於建築物.但兩者相比,次聲彈的殺傷力遠比中子彈強得多.

<作用>:

超聲波:

超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位,以達到治療疾患和促進機體康復的目的。

在全球,超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用範疇。

(壹)工程學方面的應用:水下定位與通訊、地下資源勘查等

(二)生物學方面的應用:剪切大分子、生物工程及處理種子等

(三)診斷學方面的應用:A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等

(四)治療學方面的應用:理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等

超聲波的特點:

1、超聲波在傳播時,方向性強,能量易於集中。

2、超聲波能在各種不同媒質中傳播,且可傳播足夠遠的距離。

3、超聲與傳聲媒質的相互作用適中,易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息(診斷或對傳聲媒質產生效應。(治療)

超聲波是壹種波動形式,它可以作為探測與負載信息的載體或媒介(如B超等用作診斷);超聲波同時又是壹種能量形式,當其強度超過壹定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用,去影響,改變以致破壞後者的狀態,性質及結構(用作治療)。

超聲波的發展史:

壹、國際方面:

自19世紀末到20世紀初,在物理學上發現了壓電效應與反壓電效應之後,人們解決了利用電子學技術產生超聲波的辦法,從此迅速揭開了發展與推廣超聲技術的歷史篇章。

1922年,德國出現了首例超聲波治療的發明專利。

1939年發表了有關超聲波治療取得臨床效果的文獻報道。

40年代末期超聲治療在歐美興起,直到1949年召開的第壹次國際醫學超聲波學術會議上,才有了超聲治療方面的論文交流,為超聲治療學的發展奠定了基礎。1956年第二屆國際超聲醫學學術會議上已有許多論文發表,超聲治療進入了實用成熟階段。

二、國內方面:

國內在超聲治療領域起步稍晚,於20世紀50年代初才只有少數醫院開展超聲治療工作,從1950年首先在北京開始用800KHz頻率的超聲治療機治療多種疾病,至50年代開始逐步推廣,並有了國產儀器。公開的文獻報道始見於1957年。到了70年代有了各型國產超聲治療儀,超聲療法普及到全國各大型醫院。

40多年來,全國各大醫院已積累了相當數量的資料和比較豐富的臨床經驗。特別是20世紀80年代初出現的超聲體外機械波碎石術和超聲外科,是結石癥治療史上的重大突破。如今已在國際範圍內推廣應用。高強度聚焦超聲無創外科,已使超聲治療在當代醫療技術中占據重要位置。而在21世紀(HIFU)超聲聚焦外科已被譽為是21世紀治療腫瘤的最新技術。

超聲波治病機理:

1.機械效應:超聲在介質中前進時所產生的效應。(超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應)它可引起機體若幹反應。超聲振動可引起組織細胞內物質運動,由於超聲的細微按摩,使細胞漿流動、細胞震蕩、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用,也稱為“內按摩”這是超聲波治療所獨有的特性,可以改變細胞膜的通透性,刺激細胞半透膜的彌散過程,促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態,改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。使細胞內部結構發生變化,導致細胞的功能變化,使堅硬的結締組織延伸,松軟。

超聲波的機械作用可軟化組織,增強滲透,提高代謝,促進血液循環,刺激神經系統和細胞功能,因此具有超聲波獨特的治療意義。

2.溫熱效應:人體組織對超聲能量有比較大的吸收本領,因此當超聲波在人體組織中傳播過程中,其能量不斷地被組織吸收而變成熱量,其結果是組織的自身溫度升高。

產熱過程既是機械能在介質中轉變成熱能的能量轉換過程。即內生熱。超聲溫熱效應可增加血液循環,加速代謝,改善局部組織營養,增強酶活力。壹般情況下,超聲波的熱作用以骨和結締組織為顯著,脂肪與血液為最少。

3.理化效應:超聲的機械效應和溫熱效應均可促發若幹物理化學變化。實踐證明壹些理化效應往往是上述效應的繼發效應。TS-C型治療機通過理化效應繼發出下列五大作用:

A.彌散作用:超聲波可以提高生物膜的通透性,超聲波作用後,細胞膜對鉀,鈣離子的通透性發生較強的改變。從而增強生物膜彌散過程,促進物質交換,加速代謝,改善組織營養。

B.觸變作用:超聲作用下,可使凝膠轉化為溶膠狀態。對肌肉,肌腱的軟化作用,以及對壹些與組織缺水有關的病理改變。如類風濕性關節炎病變和關節、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。

C.空化作用:空化形成,或保持穩定的單向振動,或繼發膨脹以致崩潰,細胞功能改變,細胞內鈣水平增高。成纖維細胞受激活,蛋白合成增加,血管通透性增加,血管形成加速,膠原張力增加。

D.聚合作用與解聚作用:水分子聚合是將多個相同或相似的分子合成壹個較大的分子過程。大分子解聚,是將大分子的化學物變成小分子的過程。可使關節內增加水解酶和原酶活性增加。

E.消炎,修復細胞和分子:超聲作用下,可使組織PH值向堿性方面發展。緩解炎癥所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量,產生致炎癥作用,抑制並起到抗炎作用。使白細胞移動,促進血管生成。膠原合成及成熟。促進或抑制損傷的修復和愈合過程。從而達到對受損細胞組織進行清理、激活、修復的過程。

次聲波:

由於次聲的頻率很低,所以大氣對次聲波的吸收系數很小,因而其穿透力極強,可傳播至極遠處而能量衰減很小。10Hz以下的次聲波可以傳播至數千千米的距離。1983年夏,位於印度尼西亞蘇門答臘島和爪哇島之間的喀拉喀托火山爆發,火山爆發時產生的強次聲波繞地球轉了3圈,歷時108小時後才慢慢消逝。全世界的微氣壓計都記錄到了它的振動余波。1986年1月29日,美國航天飛機"挑戰者"號升空爆炸,爆炸產生的次聲波歷時12小時53分鐘,其爆炸威力之強,連遠在1萬多千米處的我國北京香山中科院聲學研究所監測站的監測儀都"聽"到了。通常的隔音吸音方法對次聲波的特強穿透力作用極微,7000 Hz的聲波用壹張紙即可隔擋,而7Hz的次聲波用壹堵厚墻也擋不住,次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。

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