Page 90 - 运动损伤及超声介入治疗

运动损伤及超声介入治疗
Sports Injury and Ultrasound Interventional Therapy

腔内。随着换能器技术和数字处理技术的进步，相信不久这个缺点将获得较大的
改善。

二、医学高频超声技术及其发展历史

20 世纪 70 年代末，有人开始探讨高频超声在皮肤科应用的可能性。他们发
现许多皮肤病变会影响皮肤各层的厚度，利用 15MHz 或更高频率的超声测量这
些厚度的变化会对皮肤病的诊断和治疗评价提供有价值的信息。但是进一步提

高超声频率却需要克服一些困难。虽然那时已经出现扫描声学显微镜技术（Scan
Acous-tic Microscopy，SAM），这种技术所用的超声频率达到数百 MHz，分辨
力可以达到数个 μm，但是却不适合临床应用。原因有二：第一，SAM 使用透
射法，要求试样是一个离体的薄片，这不符合无损的要求；第二，SAM 所用的

频率太高，在这么高的频率下超声所能穿过的组织深度非常小，几乎没有临床
价值。
有价值的频率应该在 100MHz 以下，并且必须工作在脉冲回波方式。但是
制作 20~100MHz 频段的适用于脉冲回波法的换能器在当时却是一个难题。频率

越高换能器越薄，20MHz 以上的陶瓷换能器无论磨制还是进一步加工都比较困
难。SAM 的换能器是利用真空溅射法直接做在蓝宝石透镜上的 ZnO 薄膜，这种
工艺适合制作非常薄的换能器，工作频率通常在 200MHz 以上，却难以做得更
厚。另外脉冲回波的工作方式还要求换能器具有相当大的带宽（＞50%），并同

时具有足够高的灵敏度。大的带宽是保证窄的超声脉冲所必需的。这些互相矛盾
的要求无论对于换能器材料还是制作工艺都是极大的挑战。
进一步提高分辨力的困难还来自转换电路的实现。如果使用 B 模式扫描，
随着分辨力的提高，对回波信号的采样间隔也必须缩短。为了把探测区域中超

声入射方向 2mm 距离上返回的信号均匀显示在 512 点的一条线上，设声速为
1500m/s，则采样频率就需高达 192MHz。这在当时不是一个容易的任务。
20 世纪 80 年代中期，加拿大多伦多癌症研究所的 Foster 实验室利用一种高
分子压电材料聚偏氟乙烯 Poly（vinylidene fluoride），PVDF 制作出一种中心频

率为 100MHz 的宽带超声换能器。PVDF 极其柔顺，容易做成不同厚度的高强度
薄膜，后续加工也非常容易。这种材料还具有高压电常数、低 Q 值和低密度的
优点，所以做成的换能器接受灵敏度高，带宽大而且不需要匹配层，非常适合于

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