Page 60 - 《应用声学》2025年第1期
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因，因为它无法解释非声通道区域出现的烫伤现
0 引言
象。在实际临床治疗中 (具体如图 2 所示)，球冠型
高强度聚焦超声(High-intensity focused ultra- HIFU 治疗头的底部会留出一个圆形空缺用以安装
sound, HIFU) 是一种非侵入性组织消融技术 [1] ，它 B 超监控探头，治疗声通道主要分布在锥形聚焦的
可使体内目标位置的组织形成热凝固性坏死，实现 外侧 (图 2 中灰色阴影区域)，因此治疗头中间区域
对病变组织的无创切除 [2] 。近些年随着技术的成 所对应组织不在入射声通道上，那么造成损伤的能
熟，HIFU 已广泛应用于临床，特别是在腹部实体肿 量沉积也不会在该区域发生。但临床数据表明，利
瘤(如子宫肌瘤 [3] 、子宫腺肌症 [4] 等) 消融中发挥着 用 HIFU 治疗子宫肌瘤时，一部分烫伤情况确实发
越来越大的作用，我国每年有上万患者接受 HIFU 生在无入射声场的中间区域。这表明，烫伤的发生
治疗。然而，在利用 HIFU 治疗腹部肿瘤时，皮肤及 还存在其他因素，造成这一现象的原因还有待进一
浅表组织烫伤的现象仍然存在，甚至已成为这种新 步研究。
型治疗方式下最主要的临床并发症 [5] 。 由于腹部组织结构复杂 (包括皮肤、脂肪、肌肉
研究表明引起皮肤及浅表组织烫伤的最低温 等多层组织)，各层组织之间的声阻抗差异明显，容
度约为 44 C [6−8] 。虽然 HIFU 消融子宫肌瘤时焦 易形成比较强的声能量反射。因此，本研究提出猜
◦
点温度在短时间内可达到 60 C 以上 [9] ，但焦点以 想：利用 HIFU治疗腹部子宫肌瘤过程中，入射声波
◦
外其他区域的温度一般低于 40 C，因此理论上焦 经过腹部多层组织时，在组织分界面容易发生反射
◦
点以外是不会出现烫伤等现象。但烫伤这一并发 并可重新聚焦到皮肤及浅表组织处，形成次生焦点，
症在临床中仍被多次被报道 [10−12] ，研究人员一直 该次生焦点是造成入射声通道以外区域皮肤及浅
尝试探索导致皮肤及浅表组织出现烫伤的真实原 表组织损伤的一个潜在原因。针对这一猜想，本文
因。2005 年，Kennedy [13] 解释了 HIFU 治疗发生皮 从声场传播的角度出发，建立特定条件下的声反射
肤烧伤的原因是除了焦域外，能量在不同声阻抗的 模型，结合声场和温度场仿真，最后设计实验观察多
组织之间的界面上沉积最大。2018 年，Yin 等 [6] 探 层组织反射下所形成的次生焦点，旨在从多个层面
讨了 HIFU 消融子宫肌瘤对皮肤及腹壁结构热损伤 论证上述猜想。
的影响因素，发现超声辐照时间、总辐照能量、子
宫肌瘤腹侧到皮肤的距离、子宫肌瘤体积、腹壁瘢 1 材料与方法
痕、腹壁厚度 [14−15] 、体重指数 (BMI) 均影响腹壁
1.1
热损伤发生的概率，其中腹壁厚度、总能量和腹壁 计算声强反射系数R I
瘢痕是最显著的影响因素。2022 年，Yang 等 [16] 分 声波在分层模型介质中传播时，由于不同组织
析了可能导致皮肤烧伤的原因，发现治疗时间越 之间存在声阻抗差异，声波会在不同组织临界面发
长，手术区域皮肤烧伤发生率越高。此外，有研究提 生折射和反射 [19] ，如图 1 所示。当声波到达间断面
出超声波的空化效应会使这一情况加剧 [16−17] 。临 或边界时，声波发生折射穿过边界形成透射波，其
床上为了减小皮肤损伤出现的概率，医生会在治疗 余能量被反射。通过联立界面处的声压、声速的连
前做一些准备工作，包括剃除前腹脐部至耻骨联合 续性方程组 [20] ，并结合斯奈尔声波反射与折射定律
上缘的毛发 [18] ，并尽量清除皮肤表面可能存在的 sin θ i /c 1 = sin θ t /c 2 ，化简得到
微小气泡。
P iA + P rA = P tA
上述研究认为，HIFU 手术中造成皮肤及浅表
(1)
组织出现烫伤的原因是：在声通道上，声阻抗相差 cos θ i cos θ r cos θ t
P iA + P rA = P tA
较大的组织 (如耦合水、皮肤和浅表多层组织) 分界 ρ 1 c 1 ρ 1 c 1 ρ 2 c 2
处容易出现能量沉积，这些能量通过时间累积产热 式 (1) 中，P iA 为入射波声压；P rA 为反射波声压；
形成烫伤。虽然这一理论与当前诸多临床现象相 P tA 为透射波声压；θ i 和 θ t 分别表示入射角和折射
吻合，但并不是造成皮肤及浅表组织损伤的唯一原 角；ρ 1 和 ρ 2 、c 1 和 c 2 分别是介质 I 和介质 II 的密度
