在日常體檢或孕期檢查中，醫(yī)生通常會在我們的皮膚上涂抹一層透明的“涼涼膠”，然后使用超聲探頭進(jìn)行檢查。這層看似簡單的凝膠，其實與B超醫(yī)學(xué)成像有著十分密切的作用，而不僅僅是為了讓探頭更順滑地滑動。為了更好理解這一切，我們先來了解一下B超的基本原理。

B超檢查示意圖（圖片來源：[8]）

B超是什么？

B超（超聲波檢查）是一種通過高頻聲波（通常在2.5-5MHz之間）傳播并反射回來的回聲信號來生成圖像的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。超聲波探頭通過發(fā)射聲波，穿透皮膚并在體內(nèi)傳播后返回信號，這些回聲信號被探頭接收并轉(zhuǎn)換成圖像。

B超成像示意圖（圖片來源：[9]）

由于超聲波是機(jī)械波，它的傳播會受到介質(zhì)的影響，特別是空氣。空氣的存在會導(dǎo)致聲波的反射，無法進(jìn)入人體，造成圖像模糊甚至無法成像。因此，必須使用一種能夠填充探頭與皮膚之間空隙的介質(zhì)，來確保超聲波順利傳導(dǎo)并提高圖像質(zhì)量。

超聲耦合劑

相信這個時候，聰明的你已經(jīng)想到了，B超檢查涂抹的一層“涼涼膠”就是這種滿足上述要求的這種介質(zhì)。這層“涼涼膠” 在醫(yī)學(xué)上被稱為超聲耦合劑。相比潤滑作用，它更關(guān)鍵的功能是實現(xiàn)“阻抗匹配”。什么是“阻抗匹配”呢？

阻抗匹配

聲阻抗（acoustic impedance）是指聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)對聲波產(chǎn)生的阻礙作用，公式為：

Z=ρ ×c

其中：

為聲阻抗（單位：Pa·s/m 或雷爾 rayls）；

為介質(zhì)的密度（單位：kg/m3）；

為聲速（單位：m/s）。

一般來說，人體軟組織的聲阻抗 Z1≈1.5×105

rayls

rayls

常見阻抗示意圖（圖片來源：[10]）

因此，超聲耦合劑的任務(wù)是提供與人體組織相近的聲阻抗（也就是阻抗匹配），以減少反射，讓聲波順利進(jìn)入人體。

超聲耦合劑的配方與特性

現(xiàn)代超聲耦合劑通常由水、甘油、丙二醇（保濕劑）、卡波姆（增稠劑）等成分組成。它們的比例經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計，既能保證聲學(xué)性能，又能確保對皮膚安全無刺激。超聲耦合劑的 pH 值通常被調(diào)節(jié)為中性，以避免對皮膚造成刺激或損傷。此外，優(yōu)質(zhì)的耦合劑還需要具有較高的穩(wěn)定性，能夠在檢查過程中保持穩(wěn)定的性能，不易干涸或揮發(fā)。

現(xiàn)代超聲耦合劑示意圖（圖片來源：[11]）

為什么不能直接使用水或油？

很多人可能好奇，為什么不能直接用水或油來充當(dāng)耦合劑呢？早期的超聲檢查確實使用過橄欖油作為耦合介質(zhì)（1942年在奧地利首次用于超聲檢查），但后來被淘汰。

原因是：

1、水的阻抗較低且易蒸發(fā)，容易形成氣泡導(dǎo)致信號失真；

2、油脂雖然能潤滑，但可能與探頭材料發(fā)生反應(yīng)并刺激皮膚；

總結(jié)

B超檢查中涂抹的“涼涼凝膠”，全稱為超聲耦合劑，并不是簡單的水或油，而是由多種物質(zhì)按照特定比例配比的凝膠。它的核心功能是通過阻抗匹配確保超聲波能量的高效傳輸，幫助醫(yī)生獲得更清晰、準(zhǔn)確的檢查圖像。下次當(dāng)你躺在B超檢查床上，感受到那層涼涼的凝膠時，不妨可以想一想，這背后復(fù)雜的物理原理和技術(shù)發(fā)展，正是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與科學(xué)進(jìn)步的體現(xiàn)。

一些有趣的冷知識

1、海豚的天然耦合劑：海豚皮下脂肪就是天然的耦合劑，幫助其聲吶系統(tǒng)高效傳輸聲波，效率高達(dá)99.7%。

2、NFC的原理：手機(jī)的NFC功能也依賴于阻抗匹配原理，通過確保信號的順暢傳輸來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

手機(jī)NFC示意圖（圖片來源：[12]）

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.cqch.cn/departments_csyxka0_kpzs/2014/vbmQX9bY.html

[2]https://www.cqch.cn/departments_csyxka0_kpzs/2017/zbqYL0bp.html

[3]https://www.laszyy.cn/news/details/45917.html

[4]https://zhuanlan.zhihu.com/p/424077448

[5]https://zhuanlan.zhihu.com/p/375525311?s_r=0

[6]https://researchain.net/zh-hans/fact/from-sound-pressure-to-flow-why-is-acoustic-impedance-so-critical-in-sound-transmission

[7]https://blog.csdn.net/m0_57407372/article/details/140951369

[8]https://thehealth-magazine.co.uk/what-is-a-pelvic-scan-looking-for/

[9]https://jupiterscan.com/sonography/

[10]http://www.ultrasmicro.com/sys-nd/120.html

[11]https://biomedart.cn/

[12]https://rfidtag.com/nfc-vs-rfid-whats-the-difference/