随着超声技术在医学诊断和医学治疗领域中的迅猛发展，诸如超声造影、超声基因转染、超声药物传递、超声消融术等新方法的应用，超声波影响生物细胞的物理机制越发引起研究人员的关注。超声波以能量的形式作用于细胞结构，从而改变细胞的存在状态，导致细胞膜产生致死性或可修复性损伤。致死性损伤引起细胞消融，而可修复性损伤将在细胞膜表面开放一个临时性的小孔，在此小孔闭合前允许大分子物质渗透入细胞膜内部，该现象被命名为“sonoporation”，即声孔效应。当前的研究多将这些现象的物理本质归结为超声空化作用，但深层次的物理机制并没有解释清楚。 本文结合实验与理论，初步研究了超声快速制取动物组织病理切片实验中微气泡的动力学特性，获得了一系列有意义的结果。 制取组织细胞切片是医学、生物学研究中的常规工作，传统细胞组织切片的制取需要经过三十小时才能完成。组织样品在处理过程中须保持原有的细胞形态，如果刻意加快脱水、透明步骤的速度，会导致细胞收缩变形，影响细胞结构的原始形态；或刻意加快浸蜡的速度，会导致组织块进蜡不完全，切片变脆易碎。经福尔马林液固定和石蜡包埋制取病理切片的经典标准已经延续了上百年，然而由此造成病理切片制取过程中至少一天的迟延是这种经典方法最大的不足。因此利用各种手段缩短组织处理时间是快速制取切片需要解决的问题。我们的研究首先从ICR系列小白鼠入手，通过超声技术手段的介入提高白鼠组织细胞膜通透性，在不破坏细胞形状结构和性质的情况下，于半个小时内完成了白鼠各类组织的处理，制取出高质量的病理切片，并与常规切片方法作了比较。在白鼠组织超声快速处理成功的前提下，又对快速制取人体组织病理切片进行了尝试，样品经患者和医院许可，采集于制取常规人体组织病理切片样品的残余部分。实验结果令人满意，在一个小时内成功的制取得包括皮肤、肝、胆、胃、前列腺、子宫肌瘤等组织在内的各类人体组织快速病理切片，并能够为临床诊断提供精确的帮助。在白鼠与人体组织快速处理实验过程中均发现，不同超声激励频率作用下，细胞组织处理的速度快慢有差异，200kHz和800kHz两超声频率能够提供最快的超声组织处理速度，此发现帮助我们实现了超声快速组织处理的频率优化工作。 为了从理论上证明频率优化的现象，我们建立了液体环境中的空化微气泡振动模型，利用描述理想空化微气泡振动的非线性常微分方程，即R．P．N．N．P．(Rayleigh—Plessct-Noltingk-Neppiras—Poritsky)方程，采用Runga—Kutta法数值求解R．P．N．N．P．方程，得到特定超声频率驱动下随时间变化的气泡运动函数曲线。进而通过改变激励信号频率、超声声压、气泡初始半径和液体黏滞系数等参量来研究超声快速制取组织切片过程中的气泡动力学机制。 数值计算表明：空化泡振动随激励声压增强而升高，随液体黏滞系数增强而减弱；一定频率范围内空化泡振动能保持在膨胀、收缩和振荡的稳定空化状态，存在空化泡稳态振动的最佳激励频率；一定初始半径能保证空化泡产生稳定的振动，存在空化泡稳态振动幅度最大的初始半径。还发现激励信号频率、超声声压、空化气泡的初始半径、组织液黏滞系数等外部条件都影响气泡的空化运动过程，并形成空化阈。在这四个因素的综合作用下，空化阈不是唯一的，它可在若干个连续或间隔的区间内出现最佳空化带，产生剧烈而稳定的空化泡振动，并在此振动过程中产生极大的泡壁运动速度，引起周围的液体环境中“shock wave”的传播，进而导致声孔效应作用出现，同时促进液体环境中组织细胞膜内外的液体交换。理论计算显示在200kHz和800kHz左右频率信号处存在气泡振动的最佳稳态区域，这是与实验结果相一致的，表明了超声辐照下的气泡动力学机制与超声快速处理动物组织制取病理切片技术之间确实存在密切联系。