蝙蝠带来的启示：超声波扫描的奇妙医学知识

超声波扫描　蝙蝠带来的启示

并非所有动物都靠眼睛来识别方向，有些动物的视力堪比人类1000度近视眼，但是却依然能准确无误地进行各种活动。它们的得力武器就是超声波。大自然造就的这些独特的生物不但为它们自身的生存创造了条件，也给了人类启示，比如，现代医学上广泛运用的超声波，就是来自蝙蝠的启示。

大家都知道，人类是听不出超声波的，但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”追捕食物或避开危险物，比如夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里飞来飞去，在没有光亮的情况下飞行而不会迷失方向。这是因为蝙蝠发出的2万～10万赫兹的超声波，好比是一座活动的“雷达站”。它们正是利用这种“雷达”来判断飞行前方是昆虫还是障碍物。那么，是谁发现了蝙蝠的这一特殊功能呢？

蝙蝠利用超声波判断飞行的方向

超声波仪器

夏天的夜晚无疑是一天中最令人神清气爽的时刻，意大利科学家帕斯拉捷习惯在晚饭后漫步在街道上。每当这个时候，他总能看见很多蝙蝠灵活地在空中飞来飞去，却从不会撞到墙壁上。这个现象引起了他的好奇，蝙蝠凭什么特殊本领在夜空中自由自在地飞行呢？

在一个万里无云的夜晚，当喧嚣的城市慢慢归于宁静，帕斯拉捷走出街头，把笼子里的蝙蝠放了出去。当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时，不由得叫起来，因为那几只蝙蝠的眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。为什么要把蝙蝠的眼睛蒙起来呢，难不成是想玩捉迷藏？原来，每当他看到蝙蝠在夜晚自由自在的飞行时，总认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛。要不然怎么可能在黑夜中灵巧地躲过各种障碍物，并且敏捷地捕捉飞蛾呢？然而事实却完全出乎他的意料。帕斯拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠凭什么来辨别前方的物体，捕捉灵活的飞蛾呢？

既然不是眼睛，莫非是鼻子在帮它们识别方向？帕斯拉捷立马又用棉花弄成团堵住了蝙蝠的鼻子。结果，蝙蝠在空中还是飞得那么敏捷轻松。“难道它薄膜似的翅膀，不仅能够飞翔，还能在夜间洞察一切吗？”帕斯拉捷想。于是，他又捉来几只蝙蝠，用油漆涂满它们的全身，结果还是没有影响到它们飞行。

最后，帕斯拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它们放到夜空中。这次，蝙蝠没有了先前的神气，像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。原来蝙蝠在夜间飞行，捕捉食物，是靠听觉来辨别方向确认目标的。帕斯拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密，促使更多人进一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“听”到没有声音的物体呢？(www.xing528.com)

不仅帕斯拉捷，其他的科学家也在做着类似的实验。后来大家终于弄明白，原来，蝙蝠靠喉咙发出人耳听不见的“超声波”，沿着直线传播，一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。蝙蝠用耳朵接收到这种“超声波”后，迅速做出判断，捕捉食物。

我们知道，物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为16～20000赫兹。因此，当物体的振动超过一定的频率，即高于人耳听阈上限时，人们便听不出来了，这样的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫。

人类直到第一次世界大战才学会利用超声波。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波，然后记录与处理反射回声，从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在1942年，奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构，到了20世纪60年代，医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。

超声波扫描技术

医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性，即将超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。由于人体各种组织的形态与结构是不相同的，其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波形、曲线或影像的特征来辨别它们。此外，结合解剖学知识，便可诊断所检查的器官是否有病。如今，超声波扫描技术已成为现代医学诊断中不可缺少的工具。

超声波仪示意图

有趣的超声波实验

西北工业大学的研究人员做了一项有趣的实验。在超声波运转正常后，他们用镊子将动物小心地放到发生器和反射器之间，结果发现，蚂蚁、甲虫、蜘蛛、瓢虫、蜜蜂、蝌蚪和鱼都可以漂浮在空中。当鱼和蝌蚪漂浮在空中时，研究人员用注射器每分钟向超声波场加点水，它们就能好好活着。这些飘浮着的动物在空中拼命地爬，四脚乱蹬，挣扎着逃离这一危险之地，但都失败了，因为在空中根本没有落脚之地。瓢虫拼命想飞走，但也失败了，因为这个超声波场太强，它们实在没足够的力气飞走。