几十年来，低频超声（<100 kHz）已广泛应用于工业、医学、商业、军事和家庭。该研究的目的是介绍低频空气超声对人类（特别是在职业环境中）有害影响的最新技术水平。使用可访问的医学和其他数据库（WOS、BCI、CCC、DRCI、DIIDW、KJD、MEDLINE、RSCI、SCIELO 和 ZOOREC）进行科学文献检索，然后对获得的结果进行手工检索以消除不相关的论文。本综述包括 1948 年至 2018 年发表的论文。低频机载超声波的潜在影响可分为听觉影响和非听觉影响，包括主观影响、生理影响和热影响。特别是在 1960-1970 年代，事实证明，当超声波照射足够强时，似乎会导致恶心、头痛、呕吐、协调障碍、头晕和疲劳等综合症，并可能导致暂时或永久性听力障碍。然而，从那时起，并没有做太多的工作。在对低频机载超声波的听觉和非听觉影响得出任何明确的结论之前，还需要进行进一步的研究。
超声波是频率超过人类听觉范围（16-20kHz）的声波，与可听声波物理特性相同，但人耳无法听到。
它们在弹性材料中传播，产生热效应、空化等物理现象，广泛应用于工业、医疗和日常生活。
超声波设备频率范围为16 kHz至1 GHz，根据频率不同，其产生方法、应用及对生物体的影响各异。
低频超声（<100 kHz）用于工业如焊接、清洁等；
高频超声（>100 kHz）用于医疗诊断、工业检测等。
Duck和Leighton提出将超声频谱分为三频带：
低频（17.8-500kHz）、中频（500kHz-100MHz）、高频（>100MHz），分别对应不同的生物效应。
人体暴露于低频超声波可通过直接接触或空气传播，其生物效应取决于传递的能量量及作用时间和幅度。
空气-组织界面反射99%超声能量，限制了超声波对人体的渗透。
为增强穿透力，医学应用中使用接触暴露技术，通过耦合介质消除气隙。
空气中超声波主要影响耳朵等外部器官。
接触暴露可非侵入性（完整皮肤表面）或侵入性（直接在组织中引起变化）。
本文关注职业暴露于低频空气超声波的效果。
Ahmadi等人提供了低强度生物效应和安全性的概述，Izadifar等人综述了医学诊断和治疗超声波的机械和生物效应。
低频空气超声广泛应用于工业、医药等领域，如清洁、焊接，
家用和医疗设备如驱虫剂、遥控器、防盗报警器、自动对焦装置等广泛应用。
- 医疗领域使用超声波进行透皮给药、牙科、眼科手术、身体塑形和溶栓[3]。
- 低频超声波设备在公共场所如火车站、酒吧等广泛应用，增加环境中超声波暴露。
- 超声波设备在工艺流程中产生高频和低频噪音，尤其在高强度下操作时。
- 低频（<40kHz）和高频（>10kHz）声音统称为超声波噪声。
- 超声波噪声主要来源于设备，但也由机器如压缩机、气动工具等产生。
- Leighton分类了人类在空气中暴露于低频超声波的三种情况。
- 第1类：设备如喷气发动机产生的超声波噪声。- 第2类：如超声波清洗过程中无意中发出的超声波。- 第3类：设备如害虫威慑器故意释放超声波。- 职业环境中常见第1和第2类暴露。- 研究目标：介绍高频和低频空气超声对职业人员的影响。- 方法：综述1948-2018年文献，通过多个数据库检索，筛选出38篇论文进行分析。这个缩写版本保留了原文的核心信息，同时简化了表述，使其更加精炼和易于理解。
1917年首次观察到超声波对生物有害，150 kHz和1 kW超声波导致鱼类死亡。20世纪40年代末，喷气发动机引入后，低频超声被认为可能影响健康，导致疲劳、头痛等症状。Allen等人发现暴露于高频声音可能导致失衡和头晕。Dickson和Watson报告工人接触喷气发动机噪音后出现不稳定和头晕。Parrack指出超声疾病多源于心身疾病，排除了低频超声的不利影响。直到20世纪50年代末才开始系统研究超声波效应。克劳福德在50年代中期引入谨慎态度，世卫组织报告实验室工作人员接触超声波后出现疲劳、消瘦、平衡问题、恶心、头痛和听力损失。进一步精简：1917年发现150 kHz超声波致鱼死亡。40年代末喷气发动机引发健康担忧，如疲劳和头痛。Allen等人发现高频声致失衡头晕。Dickson和Watson报告工人受噪音影响出现症状。Parrack认为超声疾病多心身因素，排除低频超声危害。50年代末系统研究开始，世卫组织报告实验室人员受超声波影响出现多种症状。
自那时起，低频空气超声研究主要关注职业暴露，其潜在影响分为听觉和非听觉效应。近期，公众对超声波设备（如驱虫剂、遥控器）在公共场所使用时对人体的潜在危害表示担忧。传统纯音测听（125-8000赫兹）是评估听力的黄金标准，而扩展高频测听被认为是识别早期听力损失的更敏感工具。噪声对听力的影响已得到证实，通常表现为暂时或永久阈值偏移。相比之下，超声波对听力的影响尚不明确。早期研究表明，低频空气超声可能在人体内产生可听见的亚谐波，导致听觉效应，这一现象已在豚鼠耳蜗微音电位和猪鼓膜监测中得到证实，被认为是由鼓膜非线性振幅失真引起。
与基频阶数相同。假设噪声暴露若不引起TTS，则不产生PTS。60年代研究显示低频空气超声对听觉影响不一。Acton和Carson发现16名超声波操作员暴露于高声压级设备后，听力阈值无显著影响，不支持工业超声波设备导致PTS。Knight的研究也显示18名操作员听力阈值略差，但无前庭功能异常，不支持仅由超声波暴露导致听力损失。Milkov等人指出超声波设备操作者与对照组相比无明显差异。Grigor'eva的实验表明，20 kHz、110-115 dB超声波暴露1小时对听力无重大影响，但在5 kHz音调下观察到TTS。结论：空气中超声波危害较小。
设备在10-18kHz频率下SPL为80-102dB，≥20kHz为100-116dB。研究发现，人耳对13-19kHz频率每年下降约10%，表明高频噪声更易损伤听力。Grzesik和Pluta[29]发现职业暴露于10-16kHz、80 dB的高频噪声可能导致听力损失。Macca等人测试了不同暴露水平工人的听力，发现超声噪声暴露者在9-18kHz的听力阈值更差，且5年后影响显著。Dudarewicz等人[31]也得出了相似结果。研究表明，年龄是主要预测因素，而噪声和超声暴露是次要因素，影响扩展高频听力阈值。
对90名超声波操作员进行了听力测试，包括焊工和SPL测量，以及超声波频率范围。对照组为156名暴露于类似a加权SPL工业噪声（无超声波）的受试者（约82 dB）。工业工人每日噪声暴露水平为80.6±2.9 dB，等效连续SPL在10-20kHz和25-40kHz频段分别为40-90dB和85-110dB。波兰MAI值仅35%符合超声波噪声标准，23%符合可听见噪音标准。两组在0.5-6kHz频率范围内HTL相似，但在8-12.5kHz频率范围内，暴露于超声噪声的工人HTL更高（更差）。这表明高频听力阈值差异可能由噪声频谱组成差异造成，需进一步研究。Pawlaczyk-Łuszczyńska等人研究了25名超声波焊机操作员的听力状况，发现在10–40 kHz频段内60%超过波兰MAI值。首次检查在雇佣后9.5年进行，测试间隔为0.8-7.4年，未发现显著听力障碍进展。
年轻人的听力频率上限可达20kHz，但随年龄增长而降低。Lawton研究了年龄对听力的影响，图1和图2分别展示了预期频率上限和不同年龄组的听力阈值变化。多年来，多个研究团队测量了听力阈值，但关于>20kHz的听觉感知信息有限。Henry和Fast发现大多数听众能听到高达24kHz的音调，且在14-24kHz范围内HTL增加较慢。Ashihara等人也确定了24kHz音调的听力阈值。另一项研究测量了16-30kHz纯音的听力阈值。
有些人能听到高达28 kHz、超过100 dB的声音。在28 kHz时，32只耳朵中有3只能听到30 kHz的声音。阈值频率≥24 kHz时，声压级始终>90 dB。通常认为，空气传导下人耳能听到的最高频率为40 kHz，而骨传导更有效，能感知高达95 kHz的声音。为提高超声感知研究的客观性，Fujioka等人用MEG研究了大脑对20-40 kHz低频超声波的反应，未发现响应。Hosoi等人通过骨传导测量了40 kHz音调爆发的N1m成分。Oohashi等人使用音乐和EEG/PET研究了超声波对听力的影响。Kühler等人通过听力学方法和脑成像研究了高频或超声频率声音的感知和听觉皮层激活，发现26名受试者在24.2 kHz时听力阈值急剧上升，且>21 kHz时能听到的人数骤减。脑激活通过MEG和fMRI测量。
Skillern发现，仅当超声波设备的发射声压级超过80 dB（在10-31.5 kHz的三分之一倍频程内）时，操作员才会抱怨工作相关的主观影响，并错误地认为人耳对25kHz的窄带声音敏感。阿克顿和卡森[15]分析了18名受超声波噪声影响的人（包括9名接触洗衣机的年轻女性）和7名有噪音暴露史的老年男性，发现只有听力正常的年轻女性在2-12kHz范围内抱怨疲劳、头痛、恶心和耳鸣，这些症状在暴露结束后持续数小时。当垫圈组（20 kHz[95 dB]和40 kHz[115 dB]处的谐波）减少10dB排放量时，这些影响消失。实验室实验中，受试者暴露于16-40kHz的主频噪声，只有2名听力正常的人出现耳朵饱胀和头痛，而听不见16kHz的受试者不受影响。101 dB的20 kHz超声波未造成主观影响，而78 dB的16 kHz可听高频声音则有影响。阿克顿和卡森得出结论，主观影响不是由低频超声引起的，而是由于高水平的高频声音噪声，尤其是涉及空化过程的工业超声波过程产生的副产品。
女性比男性更频繁地抱怨超声影响。老年男性工人因长期暴露于噪音和高频声波而易受听力损失，导致许多人听不见[15]。分析显示，SPL低于75 dB时，16 kHz以下频带内无主观影响，而在20 kHz以上频带内影响可达110 dB[15,22]。这些标准与斯基尔恩的研究一致，最初被建议作为暴露极限，并在后续研究中得到验证[47]。限值扩展至20 kHz频带，因为即使在110 dB以下，20 kHz频带内仍可能出现主观效果[47]。解释指出，以20kHz为中心的倍频程范围为17.6-22.5kHz，下限接近部分人群的听觉上限，可能导致低水平的主观效果。进一步研究证实了超声引起的恶心、头痛、耳鸣、疲劳等症状[48]。加拿大部队人员报告称，在超声清洗附近感到耳朵充满或受压[48]。阿克顿在1983年也证实了饱腹感、耳压和耳鸣等症状[49]。赫尔曼和鲍威尔分析了工业环境外的超声效应，如入侵者警报或超声波狗[51]。
超声波驱虫剂（20-40kHz，90.5-93dB）和驱犬器（16kHz，108dB）可能引起恼火和不适。Smith等人发现高频高音量超声波可能导致疲劳、恶心等症状。Holmberg等人的实验显示，超声波清洗器噪音对烦恼程度和不适无显著影响。Pawlaczyk-Łuszczyńska等人的研究显示，25名操作员中29.4%未报告噪音相关投诉，但有疲劳、头痛等症状。建议避免职业接触A加权SPL>70 dB的超声波设备。
Macca等人[30]研究了暴露于超声波或可听噪声工人的听力阈值（HTL）和工作相关症状（乏力、头痛等），发现除乏力、胃肠道症状和眩晕外，其他症状主要出现在噪音暴露工人中。这些工人耳鸣问题显著，且虚弱和眩晕报告更频繁。Chopra等人[33]研究了60名牙科临床医生使用超声波洁牙器的听觉和非听觉效应，发现耳鸣、耳痛、头痛、疲劳等症状，以及脉搏率增加。这些反应被认为是生理压力的缓慢但明确表现。
个体可能无意识地失去意识。研究需证实超声标尺在非听觉障碍发展中的作用[33]。公众接触高频声和低频空气超声波增多，如蚊子青少年驱蚊器[6,7]，媒体报道不适和头痛。新研究在过去几年进行[54-57]。Ueda等[54]评估了暴露于超声波（20 kHz, SPL 90-130 dB）的工人和年轻人的症状，35名参与者中，29名大学生和6名受试者（20-50岁）。只有听到信号的参与者对症状评分。年轻参与者更易识别高频声，多数给出负面评价如“不愉快”、“嘈杂”、“头痛或耳痛”。另一项调查[55]评估了25名年轻人和25名听力正常的中年人对排斥器发出的高频信号的反应，8种实验条件随机顺序，每暴露20分钟后问卷评估反应。频率分析表明：
研究表明，4-5kHz范围内的声音不会导致短期暴露的明显不良影响。然而，年轻人对12-14kHz和25-25kHz的低频声音感到不安。超声波设备的长期使用和家庭环境中的高频暴露可能比可听声音更有害，但需更多研究。Flechter等人的研究探讨了VHFS/US（13.5-20kHz，82-92dB）与1kHz参考声（高25dB）对公共场所的影响。参与者（有症状和无症状）在4次3分钟的测试中评估不适程度和焦虑水平。研究结果待进一步分析。这个缩写版本保留了原文的主要观点，同时简化了细节，使其更加精炼和简洁。
缩写内容：研究表明，在VHFS/US条件下，恶心、疼痛、头晕等症状评分较高，尤其是症状组的注意力不集中和烦恼程度。然而，生理症状如恶心、疼痛或耳鸣在任何刺激条件下均未显著影响。注意力任务表现和GSR在两种刺激条件下无差异。研究结果不能预测更高SPL或更长时间暴露的影响。Flechter等人的研究探讨了超声波是否引起不良症状（无暴露）和预期超声波存在可能引发的反安慰剂反应。这项双盲试验调查了听不见超声波对公众SPL的影响，涉及有症状（N=8）和无症状（N=32）的参与者。超声刺激为20分钟20kHz音调，SPL为84dB，低于参与者检测阈值15dB。研究未发现超声波引发恶心、疼痛等主观症状的证据。
耳朵症状包括听力饱满、头痛、头晕、焦虑和疲劳，但仅显示轻微反安慰剂效应。
案例研究显示，自我报告敏感性高的个体对超声波更敏感。
Flechter等人的研究指出，一些主观症状未重现，可能与超声刺激的强度、持续时间或反安慰剂效应有关。
研究结果不能预测个人对可听声音的反应，尤其是高SPL、长持续时间或不同频率的声音。
20kHz超声波和84dB声压级可能被许多人听到，尤其在年轻人中。
热效应和声空化是低频空气超声非听觉效应的可能机制。
超声波能量衰减导致组织吸收并转化为热能，其重要性随频率增加而增加。
声空化受频率、强度、暴露时间和空化核影响，降低频率降低瞬态空化阈值并影响核大小。
空化现象通常在低频超声波下不发生。Neppiras指出，190 dB的低频超声不会导致气蚀。早期研究发现，空气超声对哺乳动物和昆虫的影响主要为加热效应。例如，Allen等人发现昆虫和老鼠在160-165 dB的20kHz超声下暴露10秒至3分钟会死亡。无毛小鼠在155 dB下体温升高，显示毛皮对能量吸收的作用。人体皮肤组织因声阻抗不匹配而阻挡超声波能量渗透，吸收率随频率增加而降低。Parrack发现，剃毛大鼠的吸收系数是人类的200倍，表明动物毛皮有助于声阻抗匹配。小型实验动物与人类生理差异大，因此不能直接推断影响。1948年报告了超声波对人体热效应，如手部烧伤和局部加热导致的疼痛性发热。工业研究中，暴露于超声波的工人出现生理变化如白内障。长时间暴露于95-130 dB的10-54kHz超声波的小鼠出现轻度生物效应。接触超声波设备的工人报告神经兴奋性增加、记忆力问题等。早期研究显示超声波可能引起听觉和非听觉效应，包括疲劳、恶心等症状。但这些研究样本量小、方法有限、缺乏统计支持。低频空气超声被认为会引起听觉和非听觉效应，但确切影响难以确定。WHO指出暴露于<120 dB的超声波可能导致永久性听力损失。Grzesik和Pluta发现操作10-20kHz超声设备的工人高频听力损失进展为1dB/年。新研究表明长期接触高频听力测试的受试者与未接触噪声者相比无显著差异。暴露于低频超声可能导致恶心、头痛等症状，但症状类型和严重程度因人而异。这些研究未提供症状患病率统计数据。后续研究中只有部分工作人员报告主观症状。目前证据不足以表明公共场所的超声设备会引发主观症状如恶心、头痛等。一些人能感知>16-20kHz的声音，但机制不明。现行法规对低频空气超声的研究有限。总之，自20世纪60年代以来对低频空气超声的研究较少，需要进一步研究以得出确切结论，并更新法规以适应日益广泛的“纯”超声波设备使用情况。