超声的生物学效应会促使细胞膜的通透性及其结构的改变，其作用机制一般认为是空化效应。 本文首先实验研究了20kHz的连续的超声对有核(鸡血)和无核(人血)的血红细胞的通透性影响，讨论了超声作用时间和作用强度与增强细胞膜通透性的关系。结果表明超声导致细胞和膜蛋白上分子的破坏是能量累积的结果，随着超声波作用时间的延长，辐射声功率的增大，红细胞的溶血程度增大，细胞膜的通透性增强。 进一步实验上研究了1.17MHz的连续超声波作用下，人及鸡的血红细胞的溶血率、渗透脆性及膜脂过氧化水平的变化。结果表明，在声压较低时，流体间的剪切张力使得红细胞的溶血率、渗透脆性、脂质过氧化水平随作用时间及作用强度增加缓慢增长：但当声压超过空化阈值时，红细胞的溶血率随作用时间及作用强度的增加而显著增大，直至血红素完全释放细胞完全破裂；鸡红细胞的空化阈值明显高于人红细细胞，空化阈值不仅与声学参数有关，还与细胞体积和结构有关。 最后，从数值和实验上研究了超声造影剂对人红细胞膜通透性的影响。以单气泡造影剂为模型，数值上研究了造影剂本身参数(半径大小、膜的厚度、密度等)和脉冲超声参数(频率、声压等)对气泡振动规律以及破碎机制的影响；同时，实验上研究了余弦脉冲的作用下超声造影剂对人红细胞膜的作用。结果表明，超声造影剂可使红细胞膜的通透性显著增强，并且随着脉冲照射持续时间、声压幅值、脉冲重复频率、脉冲宽度、造影剂浓度等参数的增大，红细胞膜的通透性也总体上呈增大趋势。 本文的工作将有助于促进超声在药物传递及基因治疗中的应用。