微波技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

關(guān)于微波技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波生物學(xué)微波診斷微波治療的機(jī)理﹑特點及案例現(xiàn)代微波治療的主要方面微波對人體的危害與防護(hù)第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波生物學(xué)

隨著微波技術(shù)的快速發(fā)展，其在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用越來越普遍，近些年來，微波技術(shù)又被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面，形成了微波生物學(xué)，微波為許多疾病的治療提供了新的理念和方式。那么，微波為什么可以治療疾病呢？第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波作為毫米波的一種，除了具有毫米波的共有特性外，還有一些區(qū)別于其他毫米波的獨特性質(zhì)，正是這些獨特的性質(zhì)才使微波能夠被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，為人類的生命健康做出巨大貢獻(xiàn)。微波的主要特點是它的似光性、穿透性和非電離性。

1.似光性——微波與頻率較低的無線電波相比，更能像光線一樣地傳播和集中；

2.穿透性——與紅外線相比，微波照射介質(zhì)時更容易深入物質(zhì)內(nèi)部；

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3.非電離性——微波的量子能量與物質(zhì)相互作用時，不改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（只改變其運(yùn)動狀態(tài)）。短波超短波同屬電磁波，但與微波相比，由于頻率大幅度降低，臨床效果差別很大。人體的血液、淋巴液、腦脊髓液等對微波都有特殊的吸收作用。如短波超短波在電極作用下，脂肪與肌肉的溫升之比約為9比1，而人體皮下都有一層脂肪，脂肪吸收電磁能產(chǎn)熱過多，勢必妨礙電磁能在深部組織的作用。而微波作用于人體脂肪和肌肉的產(chǎn)熱之比接近于1比1，因此微波的熱效應(yīng)更均勻，在較深部位肌層內(nèi)仍有顯著的熱效應(yīng)。第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波生物學(xué)臨床治療機(jī)理

微波熱效應(yīng)

人體組織是由各種有機(jī)與無機(jī)化合物組成的，這些物質(zhì)在電學(xué)上可具有不同的特性，例如人體內(nèi)鈉、鉀、鈣、碘、鐵等多種無機(jī)離子，它們在微波電磁場中忽而被吸引，忽而被排斥，形成電場方向的振動，振動時離子間的互相摩擦以及和周圍媒質(zhì)間的摩擦產(chǎn)生了熱。人體膠體組織本來并不顯電性，但部分膠體顆粒吸附周圍的離子也會呈現(xiàn)電性，形成帶電的膠體，這些物質(zhì)在微波場作用下亦產(chǎn)生類似離子的摩擦碰撞運(yùn)動，從而產(chǎn)生熱。第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

人體組織中的肌肉、脂肪、蛋白、內(nèi)臟、血液、淋巴液等在電學(xué)上均屬電介質(zhì)，它們含有大量水分，水是極性分子，水分子所帶的正電和負(fù)電作用中心重合，通常情況下不呈現(xiàn)電特性。在微波電磁場下水分子極化，水分子中正電和負(fù)電作用中心不重合。形成電學(xué)中的電偶極子并按高頻場瞬間場的方向重新排列，使之發(fā)生急劇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱。微波非熱效應(yīng)

微波作用于人體組織除熱效應(yīng)外還存在著非熱效應(yīng)，例如人體乳脂、紅細(xì)胞等帶電顆粒在微波場作用下沿電力線分布排列成串珠狀，這些現(xiàn)象在不引起熱的電場強(qiáng)度下亦可發(fā)生，反映在臨床醫(yī)學(xué)上有特定療效，顯然這種療效與熱效應(yīng)無關(guān)。第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

大量科學(xué)實驗表明，不論離子、帶電膠體或偶極子在微波場中所作振動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的熱效應(yīng)，或帶電顆粒在微波場下產(chǎn)生的非熱效應(yīng)（電磁振蕩效應(yīng)），都可以改變?nèi)梭w組織的理化反應(yīng)特性產(chǎn)生臨床的治療效果。微波理療是將微波能集中照射到病變組織部位，被人體軟組織吸收。由于微波是高頻電磁場，它可以穿透入人體組織內(nèi)部，因此這種生物效應(yīng)不僅局限在人體表皮產(chǎn)生，而在被照射到的全部組織上從表皮到深部同時產(chǎn)生上述微波生物效應(yīng)，表現(xiàn)出局部組織溫度上升，導(dǎo)致促進(jìn)機(jī)體血液循環(huán)、增強(qiáng)新陳代謝、提高免疫功能和改善局部營養(yǎng)等一系列生物學(xué)作用

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除此之外，在傷口愈合治療中，微波可加速傷口部位新鮮肉芽組織生長，提高組織再生能力。通過動物實驗、病理分析及大量臨床驗證表明，微波在促進(jìn)傷口愈合、軟組織損傷等臨床治療中有消炎、緩解疼痛和促進(jìn)水腫液吸收等作用。由于微波對微生物細(xì)菌有殺傷作用，因此其在外傷傷口愈合治療中有降低感染率的效果，從而使外傷傷口能夠更好地避免細(xì)菌感染，以更快地愈合。

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微波診斷

目前已經(jīng)得到了人體組織的介電特性及各種組織器官在不同頻率下的介電常數(shù)、介電損耗。當(dāng)組織病變時，其形態(tài)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，用微波技術(shù)測量這些介電特性的變化可用作診斷疾病的基礎(chǔ)。據(jù)文獻(xiàn)報道的有：微波診斷肺氣腫、肺水腫；用微波熱象法診斷腫瘤，用相關(guān)式輻射計診斷腫瘤并確定其位置；用微波共振吸收診斷腫瘤；用微波核磁共振、順磁共振診斷腫瘤或其他疾病，尤其是近年來迅速發(fā)展的核磁共振成像技術(shù)（NMR）正在逐步取代X射線、CT等。隨著微波技術(shù)的發(fā)展，微波診斷的病癥將越來越多。微波診斷是微波在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的主要內(nèi)容之一，包括有源診斷和無源診斷兩大類型。

第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四有源診斷法

這種診斷方法是利用人工微波源輻射的微波照射人體后進(jìn)行測量診斷的。人體組織或器官的病變將導(dǎo)致其介電特性發(fā)生改變，從而使射向組織或器官的微波傳輸特性隨之發(fā)生變化。人們可通過微波的反射或透射情況來獲得有關(guān)病變的醫(yī)學(xué)信息。例如微波心圖儀、重病微波呼吸檢測儀等均屬有源微波診斷儀器。第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四無源診斷法

這種方法是利用人體本身輻射的微波來進(jìn)行疾病的診斷，因不需要外加人工微波輻射源，故稱無源診斷法，亦稱被動測定法。利用人體熱輻射的微波波段獲取熱象圖來診斷疾病的方法就是一種無源診斷法。目前的微波熱象儀主要用來獲取人體體表的微波熱象圖，利用它可發(fā)現(xiàn)紅外熱象儀所不能發(fā)現(xiàn)的某些疾病。第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波治療

利用微波治療疾病起始于20世紀(jì)60年代，80年代已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。微波治療疾病的原理比較復(fù)雜，目前仍在對其進(jìn)行研究。國內(nèi)外現(xiàn)階段研究結(jié)果表明，微波治療疾病主要是通過熱效應(yīng)和生物效應(yīng)來實現(xiàn)的。

第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波熱效應(yīng)

人體的組成成分大部分是碳水化合物，碳水化合物的分子都是極性分子，極性分子在微波場的作用下，隨微波頻率改變其極性。改變其極性的頻率與微波頻率相同，其振幅與微波的強(qiáng)度成正比。由于極性分子存在磁阻，從而消耗微波能量而生熱，利用這些熱量達(dá)到治病的目的，這就是微波治療的熱效應(yīng)。

第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波非熱效應(yīng)

所謂非熱治療，就是用強(qiáng)度微弱的電磁波照射人體的有關(guān)部位，通過由照射所產(chǎn)生的生物效應(yīng)達(dá)到治療疾病目的的治療方法。大量生活現(xiàn)實和實驗證明微波會引起人體生物效應(yīng)。例如，用頻率為2450MHz、功率密度為5mW/cm的微波照射人體穴位時，被照歐穴位處就會酸沉似針灸的感覺，用這一強(qiáng)度的微波照射涌泉穴時，就會有全身舒適的感覺，但無燥熱感。用頻率為35GHz、70mW的毫米波照射有關(guān)穴位時就會增加白血球等，可見微波的非熱效應(yīng)是存在的。第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

國外有些專家認(rèn)為，微波照射人體之所以會產(chǎn)生微波生物效應(yīng)，是因為人體各種組織都有固有頻率，當(dāng)微波頻率與某組織的固有頻率相同時，該組織產(chǎn)生諧振，從而吸收能量。當(dāng)該組織吸收的能量超過某一閾值時，就會引起生物效應(yīng)。非熱效應(yīng)多用于人體內(nèi)分泌失調(diào)和某一系統(tǒng)失調(diào)疾病的治療，它的治療原理與我國的針灸治療原理相似，但用微波非熱治療時病人沒有任何痛苦，更無任何副作用。第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波治療采用高頻率局部輻射，在較小的微波功率輸出條件下，即可達(dá)到預(yù)期的治療效果。微波對人體組織的熱效應(yīng)效率高、穿透力強(qiáng)、具有內(nèi)外同時產(chǎn)生熱的優(yōu)點。微波在人體組織內(nèi)產(chǎn)生熱量，作用可達(dá)5--8厘米，可穿透衣物和石膏等體表覆蓋物，直達(dá)病灶部位促進(jìn)血液循環(huán)、水中吸收和新肉芽生長。體表式輻射器便于擺位（人體表的各部位），不受患者坐、臥影響，從而讓患者使用感覺更舒適、操作更簡單。

微波治療的特點第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四治療效果好

微波治療適用范圍廣，其可以治療多種疾病，治療中無痛苦、無創(chuàng)傷、無副作用和不良反應(yīng)，具有消炎、活血、止痛之功效。

穿透力強(qiáng)

微波治療具有很強(qiáng)的穿透力，不需要除去衣物即可治療，因此即使是人體尷尬部位治療也不需要它以回避，可以在休閑和娛樂中解除病痛。

第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四對人體組織的熱效應(yīng)效率高

微波在脂肪與肌肉產(chǎn)生熱的比例接近1（短波和超短波在電極作用下脂肪溫升與肌肉溫升至比約為9比1），即微波熱效應(yīng)比較均勻，即使在較深部位肌肉層仍有顯著熱效應(yīng)。因而，即使較深部位病癥也可達(dá)到較好的療效

。微波治療儀第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

利用微波治療的常見案例微波治療炎癥

炎癥往往是由于人體某一部分受傷，受感染或血液循環(huán)不良而產(chǎn)生的病變。當(dāng)微波照射到病變部位時，病變組織迅速升溫，人體有一種自身保護(hù)功能，當(dāng)某一局部溫度升高時，就會加快血液循環(huán)，增加患部血壓，從而打通患部被堵塞和變窄的血管，同時增加患部的營養(yǎng)，改善血液循環(huán)條件，使炎癥逐漸消失。患部發(fā)熱可以殺死致病細(xì)菌和病毒，這也是取得高療效的原因之一。第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波治療外傷出血

當(dāng)微波照射到留在傷口外的血液上時，血液吸收微波能生熱。血液中的水分迅速蒸發(fā)，血液立時變粘稠并凝固，從而堵塞傷口，達(dá)到止血效果。在微波的熱效應(yīng)和使極性分子高速轉(zhuǎn)換極性的作用下，病菌（如大腸桿菌、葡萄球菌、霉菌等）會被殺死，從而達(dá)到殺菌消毒的作用，使傷口不至于受感染，尤其對破傷風(fēng)的預(yù)防最為有效。微波照射人體不但有熱效應(yīng)，同時產(chǎn)生的生物效用還能夠給傷口提供足夠的養(yǎng)分，從而加快傷口愈合。第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波治療內(nèi)傷淤血

當(dāng)人體內(nèi)部形成淤血時，血管就會被堵塞。當(dāng)微波照射上后，淤血吸收能量形成局部升溫，因體內(nèi)水分不易蒸發(fā)，血塊被稀釋，同時由于人體自身的保護(hù)作用，對病變位置大量供血，從而打通被淤血堵塞的血管，因為供血變流暢，淤血被組織吸收。

第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波熱療還可用于純物理性治療

微波熱療可打通因食道腫瘤而堵塞的食管，還可切除腸道、子宮息肉等。治療原理是將雙極輻射器送到患部，進(jìn)行瞬時放電，把病變組織固化。這個治療方法的實質(zhì)是通過微波的趨膚效應(yīng)，把病變組織從表面逐步像內(nèi)燒死，從而達(dá)到目的。第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波加熱治療腫瘤

國內(nèi)外大量醫(yī)學(xué)研究表明，腫瘤細(xì)胞不但在42.5～45攝氏度的溫度環(huán)境下就會萎縮以致死亡，而且腫瘤組織內(nèi)的血液循環(huán)不暢，這對于用微波治療非常有利。因為微波有選擇加熱性，也就是從體外用微波輻射器照射體內(nèi)腫瘤時，被照射的健康組織因血液循環(huán)正常不會快速升溫，而腫瘤部分的溫度則很快地升到治療溫度，再用微第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四波輻射計測量出患部的溫度，用它自動控制微波源的輸出功率，從而就可使患部在整個治療過程中溫度保持在42.5~45攝氏度的溫度范圍內(nèi)，這樣不僅能夠治療腫瘤，而且也能夠抱枕過正常細(xì)胞不被破壞。第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

現(xiàn)代微波治療的主要方面微波透熱治療

由于微波的熱效應(yīng)能使血液循環(huán)加速，刺激器官功能，促進(jìn)新陳代謝，因而能促使組織再生，起到消炎止痛、解痙的功效。人們根據(jù)微波的這種特點，利用微波治療儀治療肌肉勞損、關(guān)節(jié)疼痛、各種炎癥等取得了良好的效果。作為微波熱療的另一方面是微波治療腫瘤。腫瘤組織比正常組織含水量告，因此腫瘤組織中微波熱效應(yīng)更為顯著，而腫瘤組織耐熱性又較差，通常42～44℃即可抑制腫瘤生長甚至使腫瘤死亡。因此，我們可利用微波的熱效應(yīng)使腫瘤處局部升溫到抑制腫瘤細(xì)胞生長或?qū)е滤劳龅臏囟确秶靡灾委煱┌Y。第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波針灸

現(xiàn)代微波技術(shù)與傳統(tǒng)的中醫(yī)針灸技術(shù)相結(jié)合形成了微波針灸治療方法。此方法用聚焦的微波束照射刺激有關(guān)穴位，達(dá)到治療目的。當(dāng)微波照射穴位時，由于熱效應(yīng)，穴位溫度升高，其熱量沿經(jīng)絡(luò)傳遞，產(chǎn)生溫針效應(yīng)和溫補(bǔ)效應(yīng)。另一方面，微波沿經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)，通過生物電磁效應(yīng)使刺激作用以波動形式在體內(nèi)傳播，因此微波針灸所誘導(dǎo)的刺激作用并不局限于局部照射區(qū)域。微波針灸操作簡單，針感明顯而持久，病人無痛苦。第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四微波手術(shù)刀

在外科手術(shù)中，利用微波的能量切開組織的裝置稱為微波手術(shù)刀。微波的熱效應(yīng)可使切口附近的組織溫度升高直至血液凝固。利用微波手術(shù)，切口無需縫合，可減少失血并縮短手術(shù)時間。第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

微波對人體的危害與防護(hù)

微波照射人體時，被組織吸收而發(fā)熱，人體吸收的微波功率越大，溫度升得也越高，當(dāng)溫度超過某一門限時則會造成對人體的危害。動物試驗表明，在高頻