微波技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用.ppt

1、微波技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用作者：* * *、微波生物學(xué)的原理、特點(diǎn)和案例微波診斷微波治療的主要方面現(xiàn)代微波治療對(duì)人體的危害和保護(hù)，微波生物學(xué)隨著微波技術(shù)的迅速發(fā)展，其在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用越來(lái)越普遍，近年來(lái)，微波技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，形成微波生物學(xué)，微波為許多疾病的治療提供了新的思路和方法。那么，為什么微波可以治療疾病呢？微波作為毫米波的一種，不僅具有毫米波的共同特性，還具有一些不同于其他毫米波的獨(dú)特特性。正是這些獨(dú)特的特性使微波能夠應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，并對(duì)人類的生命和健康做出巨大貢獻(xiàn)。微波的主要特征是向光性、滲透性和非電離性。1.與較低頻率的無(wú)線電波相比，類似光的微波可以像光一樣傳播和集中。2.當(dāng)微波照

2、射介質(zhì)時(shí)，穿透比紅外線更容易穿透物質(zhì)；當(dāng)非電離微波的量子能量與物質(zhì)相互作用時(shí)，它不會(huì)改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(只改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。短波超短波屬于電磁波，但與微波相比，由于其頻率大大降低，其臨床效果大不相同。人體血液、淋巴液和腦脊液對(duì)微波有特殊的吸收作用。例如，在短波超短波電極的作用下，脂肪與肌肉的升溫比例約為9: 1，人體皮下有一層脂肪。脂肪吸收電磁能量并產(chǎn)生過(guò)多的熱量，這將不可避免地阻礙電磁能量在深層組織中的功能。然而，微波對(duì)人體脂肪和肌肉產(chǎn)生的熱量之比接近1: 1，因此微波的熱效應(yīng)更加均勻，在肌肉層較深的部位仍有明顯的熱效應(yīng)。微波生物臨床治療的機(jī)理是，微波熱效應(yīng)人體組織是由各種有機(jī)和無(wú)機(jī)化合

3、物組成的，這些物質(zhì)可以具有不同的電學(xué)特性，如人體內(nèi)的鈉、鉀、鈣、碘、鐵等無(wú)機(jī)離子，它們?cè)谖⒉姶艌?chǎng)中被吸引和排斥，形成電場(chǎng)方向的振動(dòng)，而振動(dòng)過(guò)程中離子之間的摩擦和周圍介質(zhì)之間的摩擦產(chǎn)生熱量。人體的膠體組織原本不顯示電，但一些膠體粒子在吸收周圍離子時(shí)也會(huì)顯示電，形成帶電膠體。這些物質(zhì)在微波場(chǎng)的作用下也會(huì)產(chǎn)生類似離子的摩擦碰撞運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。人體組織中的肌肉、脂肪、蛋白質(zhì)、內(nèi)臟、血液、淋巴等都是電的電介質(zhì)。它們含有大量的水。水是一種極性分子。水分子的正負(fù)作用中心重合，通常不顯示電特性。在微波電磁場(chǎng)下，水分子被極化，水分子的正負(fù)作用中心不重合。電偶極子根據(jù)高頻場(chǎng)的瞬時(shí)場(chǎng)的方向形成和重新排列，從而

4、電偶極子急劇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱。微波的非熱效應(yīng)微波對(duì)人體組織的非熱效應(yīng)除熱效應(yīng)外，還存在非熱效應(yīng)。例如，帶電粒子如人乳脂肪和紅細(xì)胞在微波場(chǎng)的作用下沿電力線分布排列成珠。這些現(xiàn)象也可以在不產(chǎn)生熱的電場(chǎng)強(qiáng)度下發(fā)生，這反映了在臨床醫(yī)學(xué)中有特定的療效。顯然，這種療效與熱效應(yīng)無(wú)關(guān)。大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，不管微波場(chǎng)中離子、帶電膠體或偶極子的振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，還是微波場(chǎng)中帶電粒子產(chǎn)生的非熱效應(yīng)(電磁振蕩效應(yīng))，人體組織的物理和化學(xué)反應(yīng)特性都可以改變，從而產(chǎn)生臨床治療效果。微波理療將微波能量集中在患病組織上，并被人體軟組織吸收。由于微波是一種高頻電磁場(chǎng)，它能穿透人體組織，所以它能穿透人體組織動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、病理

5、分析和大量臨床驗(yàn)證表明，微波在傷口愈合和軟組織損傷等臨床治療中具有消炎、鎮(zhèn)痛和促進(jìn)水腫液吸收的作用。由于微波對(duì)微生物細(xì)菌有殺滅作用，在傷口愈合治療中具有降低感染率的作用，從而使傷口更好地避免細(xì)菌感染，愈合更快。目前，已經(jīng)獲得了人體組織的介電特性以及不同頻率下各種組織和器官的介電常數(shù)和損耗。當(dāng)組織患病時(shí)，其形狀或結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。用微波技術(shù)測(cè)量介電特性的這些變化可以作為診斷疾病的基礎(chǔ)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，微波用于診斷肺氣腫和肺水腫。利用微波熱成像診斷腫瘤，利用相關(guān)輻射計(jì)診斷腫瘤并確定其位置；微波共振吸收法診斷腫瘤：利用微波核磁共振和順磁性共振來(lái)診斷腫瘤或其他疾病，尤其是近年來(lái)發(fā)展迅速的核磁共振成像，正逐

6、步取代x光、CT等。隨著微波技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的疾病將通過(guò)微波來(lái)診斷。微波診斷是微波醫(yī)學(xué)應(yīng)用的主要內(nèi)容之一，包括主動(dòng)診斷和被動(dòng)診斷。主動(dòng)診斷法，這種診斷法是利用人體測(cè)量診斷后的微波輻射的人工微波源輻射。人體組織或器官的病理變化將導(dǎo)致其介電特性的變化，從而導(dǎo)致微波向組織或器官傳輸特性的變化。人們可以通過(guò)微波的反射或透射獲得有關(guān)病變的醫(yī)學(xué)信息。例如，微波心電圖儀和重病微波呼吸檢測(cè)儀都是主動(dòng)微波診斷儀器。被動(dòng)診斷法，這種方法是利用人體本身的微波輻射來(lái)診斷疾病，因?yàn)闆](méi)有必要添加人工微波輻射源，所以稱為被動(dòng)診斷法，也稱為被動(dòng)測(cè)定法。利用人體熱輻射的微波波段獲得熱像圖來(lái)診斷疾病的方法是一種被動(dòng)診斷方法。

7、目前，微波熱像圖主要用于獲取人體表面的微波熱像圖，它可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)一些紅外熱像圖無(wú)法發(fā)現(xiàn)的疾病。微波療法，使用微波來(lái)治療疾病始于20世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)80年代得到了廣泛應(yīng)用。微波治療疾病的原理相對(duì)復(fù)雜，仍在研究中。目前國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，微波治療疾病主要是通過(guò)熱效應(yīng)和生物效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。人體成分的微波熱效應(yīng)主要是碳水化合物，碳水化合物分子是極性分子，極性分子在微波場(chǎng)的作用下，隨著微波頻率改變其極性。改變其極性的頻率與微波相同，其振幅與微波強(qiáng)度成正比。由于極性分子的磁阻，微波能量被消耗以產(chǎn)生熱量，用于達(dá)到治療疾病的目的。這是微波治療的熱效應(yīng)。所謂微波非熱效應(yīng)的非熱處理是指通過(guò)輻射產(chǎn)生的生物效應(yīng)

8、，用弱電磁波照射人體相關(guān)部位來(lái)治療疾病。大量的現(xiàn)實(shí)生活和實(shí)驗(yàn)證明，微波可以在人體內(nèi)產(chǎn)生生物效應(yīng)。例如，用頻率為2450兆赫、功率密度為5毫瓦/厘米的微波照射人體穴位，被照射的歐洲穴位會(huì)有針灸的感覺(jué)，用這種強(qiáng)度的微波照射涌泉穴，全身會(huì)感到舒服，但不會(huì)有干熱。當(dāng)相關(guān)穴位受到頻率為35千兆赫和70毫瓦的毫米波照射時(shí)，白細(xì)胞會(huì)增加?？梢钥闯?，微波的非熱效應(yīng)是存在的。一些外國(guó)專家認(rèn)為，微波輻射之所以能產(chǎn)生微波的生物效應(yīng)，是因?yàn)槿梭w的各種組織都有自然頻率。當(dāng)微波頻率與某一組織的固有頻率相同時(shí)，該組織的振動(dòng)頻率降低，微波治療采用高頻局部輻射，在微波功率輸出小的情況下可以達(dá)到預(yù)期的治療效果。微波對(duì)人體組織的熱

9、效應(yīng)高，穿透力強(qiáng)，內(nèi)外同時(shí)發(fā)熱。微波在人體組織中產(chǎn)生熱量，最高可達(dá)5-8厘米。它能穿透身體表面覆蓋物，如衣服和石膏，并達(dá)到促進(jìn)血液循環(huán)，吸水和新的肉芽生長(zhǎng)的焦點(diǎn)。本發(fā)明體表型散熱器便于定位(體表的各個(gè)部位)，不受患者坐臥的影響，使用起來(lái)更加舒適，操作也更加簡(jiǎn)單。微波治療的特點(diǎn)，治療效果好，微波治療的應(yīng)用范圍廣，它可以治療多種疾病，無(wú)痛苦，無(wú)創(chuàng)傷，在治療中無(wú)副作用和不良反應(yīng)，具有消炎、活血、止痛的作用。強(qiáng)透微波療法具有很強(qiáng)的穿透力，無(wú)需脫衣服即可治療，因此即使用于治療人體尷尬部位，也無(wú)需回避，可緩解休閑娛樂(lè)中的痛苦。微波在脂肪和肌肉中產(chǎn)生的熱量之比接近1(在電極的作用下，脂肪溫升與短波和超短波引

10、起的肌肉溫升之比約為9: 1)，即微波熱效應(yīng)相對(duì)均勻，即使在肌肉層較深的部分，仍然存在顯著的熱效應(yīng)。因此，即使在疾病較深的部位也能取得較好的療效。微波治療儀微波治療是一種常見(jiàn)的炎癥，通常由人體某些部位的損傷、感染或血液循環(huán)不良引起。當(dāng)微波照射患病部位時(shí)，患病組織迅速升溫，人體具有自我保護(hù)功能。當(dāng)某一部位溫度升高時(shí)，血液循環(huán)加快，患部血壓升高，從而打開(kāi)患部堵塞、狹窄的血管，增加患部營(yíng)養(yǎng)，改善血液循環(huán)狀況，逐漸消除炎癥。疫區(qū)發(fā)熱可殺死病原菌和病毒，這也是療效高的原因之一。創(chuàng)傷性出血的微波治療當(dāng)微波照射在傷口外的血液上時(shí)，血液吸收微波能量產(chǎn)生熱量。血液中的水分迅速蒸發(fā)，血液立即變稠凝固，從而堵塞傷口

11、，達(dá)到止血的效果。在微波熱效應(yīng)和極性分子高速極性轉(zhuǎn)換的作用下，細(xì)菌(如大腸桿菌、葡萄球菌、霉菌等。)將被殺死，從而達(dá)到殺菌消毒的效果，防止傷口感染，特別是最有效地預(yù)防破傷風(fēng)。人體的微波輻射不僅具有熱效應(yīng)，還會(huì)產(chǎn)生生物效應(yīng)，為傷口提供充足的營(yíng)養(yǎng)，從而加速傷口愈合。內(nèi)傷淤血的微波治療當(dāng)人體內(nèi)部形成淤血時(shí)，血管會(huì)被堵塞。當(dāng)微波被照射時(shí)，被血凝塊吸收的能量形成局部溫度升高，因?yàn)轶w內(nèi)的水不容易蒸發(fā)，血凝塊被稀釋，同時(shí)，由于人體自身的保護(hù)作用，大量血液被供應(yīng)到病變部位，從而打開(kāi)被血凝塊堵塞的血管，因?yàn)檠汗?yīng)變得平滑，血凝塊被組織吸收。微波熱療也可用于純粹的物理治療，微波熱療可打開(kāi)被食管腫瘤阻塞的食管，還

12、可切除腸道、子宮息肉等。其治療原理是將雙極輻射體送至患部進(jìn)行瞬間放電以固化病變組織。這種治療方法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)微波的皮膚效應(yīng)，將病變組織從表面向內(nèi)部燒傷，從而達(dá)到目的。國(guó)內(nèi)外對(duì)腫瘤微波加熱治療的大量醫(yī)學(xué)研究表明，腫瘤細(xì)胞不僅在42.5-45的溫度下枯萎死亡，而且在腫瘤組織中血液循環(huán)不良，這對(duì)微波治療非常有利。因?yàn)槲⒉ㄊ沁x擇性加熱的，也就是說(shuō)，當(dāng)從體外用微波輻射器照射體內(nèi)的腫瘤時(shí)，被照射的h現(xiàn)代微波治療的主要方面，微波透熱療法由于微波的熱效應(yīng)，可以加速血液循環(huán)，刺激器官功能，促進(jìn)新陳代謝，從而促進(jìn)組織再生，達(dá)到消炎、止痛和解痙的效果。根據(jù)微波的這一特性，人們用微波治療儀治療肌肉勞損、關(guān)節(jié)痛和各種炎

13、癥取得了良好的效果。微波熱療的另一個(gè)方面是腫瘤的微波治療。腫瘤組織的含水量高于正常組織，因此微波對(duì)腫瘤組織的加熱效果更顯著，且腫瘤組織的耐熱性較差，通常42 44能抑制腫瘤生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致腫瘤死亡。因此，我們可以利用微波的熱效應(yīng)將腫瘤局部加熱到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)或?qū)е滤劳龅臏囟确秶瑥亩委煱┌Y?，F(xiàn)代微波技術(shù)、微波針灸技術(shù)和中醫(yī)針灸技術(shù)相結(jié)合，形成了微波針灸治療方法。該方法利用聚焦微波束照射和刺激相關(guān)穴位，達(dá)到治療目的。微波照射穴位時(shí)，由于熱效應(yīng)，穴位溫度升高，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，微波通過(guò)經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)，刺激通過(guò)生物電磁效應(yīng)以波的形式在體內(nèi)傳遞，因此微波針灸所誘發(fā)的刺激不局

14、限于局部照射區(qū)域。微波針灸操作簡(jiǎn)單，針感明顯持久，患者無(wú)痛苦。外科手術(shù)中的微波手術(shù)刀，利用微波能量切割組織的裝置叫做微波手術(shù)刀。微波的熱效應(yīng)可以提高切口附近的組織溫度，直到血液凝固。采用微波手術(shù)，切口無(wú)需縫合，可減少出血量，縮短手術(shù)時(shí)間。微波對(duì)人體的危害及防護(hù)。當(dāng)微波照射人體時(shí)，它被組織吸收并產(chǎn)生熱量。人體吸收的微波功率越大，溫度上升得越高。當(dāng)溫度超過(guò)一定閾值時(shí)，就會(huì)對(duì)人體造成傷害。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在高頻和高功率微波的作用下，它不僅會(huì)灼傷皮膚，還會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙和交感神經(jīng)緊張或失衡。此外，微波很容易灼傷眼睛，因?yàn)檠劬Φ牟Ａw中沒(méi)有血管，熱量也不容易消散。雖然微波會(huì)對(duì)人體造成傷害，但只要你注意以下幾點(diǎn)，就沒(méi)有必要害怕微波治療。1、只要它長(zhǎng)時(shí)間不在低強(qiáng)度微波場(chǎng)中，或者脫離強(qiáng)微波場(chǎng)，就不會(huì)造成不可逆的損害。2.微波療法是局部照射。正常組織局部照射產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò)血液循環(huán)迅速散發(fā)到體外，不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。3、微波損傷人