腫瘤熱療技術(shù)

微波腫瘤熱療技術(shù)XXXX醫(yī)院腫瘤科XXX一.微波的物理特性

在電磁輻射的頻譜中，微波是指頻率范圍為300MHz~300GHz、相應(yīng)波長為1m~1mm范圍的電磁波。

根據(jù)公式：V=λf

頻率越高，波長越短。

醫(yī)學(xué)臨床上通常所說的2450、915微波機就是指其工作頻率為2450MHz和915MHz的設(shè)備。微波的傳輸特性

微波不論在空氣中或在其他介質(zhì)中傳輸過程中，其能量將逐漸衰減；在不同介質(zhì)中衰減程度不同。

穿透深度：電磁波從介質(zhì)表面向介質(zhì)內(nèi)部傳輸時，其振幅衰減到表面值的1/e（即為表面值的36.9%）所經(jīng)過的一段距離d。

不同頻率的微波在高水容量組織

（肌肉、皮膚）中的傳輸特性

頻率（MHz）波長（cm）穿透深度（cm）

空氣/組織

43369.3/8.763.57

91532.8/4.463.04

245012.2/1.761.7

58005.17/0.7750.72

100003/0.4640.343

不同頻率的微波在低水容量組織

（脂肪、骨骼）中的傳輸特性

頻率（MHz）波長（cm）穿透深度（cm）空氣/組織

43369.3/28.826.2

91532.8/13.717.7

245012.2/5.2111.2

58005.17/2.295.24

100003/1.413.39二.微波的熱效應(yīng)

微波熱效應(yīng)

是指微波能量照射人體的全身或局部后，人體的全身或局部，人體組織吸收微波能量后發(fā)熱，超過人體體溫的調(diào)節(jié)能力，產(chǎn)生體溫升高，由此而引起的變化稱之為微波熱效應(yīng)。

微波產(chǎn)熱的原理

人體組織由各種極性分子組成，在細胞內(nèi)及血液中含有各種不同帶電粒子。在交變的微波場（電磁波場）下，這些極性分子和帶電粒子隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動、振動和位移，這個過程中會發(fā)生相互之間的摩擦和碰撞而產(chǎn)生熱，從而引起組織的溫度升高。

這即是微波熱療的基礎(chǔ)。

影響生物體組織的升溫因素

微波作用于人體組織所產(chǎn)生的熱，不僅與人體組織的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與微波場有關(guān)。

微波場對加熱的影響：

1.微波場頻率：微波場變化的頻率越高，其產(chǎn)熱效果越高。

2.微波場能量：微波場能量越大，其場強越大，則其產(chǎn)熱效果越高。

腫瘤加熱治療按照治療溫度的高低分為：

亞高溫：39.5~41.5℃

溫?zé)幔?1.5~43℃

超高溫：≥60℃

（即熱消融）

加熱深度（透熱深度）

微波加熱時，微波能量在人體表皮能耐受（即不會引起組織損傷）的情況下，盡可能大地、不間斷地向組織內(nèi)部傳輸，通過組織吸收而使組織發(fā)熱，傳輸過程中微波能量不斷耗損，隨著深度的增加，由于能量減弱而使升溫能力降低，直至升不到41.5℃時（低于此溫度無效果），此時的這一深度被稱為加熱深度。

在進行微波加熱時一般表皮溫度較高，有時為了增加加熱深度，在加大微波能量時需要同時采取表皮降溫措施，以減輕表皮燙傷的發(fā)生率。

微波的加熱深度一般都大于其物理學(xué)理論上的穿透深度，且受很多因素的影響。

因為在加熱過程中，隨著組織溫度升高會因熱傳導(dǎo)而使周圍組織溫度升高，從而增加加熱深度。

此外當皮下組織為脂肪時，微波頻率下脂肪對其能量的吸收少，所以脂肪厚時其加熱深度會增加。

微波的特殊性

因為頻率高波長短，與其他波段相比，微波有以下一些特性：

1.頻率較高，因而其加熱效率高。

2.波長較短，因而其輻射器接近人體結(jié)構(gòu)，適合臨床應(yīng)用。

3.波長較短，因而其輻射器能量較集中，加熱效率高。

微波的特殊性

4.波長較短，微波發(fā)生的器件磁控管尺寸小、易控制，因而設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單成本較低。

5.可通過選擇不同頻率（即不同波長），達到不同的加熱深度。

因此，目前在臨床應(yīng)用中微波加熱設(shè)備估計約占總加熱設(shè)備的75%左右。三.微波熱療的關(guān)鍵技術(shù)（一）微波熱療設(shè)備的組成：

1.微波源（微波發(fā)生器）

2450MHz的微波發(fā)生器為磁控管；

915MHz設(shè)備的微波發(fā)生器可以采用磁控管，也可用固態(tài)器件（功率模塊）；

433MHz可選用微波三、四極管，以及固態(tài)器件。2.微波輻射器

即微波應(yīng)用器，也就是發(fā)射天線，其功能是將微波源產(chǎn)生的微波能量有效地輻射到局部治療區(qū)域。

常用的輻射器分為:體外輻射器、腔內(nèi)輻射器、植入式輻射器和微帶輻射器。3.控制裝置及測溫裝置

控制裝置用于有效控制微波源輸出功率的大小，以控制溫度的高低。

理想的測溫是無損地測出靶區(qū)溫度分布，但目前多采用有損測溫法，即將測溫探頭插入組織中進行測溫，為減少損傷，多為單點測量。

由于電磁場對測溫元件、測溫電路存在干擾，為減少對測溫的干擾，一是采用瞬時停機測溫法，二是采用抗干擾的測溫元件如熱電偶絲、熱敏電阻，以及光纖測溫儀。（二）微波體膜及SAR測量

微波體膜

微波體膜是一種具有特殊性能的等效組織體膜，使用與人體組織的電、熱物理特性相近的人造材料來替代真實組織，用于實驗時模擬組織在熱療條件下的加熱情況。

等效組織體膜分為靜態(tài)和動態(tài)兩種：靜態(tài)等效組織體膜不考慮血流的影響；動態(tài)組織體膜則考慮模擬血流的影響。微波體膜的配制（體膜配方）

周重光配方：TX-151、聚乙烯粉、水。NaCl

江漢保配方:甲基纖維素鈉、聚乙烯粉、水。NaCl微波體膜的用途：

1.用于檢測輻射器的性能。

2.檢測加熱過程中組織溫度分布。

3.檢測微波場對測溫的熱電偶或熱敏電阻的干擾程度。SAR(specificabsorptionrate)的測量

SAR是指單位質(zhì)量物質(zhì)對外加能量的吸收率。SAR