微波技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與展望

微波技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與展望-3-微波技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與展望姓名：曹宇峰學(xué)號(hào)：**************課程名稱(chēng)：微波技術(shù)基礎(chǔ)教師：**電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院*年*月摘要：介紹了微波這一特殊頻段電磁波的特點(diǎn)。由特點(diǎn)到應(yīng)用，簡(jiǎn)單說(shuō)明了微波技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獨(dú)特的應(yīng)用方面，微波殺菌、微波檢測(cè)、微波治療。微波技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用為人類(lèi)帶來(lái)了極大的便利。然而，微波的用處遠(yuǎn)不及此。隨著對(duì)微波的深入了解，微波將會(huì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。關(guān)鍵詞:微波技術(shù)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用展望一、微波微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無(wú)線(xiàn)電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱(chēng)，即波長(zhǎng)在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱(chēng)。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類(lèi)東西，則會(huì)反射微波。1.1穿透性微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線(xiàn)、遠(yuǎn)紅外線(xiàn)等波長(zhǎng)更長(zhǎng)，因此具有更好的穿透性。微波透入介質(zhì)時(shí)，由于微波能與介質(zhì)發(fā)生一定的相互作用，以微波頻率2450兆赫茲，使介質(zhì)的分子每秒產(chǎn)生24億五千萬(wàn)次的震動(dòng)，介質(zhì)的分子間互相產(chǎn)生摩擦，引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí)，物料內(nèi)外加熱均勻一致。1.2似光性和似聲性微波波長(zhǎng)很短，比地球上的一般物體（如飛機(jī)，艦船，汽車(chē)建筑物等）尺寸相對(duì)要小得多，或在同一量級(jí)上。使得微波的特點(diǎn)與幾何光學(xué)相似，即所謂的似光性。因此使用微波工作，能使電路元件尺寸減??；使系統(tǒng)更加緊湊；可以制成體積小，波束窄方向性很強(qiáng)，增益很高的天線(xiàn)系統(tǒng)，接受來(lái)自地面或空間各種物體反射回來(lái)的微弱信號(hào)，從而確定物體方位和距離，分析目標(biāo)特征。由于微波波長(zhǎng)與物體（實(shí)驗(yàn)室中無(wú)線(xiàn)設(shè)備）的尺寸有相同的量級(jí)，使得微波的特點(diǎn)又與聲波相似，即所謂的似聲性。例如微波波導(dǎo)類(lèi)似于聲學(xué)中的傳聲筒；喇叭天線(xiàn)和縫隙天線(xiàn)類(lèi)似與聲學(xué)喇叭，蕭與笛；微波諧振腔類(lèi)似于聲學(xué)共鳴腔?，F(xiàn)的某些疾病。2.2.2微波治療臨床上微波與生物體的相互作用，可以分為二大類(lèi)，即微波的致熱效應(yīng)和非致熱效應(yīng)。致熱效應(yīng)：在生物體受到較大功率微波輻射時(shí)，機(jī)體溫度會(huì)逐漸上升，使活體組織引起許多生理反應(yīng)，而獲得醫(yī)療效果。如殺死腫瘤和癌細(xì)胞，破壞增生組織。殺死致病病原體，如支原體、衣原體、人乳頭病毒、皰疹病毒等。受熱后，血管擴(kuò)張，引起血流增加，增強(qiáng)細(xì)胞膜的滲透性，增加了毛細(xì)血管的壓力，加快了組織的新陳代謝、加速毒素、細(xì)菌病毒等微生物和渣質(zhì)輸出患部的速度，使肌肉松弛，消除疼痛和緩解肌肉痙攣等。非致熱效應(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(guò)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。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(guó)的針灸治療原理相似，但用微波非熱治療時(shí)病人沒(méi)有任何痛苦，更無(wú)任何副作用。三、微波的未來(lái)及展望微波消化技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)微量元素分析中的應(yīng)用測(cè)定生物樣品的成分，特別是在微量元素分析過(guò)程中，許多分析方法都要求樣品是液態(tài)的。因此臨床化學(xué)工作者首先應(yīng)考慮的是樣品的前處理——即生物樣品的制備問(wèn)題。當(dāng)前傳統(tǒng)的消化方法如：干法灰。8O年代以來(lái)，Carium與Metthes等人最早對(duì)微波消化技術(shù)進(jìn)行了嘗試，從實(shí)際應(yīng)用看，微波消化對(duì)揮發(fā)性元素分析尤為適用，由于其時(shí)間短，又是密閉系統(tǒng)，揮發(fā)性元素在消化過(guò)程中一般不會(huì)損失。微波消化是一種優(yōu)秀的消化方法，隨著精密控制功的微波爐與新型消化罐的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快，必將在臨床化學(xué)領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用、成為一種快速、高教的生物醫(yī)學(xué)樣品前處理手段?？焖傥⒉崧晫游龀上裨谏镝t(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用種以脈沖微波作為激發(fā)源，基于生物組織內(nèi)部微波 方法的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的成像對(duì)比度和空間分辨率，吸收差異，以超聲作為信息載體的非電離化新興醫(yī) 被認(rèn)為是一種很有前途的早期乳腺癌診斷及體內(nèi)異物檢測(cè)方法。目前許多光聲成像小組已經(jīng)開(kāi)展了對(duì)皮下微血管檢測(cè)M1、小鼠腦功能成像"1及血氧飽和度檢測(cè)帕。等研究。熱聲成像利用微波作為激發(fā)源，相對(duì)光聲成像能進(jìn)一步提高組織成像深度，在微波源頻率為3GHz時(shí)，正常肌肉組織和脂肪組織的微波穿透深度分別約為1．2cm和9em。由于微波的吸收率直接與某些組織特性如離子電導(dǎo)率和水分含量相關(guān)，根據(jù)熱聲信號(hào)就可以得到組織對(duì)電磁波的吸收信息，重建出熱聲壓分布。熱聲成像有完全非侵入性、無(wú)損傷、非電離化輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)，能顯示組織中各種化學(xué)組分，提供豐富的診斷信息。總結(jié)：隨著微波與生物相互作用的深入研究，微波技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展，尤其是微波醫(yī)用研制和完善，以及大量的臨床案例表明，微波能在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用可望迅速發(fā)展，新成果會(huì)不斷出現(xiàn)，微波能終會(huì)成為醫(yī)生戰(zhàn)勝疾病的得力助手和人類(lèi)健康的可靠衛(wèi)士。參考文獻(xiàn)：《中華醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)雜志》1991年第14卷第4期《微