微波医学概述课件.ppt

1、2主要内容 一、什么是微波（microwave）二、微波的主要特性 三、微波医疗的主要应用 四、微波治疗仪的主要组成 五、微波辐射器的主要形式 六、微波安全标准3一、什么是微波（什么是微波（microwavemicrowave）微波是一种频率由微波是一种频率由300300MHzMHz300GHz300GHz的电磁波的电磁波，其对应的波长为，其对应的波长为 l mml mm l ml m。微波细分为如下波段：微波细分为如下波段：波长波长 频率频率分米波：分米波：1010100100cm 3cm 33000MHz3000MHz厘米波：厘米波：1 11010cm cm 3 330GHz30GHz毫米

2、波：毫米波：1 11010mm mm 30 30300GHz300GHz常用的医用微波常用的医用微波:频率频率:915MHz和和2450MHz4微波：频率微波：频率300300300,000300,000MHzMHz，波长波长1 1mm mm 1m1m范围范围 的高频电磁波的高频电磁波10410610810101012101410161018102010221024频率频率(Hz)Hz)无线电波无线电波10410210010-210-410-610-810-1010-1210-14波长波长(m)m)1m10cm1cm1mm分米波分米波厘米波厘米波毫米波毫米波微微 波波红红 外外 线线可可 见见

3、 光光紫紫 外外 线线X-X-射线射线-射线射线宇宙射线宇宙射线5二 微波的主要特性1 1 辐射特性辐射特性2 2 加热特性加热特性自身加热自身加热择性加热择性加热立体加热立体加热无惯性加热无惯性加热3 3 微波生物效应微波生物效应6传导对流辐射1)1)自身加热自身加热 生物组织在交变电磁场的作用生物组织在交变电磁场的作用下，组织中的带电粒子与极化分子剧下，组织中的带电粒子与极化分子剧烈运动而相互摩擦产生热量，形成自烈运动而相互摩擦产生热量，形成自身的加热。身的加热。72)2)选择性加热选择性加热 生物体单位体积吸收的微波功率：p=2frtgE2 r:物体的介电常数，tg：物体的损耗正切 f

4、:电磁场工作频率，E：电场强度肌肉脂肪r 50 9tg0.420.27rtg 212.436.8脂肌83 3）立体加热）立体加热微 波 对 生 物 体 内 的 衰 减 特 性 E=E0e-j z在 距 离 处：E/E0=0.37 P/P0=0.14微 波 对 生 物 组 织 的 穿 透 深 度 22)11(22tgtg (cm)肌 肉脂 肪1.34.8a.波 长 长 穿 透 深 度 68.22450915b.含 水 量 低 的 穿 透 深 7.3肌脂4)无无惯惯性性加加热热 p=2frtgE29 3 微 波 生 物 效 应 非 热 效 应 热 效 应热 效 应：指 微 波 照 射 到 生 物

5、体 中，使 生 物 体 的 温 度 升 高，从 而 增 加 细胞 的 代 谢 水 平，并 由 此 引 起 生 物 体 各 种 生 理 和 病 理 变 化。热 效 应 的 特 点：在 生 物 体 的 平 衡 态 附 近，生 物 体 对 微 波 的 响 应 属 线 性线 性范 围，生 物 体 产 生 的 热 正 比 于 电 场 强 度 的 平 方。非 热效 应非 热效 应：指 微 波 通 过 热 效 应 以 外 的 方 式，在 人 体 不 感 到 热 的 情 况 下所 显 示 的 生 理 和 治 疗 作 用。生 物 效 应 同 热 效 应 都 能 增 强 细 胞 代 谢 过 程，改 善 血 液 状

6、 况，提 高 组 织再 生 能 力，用 来 解 痉、止 痛、促 进 炎 症 消 散 及 加 速 创 口 修 复 等10 1、111用辐照式辐射器进行较大面积的照射，微波功率较低(530W），使人体局部温热，一般温度 上升 23，达到舒筋活血、消炎、消肿和伤口愈合。所谓剂量的大和小，需参照病人的主观热感觉和仪器的输出功率而定,将剂量分为四级:I 级：无热量-在病者的热感觉阈以下,调节时调到病人恰有温感，然后往回调至无温感为止。II 级：微热量-有温感。III级：温热量-有舒适的温热感。I V 级：热量-有明显的热但尚可忍受12 使用微波功率（W）参考类别 插入式辐射器 80 辐射器 30 辐射器

7、 耳科辐射 功率 1020 1030 510 510（W）微波功率大小以患处感到温热而不烫为原则。微波功率大小以患处感到温热而不烫为原则。治疗时间与疗程：治疗时间与疗程：10 102020 分，分，7 71010 天天 优点：优点：简单，简单，容易控制，受热较均匀，无抗药性，容易控制，受热较均匀，无抗药性，无须脱衣，无须脱衣，有一定深度，可透有一定深度，可透过脂肪到达骨胳过脂肪到达骨胳。13 外科理疗外科理疗：关节炎、肩周炎、腱鞘炎、扭挫伤劳损、感染等炎症。妇科妇科：阴道炎、盆腔炎、附件炎、外阴瘙痒、痛经、乳腺炎、疤痕肿痛、乳汁不畅。泌尿科泌尿科：前列腺炎、尿路感染。皮肤科：皮肤科：各种皮肤溃

8、烂、伤口愈合、各种皮炎、湿疹、皮癣、皮肤水肿、冻疮、褥疮、带状疱症、静脉曲张综合症等 肛肠科肛肠科：内外痔、肛裂、肛周脓肿 主要临床应用：耳鼻咽喉科耳鼻咽喉科：外耳道外耳道湿疹湿疹、外耳道、外耳道炎炎、外耳道疖、外耳道疖肿、渗出性中耳炎、肿、渗出性中耳炎、突发性耳聋、突发性耳聋、慢性咽喉炎、咽异感症、咽异感症、慢性鼻炎慢性咽喉炎、咽异感症、咽异感症、慢性鼻炎等。等。142肿瘤热疗肿瘤热疗 用较强的微波功率辐照肿瘤（辐照功率100-200W 功率密度要达到 1-2W/Cm2），使肿瘤细胞内温度到 4243，能把癌细胞杀死。由于肿瘤组织的血液循环和导热性能比正常组织差，当受到微波照射时，它的温升比

9、周围的正常组织温升高，故对周围组织影响小。微波的局部高热可激活机体免疫系统，增强肿瘤细胞及炎症组织对抗体的敏感性，还可导致原发的细胞浆破裂、细胞生物膜的流动性改变。15微波抗肿瘤的生物基础：1.微波对肿瘤的择 性 加 热 正常组织含水量60%肿瘤组织含水量82%2.肿瘤组织的储热作用肿瘤组织的血流量仅为周围正常组织的215%肿瘤组织生热多、而散热少.肿瘤组织的温度比周围正常组织高5100C 173.肿瘤细胞耐热性差肿瘤组织正常组织4243 0C4546 0C 药物、手术、放疗、化疗、微波药物、手术、放疗、化疗、微波183.3.微波组织凝固微波组织凝固（MTCMTC）使用接触式辐射器，用高功率密

10、度对人体局部加热产生高温（可高达 100以上），使出血凝固、干结，息肉汽化，梗阻疏通及肿瘤坏死。19 微波凝固主要临床应用微波凝固主要临床应用：消化科：胃肠息肉、止血、食道癌、胃癌、胃肠消炎、溃疡凝固等肛肠科：肠息肉、直肠癌、内外痔、肛门 息 肉等妇 科：宫颈息肉、宫颈糜烂、尖锐湿疣外 科：多血组织无出血切除20皮肤科：各种血管癌、各种疣、痣、皮肤癌肿、尖锐湿疣、腋臭等 特点特点:有效有效、安全安全、方便方便、可靠可靠耳鼻喉科：鼻腔止血、息肉灼除、会厌囊肿、慢性扁桃腺炎、鼻炎鼻咽癌、声带息肉、外耳道乳头状瘤、毛细管血管瘤等21 微波与高频、激光性能对比微波与高频、激光性能对比微 波 高 频 激

11、 光频 率2450MHz0.3-10MHz1.06m YAG10.6m CO2功 率30-100W 200-500W 50-100W 止血效果3mm 血管2-3mm 血管1-1.5mm 血管炭化异味无有有凝固厚度 10mm x mm浅 0.x mm理疗深浅浅安全性安全，无烧伤危险，易引起烧伤或电休克，有误手术及反射反应的危险操作性 慢 快 快维 修简单简单复杂设备投资低低高 优 中 差22四四、M MT TC C 治治疗疗仪仪的的主主要要组组成成 磁控管是一种结构简单的电子管，它的振荡由 外 加 磁 场 与 阳 极高 压 控 制，故 称 磁 控管，控 制 阳 极 高 压 可以 改 变 输 出

12、功 率 的 大小。23 功率控制：就是控制磁控管的阳极高压，高压控制的方式主要有两种：1）机械控制简单、可靠、价廉2）微机控制重量轻、功率可予置、功率指示误本机磁控管的独特设计抗失配腔磁控管失配会引起：频移、功率漂动、仃振、烧毁磁控管寿命：10000 小时提高磁控管寿命的措施：预热、不要频繁开关、良好冷却与匹配。24专利号：ZL00217603.3 ZL00217604.1注册证：国药器监（准）字97第325152号25五五、辐辐射射器器（探探头头）1辐射器功能：将由微波源产生的能量辐射到空间以照射生物体或直接耦合到生物体。2辐射器的主要形式a)辐照式：又分为外照式和内人式，微波能量辐射在一定

13、范围内。2627接触式接触式：微波能量集中在很小一点上，以产生高的功率密度。例如单振子、双振子 极短单振子辐射器的辐射特性：在振子的顶端辐射最弱，而根部最强 282930 人体对微波辐射的耐受阈人体对微波辐射的耐受阈 MW/CM21 小时 1 分1 睾丸7302 全身10010003 眼睛300600六微波辐射安全标准六微波辐射安全标准31 辐辐射射安安全全标标准准1西方辐射安全标准10mWcm22前苏联和东欧标准 f300MHz连续工作6小时 0.01mWcm2 连续工作 2小时 0lmWcm2 连续工作 20分钟 lmWcm23 379 年5 月1 日由卫生部与四机部颁布的“微波辐射暂行卫

14、生标准”出厂设备距外壳5cm处漏能不得超过值 1mWcm2324 4 1992 年 12 月国家技术监督局发布GB9706.6-92“微波治疗设备专用安全要求”规定，在辐射器正前方前 1m 以及后 25cm 内，无用辐射的密度不超过 2mWcm2，距外壳 5cm处测量从设备外壳泄漏微波辐射不得超过 2mWcm2。当微波的剂量不超过一定的界限值时，对人体当微波的剂量不超过一定的界限值时，对人体无不良的影响，许多国家把无不良的影响，许多国家把 10mW10mWcmcm2 2作为长作为长期慢性全身性的安全标准。期慢性全身性的安全标准。335 5.辐辐射射器器向向空空间间辐辐射射功功率率密密度度 S S：P0=P+P+Pr+Pa P0：主机输出功率 设：P050W P：连接线损耗功率 P10W P：辐射器等反射功率 P5W Pa：生物体吸收功率 Pr30W Pr：向空间辐射功率 Pa5W R=30cm S=Pr/4R2=0.44mw/cm2 346 MTC-X 微波治疗仪防泄漏考虑A.机箱整体微波屏蔽；B.精心设计辐射器；C.良好的微波电缆和联接器。防泄漏性能达到：a.仪器泄漏小于 0.05mWcm2。b.辐射器无用辐射小于 0.1mWcm2。35上海大学上海市电子物理研究所