微波CT
CT引导下经皮微波凝固治疗肺癌的临床应用
采用亿 高医疗公司生产 Ｅ Ｏ １ ０型多功 能微波手术 治疗 Ｃ ～５ 仪（ 冷循 环微波 刀 ）功 率 ６ ～ ０Ｗ ， 般 时间选择 １～ ５ｍ ｎ ， ０ ８ 一 ０ １ ｉ。 Ｃ Ｔ机 为 日本东 芝 公司 生产 的 １ ６排螺 旋 Ｃ 。患者选 用 仰 卧 ． Ｔ 侧 卧或腹 卧位 （ 根据 病灶 部位 选择 ） 。首先进 行胸 部 Ｃ Ｔ平扫 ， 定位 穿 刺点 于体 表 。 ２ 用 ％利 多卡 因 ５ １ 局部 浸 润麻 醉 ， ～ ０ｍ１ 在 穿 刺部 位 切 开皮 肤 ０２ ０５ｃ 根 据 Ｃ ．～ ． ｍ， Ｔ定 位 所 指 示 的 进
３ 讨 论
［］ 李 强 ． 吸 内镜 学 【 ． 海 ： 海科 学 技 术 出版 社 ，０ ３：９ ４ ． ２ 呼 Ｍ］ 上 上 ２ ０ １－ １ 【］ 王 洪 武 ， 仁 杰 ． 瘤 微 创 治 疗 技 术 【 ． 京 ： 京 科 学 技 术 出 版 社 ， ３ 杨 肿 Ｍ］ 北 北
２ ０ ２ ５ ２ ４ ０ ７： ８ — ９ ．
流 ， ５ｄ后 吸 收 。
２２术 后 随访 ．
疗 等 结 合应 用 ， 采取 综 合 、 范 、 体化 治疗 ， 规 个 以期 使患 者 最
大获益 。 【 考文 献１ 参
［］冯威健 ， １ 刘巍， 李彩英 ， 经皮微波凝 固治疗肺癌 的临床应用叨． 等． 中华
肿 瘤 杂 志 ，０ ２２ （ ）３ ８ ３ ０ ２ ０ ， ４ ：８ — ９ ． ４
目前 经 皮肺 穿 刺 微 波凝 固治疗 肺 癌 的 适应 证 及 禁 忌证 尚无 统一 标准 。根 据笔 者经 验 ， 例选 择病 灶应 为 周 围型肺 病
癌， 直径 大 于 ３ｃ 如 为 早 期 型肺 癌 Ｉ、 ｍ， Ⅱ期 应 以手术 治 疗 为首 选［ ４ １ 组 Ⅱ期 １例 ， ８ 。本 为 ３岁 高龄 。 绝 手术 治疗 ， 拒 因此 进行 了微 波消 融治 疗 。 本方 法为 姑息 治疗 。 临床 应 与放疗 、 化
肺肿瘤精准CT引导下微波消融术，小细针解决大问题
肺肿瘤精准CT引导下微波消融术，小细针解决大问题近年来，CT引导下的微波消融术在临床实践中迅速发展。
微波消融治疗对于直径小于5cm的肺癌病灶，只需一次治疗即可完全消除肿瘤活性。
对于中晚期肺癌患者而言，微波消融作为多学科综合治疗的一项重要手段，通过消灭肿瘤病灶，减轻肿瘤负担，保护机体整体功能，从而提高患者的生存时间。
1肺部恶性肺结节对人体的危害肺部结节的恶性病变通常提示患者可能患有早期肺癌或转移性瘤。
若不及时采取治疗措施，这些结节可能会继续增大，并有可能转移到纵隔淋巴结、胸膜甚至发生远处转移。
最终，这些情况可能导致晚期肺癌无法控制，对患者的生命构成严重威胁。
2肺部恶性肺结节的特点肺部结节的诊断主要依靠肺部CT扫描，如果出现以下五种情况，应警惕结节的恶性可能性：①结节持续增大: 在半年、一年甚至更长时间的复查中，结节不断增大，需考虑恶性变化的可能性。
②结节大小超过8mm: 结节越大，其恶性程度可能就越高，需要引起重视。
③结节密度不均匀，边缘粗糙，具有毛刺、分叶或胸膜牵拉等特征。
④结节逐渐实变: 起初为纯磨玻璃结节，后来逐渐出现实质成分，并且该成分所占比例逐渐增大。
⑤恶性结节常位于肺上叶，尤其是两肺上叶的前端。
3微波肺消融术恶性肺结节的消融治疗是一种微创的替代外科手术的方法，其中微波/射频消融是最常使用的技术。
该治疗在CT引导下将电极针插入肿瘤组织中，通过高频交变电流产生的热效应，使肿瘤组织温度达到65℃-95℃，导致肿瘤细胞凝固性坏死，从而完全消除肿瘤。
这种热消融治疗已被广泛用于实质性脏器如肝脏、肺脏、肾脏、乳腺、甲状腺和淋巴结的良性和恶性肿瘤。
对于晚期肺癌患者，当常规抗肿瘤治疗效果不佳时，可以采用CT引导下的热消融技术来减轻肿瘤负荷。
晚期肺癌患者面临着恶性肺结节的治疗问题，然而这种治疗往往昂贵且疗效有限，给患者的家庭带来了巨大负担。
不过，早期采用肺微波消融术可以实现完全治愈，且无任何后遗症。
因此，肺微波消融术被认为是高危肺癌患者的最佳选择。
微波成像技术在医学影像中的应用与发展
微波成像技术在医学影像中的应用与发展近年来，微波成像技术在医学影像领域的应用呈现出日益广泛和深入的趋势。
这种技术以其非侵入性、高分辨率和对生物组织的良好穿透性等特点，为医学诊断提供了全新的解决方案，并在医学影像领域迅速发展壮大。
本文将就微波成像技术在医学影像中的应用与发展进行探讨。
一、原理与技术特点微波成像技术是一种利用微波对生物组织进行成像的方法。
其基本原理是通过向被检测物体发射微波信号，并记录微波信号在物体内部的传播和反射情况，从而获取物体内部结构信息。
与传统的X射线、CT等成像技术相比，微波成像技术具有辐射低、无损伤、成像速度快等优点，尤其适用于乳腺、肺部等组织成像。
二、在临床诊断中的应用1. 乳腺癌早期诊断微波成像技术在乳腺癌早期诊断方面具有重要意义。
其高灵敏度和高分辨率的特点，使得医生可以更早地发现乳腺癌的微小病变，提高了治疗的成功率和患者的生存率。
2. 皮肤病变检测微波成像技术在皮肤病变检测方面也展现出了巨大潜力。
通过对皮肤病变组织的微波反射特性进行分析，可以有效区分良性和恶性皮肤病变，为临床治疗提供了重要依据。
3. 脑部疾病诊断微波成像技术在脑部疾病诊断方面也有着独特的应用。
由于微波对生物组织的穿透性，可以通过头骨成像技术实现对脑部疾病的高分辨率成像，为脑部手术提供了更精确的定位和导航。
三、技术发展趋势1. 多模态成像融合未来微波成像技术在医学影像中的发展趋势之一是与其他成像技术进行融合，如MRI、CT等，实现多模态成像，从而更全面地获取患者的解剖结构和病变信息。
2. 智能化与人工智能应用随着人工智能技术的发展，微波成像技术也将更多地与智能化算法相结合，实现自动化诊断和影像分析，提高诊断准确性和效率。
3. 便携式设备和远程医疗未来微波成像技术还将朝着便携式设备和远程医疗的方向发展，使得医生可以在实时监控下进行远程诊断和治疗，为偏远地区和医疗资源匮乏地区的患者提供更及时的医疗服务。
综上所述，微波成像技术在医学影像中的应用与发展具有广阔的前景和重要的意义。
CT定位下肺癌微波消融及穿刺技巧【103页】
靶皮距<2CM病灶的穿刺技巧
• 靶皮距<2CM病灶的穿刺
– 增大靶皮距的进针路径 – 体位的选择 – 人工气胸的运用
靶 皮 距 小 于
2
CM 的 穿 刺
靶 皮 距 小 于
2
CM 的 穿 刺
靶 皮 距 小 于
2
CM 的 穿 刺
靶 皮 距 小 于
2
CM 的 穿 刺
双 针 的 运 用
双 针 的 运 用
• 1、CT引导的介入性诊断操作
– 肺部、纵膈疾病的诊断性活检 – 腹部占位性病灶的诊断性活检 – 骨骼、软组织性病变的诊断性活检
CT介入的临床运用
介入性诊断活检与肿瘤个体化治疗：
肺癌治疗总体方案的确定 肿瘤化疗用药依据 肺癌靶向药物的依据
男性，不吸烟，穿刺病理：腺
口
癌。EGFR：19+
服
：
TKI
2、肺部转移瘤：如果原发病能够得到有效治 疗，可进行肺转移瘤的消融治疗。单侧病灶数 目≤3个（双侧肺≤5个），多发转移瘤最大肿瘤 的最大直径≤3cm，单侧单发转移瘤的最大直径 ≤5cm，且无其他部位转移。双侧病灶，不建议 同时进行消融治疗。
肺部肿瘤热消融的适应症和禁忌症治疗
姑息性消融的适应证 治疗的目的在于最大限度减轻肿瘤负荷、缓解肿
瘤引起的症状和改善患者生活质量，对于达不到完 全性消融条件的患者，其适应证可以较完全性消融 治疗适当放宽。 如肿瘤最大径＞5cm，可以进行多针、多点或多次 治疗，或其他治疗方法联合应用。 如肿瘤侵犯肋骨或胸椎椎体引起的难治性疼痛，对 肿瘤局部骨侵犯处进行消融，可达到止痛效果。
CT引导的介入性消融治疗
有研究认为病灶大小、胸膜穿刺次 数、穿刺路径的长度 和 穿刺路径通过 肺气肿
肝细胞癌微波消融术后CT及MRI表现
每 ３ 个月或 ６ 个月进 行 １ 次 影 像 学 随 访,正 常 情 况 下
CT 所见消融 区 呈 均 匀 无 强 化 低 密 度 区,并 随 时 间 进
展体积逐渐缩 小;消 融 区 T１WI 及 T２WI“靶 征”体 积
亦逐渐 减 小,坏 死 区 信 号 增 高,
Ｇ
８４７５(
２０２１)
０４
Ｇ
０２４３
Ｇ
０４
肝脏恶性肿瘤是世界范围内癌症相关死亡常见原
癌以及作为肝移植的 过 渡 疗 法,术 后 常 需 影 像 学 检 查
作为 治 疗 早 期 肝 细 胞 癌 (
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发症.本文就 HCC 微波 消 融 术 后 消 融 区 及 其 并 发 症
完全消融;此类消融 灶 MRI也 呈 特 征 性 “靶 征”,故 可
通过“靶 征”是 否 完 整 评 估 肿 瘤 有 无 残 留 [１８]. 肝 脏 特
异性对 比 剂 钆 色 酸 二 钠 (商 品 名:普 显 美,Gd
ＧEOB
Ｇ
DTPA)的临床应 用 极 大 提 高 了 对 于 肝 脏 乏 血 供 病 变
于随访 [２１].局 部 肿 瘤 进 展 平 扫 CT 表 现 为 消 融 区 内
MR 胆胰管成像进一步检查.微波消融治疗 HCC 后,
胆汁淤积可引起一 过 性 胆 管 扩 张,若 随 访 CT 或 MRI
后可见动脉期明显强 化、门 静 脉 期 及 延 迟 期 强 化 程 度
CT矩阵的名词解释
CT矩阵的名词解释CT矩阵，即波导和传输线互易矩阵（Coupling and Transmission matrix），是微波电路分析和设计中的重要概念。
它描述了不同波导或传输线之间的相互耦合关系以及信号传输的特性。
在本文中，我们将对CT矩阵进行详细的解释和探讨。
CT矩阵的概念最早由微波领域的著名学者J.R. James于1965年提出，其理论基础源于传输线理论和S矩阵理论。
CT矩阵是一种矩阵描述方式，用以表示电路中不同端口之间的传输和耦合关系。
在实际应用中，CT矩阵主要用于设计和分析复杂的微波网络，如集成电路、天线阵列和无线通信系统等。
CT矩阵的构成由S矩阵和T矩阵两部分组成。
其中，S矩阵描述了电路中各个端口之间的传输特性，而T矩阵则描述了电路中各个元件之间的互相耦合关系。
CT矩阵通过将这两个矩阵进行合并，一并描述了电路中的传输和耦合特性。
CT矩阵的计算方法基于网络参数分析法和S矩阵理论。
网络参数分析法是一种常用的微波电路分析方法，通过求解电路中的网络参数，来描述电路中各个节点的电压和电流关系。
而S矩阵理论则是描述电路中信号传输和反射关系的一种数学模型。
通过将这两种方法结合，可以得到CT矩阵的解析表达式，并进一步求解矩阵中的元素。
在实际应用中，CT矩阵的求解常常需要借助数值计算方法，如有限元法和有限差分法等。
这些方法通过离散化电路结构和方程，然后利用计算机进行求解，以得到CT矩阵的数值解。
通过数值计算，可以分析波导系统或传输线系统的传输和耦合特性，从而优化电路设计和性能。
CT矩阵的应用广泛，涵盖了微波和射频领域的许多重要应用。
在无线通信系统中，CT矩阵可以用于建模和优化天线之间的耦合关系，从而提高系统的通信质量和容量。
在集成电路设计中，CT矩阵可以用于分析和优化复杂的电路布局，以提高信号的传输性能。
此外，CT矩阵还可以应用于雷达系统、卫星通信和毫米波技术等领域。
除了在微波电路设计中的应用，CT矩阵还具有理论研究的重要意义。
CT微波消融术对原发性小肝癌患者预后、血清VEGF及MMPs影响分析
【摘要】 目的 探讨CT 微波消融术对原发性小肝癌患者的预后、血清血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor ，VEGF ）及基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases ，MMPs ）的影响。
方法 选择攀枝花市中心医院和泸州市中医院2013年1月至2015年1月收治的81例原发性小肝癌患者为研究对象。
根据治疗方法不同将入选患者分为手术组（40例）和微波消融组（41例）。
比较两组患者无瘤生存率、肝功能、血清VEGF 和MMPs 水平。
结果 两组患者术后1年、2年无瘤生存率比较均无显著差异（P ＞0.05），微波消融组患者术后3年无瘤生存率显著高于手术组（P ＜0.05）。
治疗后，两组患者谷丙转氨酶（alanine aminotransferase ，ALT ）和谷草转氨酶（aspartate aminotransferase ，AST ）水平均显著高于治疗前（P ＜0.05），其中手术组患者ALT 和AST 水平均显著高于微波消融组（P ＜0.05）。
治疗前两组患者血清VEGF 水平比较无显著差异（P ＞0.05），但均高于正常水平。
治疗后第1天两组患者血清VEGF 水平急剧下降（P ＜0.05），治疗后第7天血清VEGF 水平升高并高于治疗前（P ＜0.05），治疗后第30天血清VEGF 水平显著降低并低于治疗前（P ＜0.05）。
治疗后第1天、7天、30天，微波消融组患者血清VEGF 水平均显著低于同期手术组（P ＜0.05）。
治疗后两组患者血清MMP-2、MMP-9水平均显著低于治疗前（P ＜0.05），微波消融组患者血清MMP-2、MMP-9水平均显著低于手术组（P ＜0.05）。
两组患者并发症发生率比较差异具有显著性（P ＜0.05）。
结论 与手术治疗相比，CT 微波消融术可显著改善原发性小肝癌患者的预后，降低血清VEGF 和MMPs 水平，患者肝功能恢复快，并发症少，生存率高。
CT引导下微波消融术 ppt课件
相对于传统的手术切除方法，CT引导下微波消融术的并发症发生率较低。常见的并发症 包括胸痛、发热、恶心等，但大多数症状轻微，可以通过药物治疗得到缓解。
04
CT引导下微波消融术 的优势与风险
优势
定位准确
CT引导下微波消融术能 够精确地定位肿瘤位置 ，提高治疗的准确性和
效果。
微创高效
该技术创伤小，恢复快 ，减轻患者痛苦，提高
效果评估
短期效果评估
手术后短期内进行效果评估，观察肿瘤缩小情况。
长期效果评估
术后长期随访，评估肿瘤控制情况、患者生存率等指标。
06
结论与展望
结论
技术有效性
安全性
CT引导下微波消融术在治疗肿瘤方面表现 出显著的有效性。通过微波能量在肿瘤内 部产生热量，导致肿瘤细胞死亡。
该技术在严格控制和监测下进行，大大降 低了手术风险，减少了并发症的发生。
生活质量。
并发症少
由于操作精确，对周围 正常组织的损伤较小， 术后并发症发生率较低
。
适用范围广
适用于多种肿瘤的治疗 ，尤其对于不能耐受手 术的患者是一种有效的
治疗手段。
风险与并发症
01
02
03
04
出血或血肿
在穿刺过程中可能膜，导 致气体进入胸腔，形成气胸。
患者受益
临床应用前景
由于其微创、恢复快的优点，患者能更快 地回归正常生活和工作。
CT引导下微波消融术在多种肿瘤治疗中展 现出巨大潜力，尤其在肝癌、肺癌等常见 肿瘤的治疗中。
研究展望
技术改进
进一步研究微波消融技术，优 化治疗方案，提高肿瘤消融的
彻底性和安全性。
扩大适应症
探索该技术在更多类型肿瘤治 疗中的应用，如胰腺癌、结直 肠癌等。
微波治疗——精选推荐
微波治疗1、微波作用原理：微波是指频率从300MHZ到300GHZ范围内的电磁波。
临床上微波与生物体的相互作用，可以分为二大类，即微波的致热效应和非致热效应。
致热效应：在生物体受到较大功率微波辐射时，机体温度会逐渐上升，使活体组织引起许多生理反应，而获得医疗效果。
如杀死肿瘤和癌细胞，破坏增生组织。
杀死致病病原体，如支原体、衣原体、人乳头病毒、疱疹病毒……。
受热后，血管扩张，引起血流增加，增强细胞膜的渗透性，增加了毛细血管的压力，加快了组织的新陈代谢、加速毒素、细菌病毒等微生物和渣质输出患部的速度，使肌肉松弛，消除疼痛和缓解肌肉痉挛等。
微波的热疗是将生物体置于微波辐射声中完成的。
前列腺微波的热疗作用不同于一般的体表热疗。
通常采用经尿道或在直肠对前列腺进行加热的体内疗法。
尿道治疗导管中微波达到比体温高若干度的温度，一般为45--49℃，并保持一定时间，使被加热组织变性、萎缩，脱落，将细菌杀灭，这样被压迫的尿道得以舒张，炎症得以消除，达到解除病痛的目的。
在女性治疗中，通常采用经阴道、尿道对病灶部位进行加热的体内疗法，微波能量对病灶部位加热使之达到比体温高的温度一般为38－43℃，使血流量增加，血液中机体免疫细胞浸润，使附着阴道及子宫颈粘膜外的病原微生物在高温作用下死亡病变组织变性，萎缩，脱落，从而提高了机体组织的抗病能力，达到治疗目的。
同时治疗导管中不断流动的冷却水将保护尿道壁或阴道壁不受损伤。
而且由于循环水微波热疗是一种非接触加热方式，避免了因电接触造成的热灼伤和电灼伤的可能。
由于微波热疗是一种非接触加热方式，不存在因电接触造成的热灼伤和电灼伤的可能。
2、微波治疗的主要作用：（1）消灭病原微生物、病原体。
如：支原体、衣原体、人乳头瘤病毒、疱疹病毒、梅毒螺旋体、念珠菌等（2）加速被杀死致病病原体及其病毒排出体外（3）消除炎症，减轻或消除后尿道机械性梗阻（4）加速局部血液循环（毛细血管扩张），使药物在患部最大量吸收。
CT引导经皮穿刺微波消融肺部恶性肿瘤的临床观察
【 关键 词】 经皮微波消融 ； Ｃ Ｔ引导 ； 肺肿瘤
中 图分 类 号 ： １ １ ７ ３ ４ ． ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９— ０ ４ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ６ ４ ０— ０ ４
Ｃｌ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｃ Ｔ － ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｄ ｐ ｅ ｒ ｃ ｕ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ａ ｂ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｙ（ Ｐ ＭＡ Ｔ）ｆ ｏ ｒ ｌ ｕ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ
２ ３例患者 均完成治疗 ， 手术时间为 ５～１ ２ ｍ ｉ ｎ ， 平
３月至 ２ ０ １ ２年 １ ０月我 科 收 治 的 ２ ３例 周 围 型肺 癌 患 者 行 Ｃ Ｔ引导 经 皮 肺 穿 刺微 波 消 融 治疗 ， 共 ３ １个 病 灶。微 波 频 率 ２ ４ ５ ０ ＭＨ ｚ 、 功率 ５ ０～ ７ ０ Ｗ， 根据肿瘤大小 、 形状选择 １ 点或 ２点加热。结果
・
６ ４ ０・
肿 瘤学 志 ２ ０ １ ３年 ７月第 １ ８卷第 ７期
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｃ ｌ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｏ ｎ ｃ ｏ ｌ ｏ ￣， Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． １ ８， Ｎ ｏ ． ７
Ｃ Ｔ引导 经 皮 穿刺 微 波 消 融 肺 部 恶 性 肿 瘤 的 临床 观 察
ｔ ｈ ｅ Ａ ｆ ｉ ｆ ｌ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ Ｈ ｏ ｓ ｐ ｉ ｔ ａ ｌ ｆ ｏ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆ ｏ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
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微波技术与医学陈念永吴大可刘盛纲本文作者陈念永先生四川省肿瘤医院研究所放射肿瘤科主任副主任医师博士; 吴大可先生四川省肿瘤研究所研究员教授; 中国科学院院士中国电子科技大学校长教授博士生导师关键词: 微波毫米波生物效应医学应用5微波是频率在300~3 10 MHz 波长为1~0.001m 的电磁波广泛应用于雷达通信等军事领域近20年来微波对生物体产生的生物医学效应受到广泛重视微波生物医学作为生物电子学的重要分支自70年代得到迅速发展经历了从热效应到非热效应从生物体到细胞及分子水平从大功率密度到低功率密度从生物效应到临床医学应用等阶段特别是随着细胞生物学和分子生物学的发展对热生物医学效应本质的认识目前已远远超出了临床应用的需要尤其是对生物体热耐受性和热休克蛋白的研究为热生物学作出重大贡献同时随着半导体及新型微波器件的发展和计算机技术的发展为微波技术在临床医学广泛应用提供了可能目前已从实验室研究进入到了临床应用一微波生物效应生物体是一种复杂电介质结构上是一种复合介质结构组成多元化有体液脂肪肌肉骨骼气腔等; 形态上是一种非平衡态介质其电磁参数随时间温度血流等生理因素变化甚至随心理因素变化因此从物理角度看生物体是一种各向异性的有耗非均匀时变同时具有旋波性的介质对于生物体因新陈代谢作用介质处于一种非平衡态因此电磁波(微波)与生物体的作用远比物理介质的作用复杂而且影响因素多而复杂包括神经体液等研究电磁场与波与有旋介质及非平衡态介质的相互作用是电磁理论的新课题就微波而言其量子能量相对较弱对生物体的作用具有明显的能量窗效应和频率窗效应主要产生热效应和非热效应1. 热效应是电磁场与生物体作用生物体吸收电磁能而产生热量导致机体热效应的主要机理是:(1) 体内的自由电子离子在外加电磁场作用下产生振荡形成传导电流与体内其它原子分子发生碰撞而产生热能(2) 体内极性分子如蛋白质碳水化合物脂质等在外加电磁场作用下发生旋转形成位移电流与周围分子发生磨擦而形成介质损耗热生物组织的介电系数随外加电磁声的频率而变化为了表征生物组织吸收电磁能量的大小目前国内外应用比吸收率(SAR)的概念其值正比于生物组织的电导率和组织中的电场强度平方微波热效应时生物体吸收电磁能而产热所致温度变化导致机体生理功能紊乱或组织结构改变生物效应其单位体重组织的温度变化率为:30.239×10dT/dt= =(Wa+Wm-Wc-Wb-Ws)C当Wb+Wc+Ws Wa+Wm 时就可使组织温度升高导致机体热效应或用能量方程表示:1dT/dt= (SAR+WM-WC-WB-WS)4186C式中SAR 为组织的能量比吸收率; Wm 为组织新陈代谢率; Wc 为热传导所散发的功率; Wb 为血流所带走的功率; Ws 为皮肤所散发的功率; C 为组织比热(Kcal/kg) 组织加热的初始阶段因热传导和血流增加所起的作用不明显此时组织升温主要是由于吸收电磁场能量所致其吸收的电磁能量即为SAR 当温度进一步升高血流增加带走热量组织温度下降而肿瘤内血循环差造成瘤内热量积累现象与正常组织形成温度差这是微波加热治癌的理论之一2. 非热效应是生物体在电磁场与波作用下不产生热或产热不明显的生物效应其主要特征是生物效应与场强平方呈非线性关系主要是低强度弱电磁波尤其是波长处2于毫米波段的毫米波国内外的研究发现很低能量密度(<1mW/cm )的毫米波辐射则能引起显著的生物效应包括对神经系统和骨髓细胞的影响表明毫米波辐射对生物大分子细胞增殖生物体新陈代谢等产生不同层次上的影响其作用机理复杂目前尚不清楚但是低强度微波毫米波辐射作用于细胞膜产生新2+ 2+的跨膜电位(TEP) 影响细胞膜离子通道(Ca 通道等) 激活Ca -ATP酶发生改变2+影响细胞膜功能造成细胞内Ca 超载导致细胞代谢紊乱抑制DNA 合成低强度微波毫米波非热效应有明显的能量相关特异性波长相关特异性并且生物体的初始状态和发育阶段亦明显影响其生物效应二微波技术在医学中的应用1. 疾病诊断研究a. 微波医学成像80年代初期欧洲科学委员会意识到微波生物医学成像的应用前景相继开展了系列科学研究其研究内容涉及重构代数的基础研究成像系统及成像系统多样化的研究其医学成像原理是利用不同生物组织对电磁波的吸收反射及透射特性的不同从散射场中通过数值运算获取介质电磁参量的分布信息不同生物组织具有不同的电磁参量同一组织在血液循环及温度变化时也具有不同的电磁参量通过电磁参量的分布图可获取组织边界血流量及温度分布等有用信息微波医学成像系统包括微波探测器控制及显示三大部分根据探测器的不同形状又分为平板式和圆柱式微波成像系统目前尚处于试验阶段能否进入临床推广应用还依赖于以下关键技术的突破: 信号提取理论的突破由于生物介质的高度非均匀性各向异性及旋波性因此其信号的提取尚需更深入的研究; 多适用性的突破技术上为了实现空间匹配及提高分辨率需将生物体置于水中需研制一种适合人体各部位的探测系统可借鉴供放射线剂量学测量与研究的模拟人体模型的方法研制出一个微波探测用的微波人体体模其各种组织与器官的电磁参量与人体各组织等效; 为提高对温度和血流的高分辨率需发展高敏度和低噪声探测器这有赖于微波器件的发展b. 病理学免疫组织化学诊断中的应用利用微波热效应促进组织抗原与抗体的结合最新研究报道表明微波孵化能够缩短病理组织免疫染色时间至少20倍仍然保持病理切片染色结果质量同时微波还能促进抗原簇脱绞链作用因此微波在免疫组织化学病理学中有着非常广泛的应用前景目前已广泛地在该领域得到应用但其微波免疫检测技术存在极大的局限性其一微波加热的温度不能精确控制其二现行的测温元件体积很大不能对组织切片上的液滴进行测温和控温其三对微波加速组织抗原抗体反应脱绞链作用的机制尚不清楚免疫特异性与微波频率和功率的关系等均需进一步研究为此我们根据国内外研究的现状提出了一套适合于免疫组织化学检测并能对组织病理切片上液滴准确测温和控温的微波免疫染色方法和技术并对其促进组织抗原抗体结合的作用机理进行研究建立相关模型提出优化条件2. 临床治疗中的应用研究a. 肿瘤微波热疗早在30年代肿瘤学家研究发现当组织加温到一定温度后高温对人体癌细胞产生显著的杀伤作用在与肿瘤治疗的其它手段(放疗化疗)结合应用时对放疗和化疗有明显的增强作用体外和体内大量研究资料表明:(1) 肿瘤组织内在的乏氧细胞是最终造成肿瘤治疗后复发或残留的主要原因之一而其对高温敏感因瘤体内的这些缺氧细胞对放射线和化疗药物抗拒(2) 肿瘤内的低pH环境可增加高温对肿瘤细胞的杀灭(3) 癌细胞增值周期中处于S 期的细胞对高温最敏感但对放射线却相当抗拒(4) 肿瘤内血循环与正常组织不同加温后瘤内产生热积累现象形成温度差利于肿瘤细胞杀灭(5) 在高温下放射线对癌细胞杀灭作用增强某些化疗药物的作用也增强产生协同作用就其生物效应而言对肿瘤的作用是肯定而确切的国内外已较广泛地应用于肿瘤临床治疗研究多种肿瘤在配合放疗后明显降低了肿瘤局部复发率5 年生存率亦明显提高尤其对表浅肿瘤取得了较好的治疗效果目前热疗加温的主要手段仍为微波加热常用的加热方法有: 体表局部加热治疗及腔内加热治疗和组织间插植热疗由于常用的体表加热方法透热深度受到限制要治疗深部肿瘤还存在一定困难近年来对微波加热深部肿瘤所作的研究一是降低微波频率进行大面积的体表照射另一是利用人体自然腔道进行腔内热疗这是我国肿瘤热疗的特色如食管癌腔内热疗是用食管2450MHz 微波辐射器其长度为105mm 和120mm 外径约6mm 抗微波辐射干扰的热电偶附于辐射器表面放置1~3 个以监测肿瘤中心肿瘤边缘以及正常食管的温度辐射器的有效加热范围事先在体模中测出河南省肿瘤医院的研究结果取得了显著的疗效其它如宫颈癌直肠癌膀胱癌的腔内热疗亦取得了满意的治疗疗效治疗差异主要是根据不同器官的体腔形状选择和制定相应不同的辐射器由于非创伤性加热方法对深部或巨大肿瘤难以使整个瘤体达到满意有效的治疗温度而且在能量穿透身体时必将对癌肿周围正常组织产生影响如果将施热器(辐射器)直接植入瘤体内加热则有可能使温升集中在癌肿内通过改变辐射器的数目形状和布局就可获得各种与肿瘤形状相符的均匀加热图形这就是最近几年国外发展最快的加热方法即组织间插植加热治疗只要能施行手术部位的肿瘤均可实施组织间热疗并取得较好疗效但国内刚刚起步并处在探索之中微波热疗正在成为恶性肿瘤综合治疗的一个主要治疗手段但在肿瘤加热治疗研究进展中热生物学研究已远远超出临床应用需要而物理设备的限制使热疗临床进展缓慢甚至阻碍了热疗的进一步发展目前肿瘤微波加热治疗存在的主要技术问题是加温控温和恒温测温三大物理技术问题现有的微波热疗仪加温深度难以达到临床治疗要求而且深部加温的范围小且均匀度差体内组织加温后达到有效治疗温度的控制难以实现并且很难在体内恒定所需的治疗温度此外目前一切测温手段均系创伤性的尚无一种简便而无创伤的测温方法因此研究一种能对人体深部肿瘤进行有效加温(有足够的加热范围均匀度) 并能恒定有效加热温度的方法与设备以及发明一种非创伤性测温方法是促进肿瘤热疗的进一步发展的首要任务b. 微波理疗微波作为一种理疗方法的应用可用于慢性鼻炎及其它局部慢性炎症的治疗c. 毫米波医学应用研究毫米波是微波波段的频率高端对生物体产生的具有重要意义的非热生物效应近年来更受到重视实验证明毫米波(极高频电磁波)对生物体的作用为信息效应主要是基于信息作用机制并以恢复机体功能破坏为作用方向目前有限的研究资料提示毫米波辐射对生物大分子细胞增殖机体新陈代谢等产生不同层次上的影响国外的研究较为深入和系统初步证明毫米波对人体多种疾病具有治疗作用生物作用谱宽而广无副作用并进行了肿瘤作用的实验和临床研究不促进肿瘤的生长和转移初步结果显示了其在肿瘤中的巨大应用潜力具体表现在以下方面:(1) 与放化疗结合产生的治疗协同作用可以使肿瘤增长的抑制作用提高85%(2) 减轻或防止放化疗后病人的毒副反应(3) 骨髓保护效应及提升白细胞作用(4) 能够改善病人对化疗的承受力以及具有改善病人免疫状态的作用但毫米波空间是通过何种方式或途径直接或间接影响肿瘤生长发展过程的能否用来阻断癌前病变的发展或防止肿瘤过程的进一步发展或能否诱导癌细胞向正常分化(逆转) 目前这些问题尚不清楚三展望随着微波技术的发展和在军事宇航通讯中的广泛应用微波技术也越来越渗透到医学的多个领域国内外不少科学家也正在此领域辛勤工作目前已有利用微波天线阵原理来探索解决在肿瘤治疗中微波加热深度和加热范围的可能方法利用微波热效应结合加温诊疗仪原理设想一种能中止早孕的微波诊疗仪使其加温深度通过女性腹部体表达到子宫并在其它影像诊断方法引导下定点对胚胎加热而中止妊娠同时我国科学家采用低强度微波毫米波抗肿瘤协同效应和对人癌细胞体外诱导分化及机理的基础研究工作也取得了一定的进展(全文完)。