微波在医疗卫生事业中的应用

六、微波在医疗卫生事业中的应用

20世纪40年代末，微波作为一种物理疗法首先在美国医学界得到确认。此后，微波在医疗卫生事业中逐步得到了推广和应用。

（一）微波理疗

作为电磁物理疗法，其实各种电磁频率都有，如超短波理疗、红外线理疗、TDP理疗等，但微波理疗却有其独特的优点，因为微波和红外线相比，具有更深的穿透深度；与超短波相比，不会造成脂肪层过热，并且加热速度快，具有选择性加热等特点。微波理疗是通过加热引起血管扩张，加速血液循环，加强细胞内外物质的交换，提高酶的活性，加强新陈代谢，降低感觉神经的兴奋性，降低肌肉和纤维结缔组织的张力，从而增加组织弹性，增强免疫力，止痛消炎。因此微波理疗可治疗肌肉劳损、各种炎症、急性扭伤、冻疮、慢性风湿、关节炎、带状疱疹、痔疮等。国内许多医院理疗科室都备有各种大小形状和功能的辐射器或探头，除了可局部照射病灶区外，还可伸入肛门、鼻腔或耳内治疗一些如鼻炎、痔疮、突发性耳聋等疾病。如图4-17所示。

微波理疗机在我国已大量生产，微波输出功率约为20～200W（可连续调节），工作频率为2450MHz，个别的采用915MHz，生产厂家已超过数十家，以华东沿海城市为主。

由于微波理疗的独特功效，目前有的运动队随队医生带有微波理疗机，为运动场上运动员在比赛时产生的扭伤、软组织挫伤、红肿等由于意外撞击产生的各种疾病作现场应急处理和治疗，使运动员能在短时间内解除痛苦，还能尽快继续参加比赛。微波理疗机在大中城市的各类医院的理疗科室中都有配置，它将成为其他理疗方法的补充和扩展。应用的关键在于理疗医师对理疗机微波输出功率大小及理疗时间长短的控制和调节，既能达到理疗的效果，又能不使病人受到微波的伤害。这就需要理疗师具有对各种疾病理疗效果所积累起来的丰富的临床经验，以作为以后的指南，因为微波理疗比起其他方法来，到底是近三十年来所创制出来的一种新疗法。在微波理疗机中，通常配有几种或十几种甚至几十种各种各样适合于人体不同部位的辐射器或探针，例如辐射背脊的长条形辐射器、大圆锥喇叭形辐射器、小圆柱形辐射器、可插入肛门的笔形辐射器、像耳塞一样供理疗耳病的专用探头、各种弯曲形状和粗细的微波探针等，由购买者自行选购。

图4-17　微波理疗机正在理疗人体下肢部位

（二）微波热疗（透热疗法）

早在50多年前，美国宾州大学一位科学家首先提出了微波的人体“热效应”学说，这就为微波的透热疗法提供了理论基础。利用微波对人体内各种肿瘤进行局部加热，使癌细胞迅速升温至43℃左右，即可杀灭癌细胞。大量的生物实验和临床实践证明，这是一种新的透热疗法，如与放射线或化学疗法结合起来，治疗效果更好。我国利用微波热疗法治疗恶性肿瘤的医院很多。特别对像妇女宫颈癌、食道癌、脑癌、皮肤癌、口腔颌面部鳞癌、肝癌等都有许多成功的报道，曾有不少医学专家在许多国际医学学术会议上介绍他们的临床治疗病例和经验，引起了国外同行的赞许和肯定。目前，无论国外还是国内，对微波透热疗法继续进行临床治疗外，还不断总结经验，不断开拓新的治疗癌种的实验研究，为进一步提高疗效而不懈努力。我国在治疗胃癌、食道癌、宫颈癌、皮肤癌、肝癌等领域都有丰富的临床经验。在透热疗法中，对肿瘤部位的测温和控温是个关键问题，因为很多测温装置或探头置于微波场中会受到微波场的干扰或影响，造成读数不准或控制失灵，从而影响治疗效果，或伤害周围的正常细胞组织。

（三）微波组织凝固术和微波手术刀

20世纪70年代初，日本首先将微波组织凝固术用于犬脑肿瘤手术上。1974年，美国的泰勒发明了微波手术刀。1981年，日本的田伏将该技术用于肝及脾的临床手术上。1982年，他又将微波凝固术与内窥镜技术结合起来用于消化道止血和治疗胃癌。

微波凝固术的优点是：

（1）减少出血或不出血，比激光或高频更安全，不易造成穿孔；

（2）伤口不需消毒，不需缝合，因而也不存在拆线麻烦；

（3）对血管丰富的肝脾等易碎组织可进行部分切除；

（4）可对常规手术不易进行的多病灶肿瘤或大血管附近的肿瘤进行手术。

我国在该领域工作开展得较早的有上海长海医院、上海新华医院、南京鼓楼医院、成都陆军总医院等。

1984年，西安首先研制成功微波手术刀，用于表皮癌、肝癌、胃癌、乳腺癌的切除手术。微波手术刀可防止伤口感染和癌细胞扩散。尔后，上海南京等地相继采用微波天线与高频电刀结合对前列腺增生症、胃出血、子宫功能性出血等进行手术并取得了成功。目前，微波手术刀正与常规手、激光刀和高频电刀一起，根据不同情况由医生选择使用。

20世纪80年代中期，当时的成都陆军总医院与四川大学无线电系一起合作研制成功16根植入式的微波探针，用于对晚期肝癌和肺癌的病人进行手术治疗。疗前，将这些微波探针植入病灶周围，视病灶直径大小，决定探针数量多少，最多可植入16根探针，启动微波电源后，微波功率就通过这些探针对探针周围的肿瘤细胞开始加热，直到这些病变组织的温度上升到43℃时，癌细胞被杀死。由于微波的凝血效应，在杀死癌细胞的同时也使周围的血管凝固，从而避免了手术过程中由于肝脏血管丰富导致的大出血现象，并能防止癌细胞的扩散和转移。在杀死癌细胞后继续加温，使由微波探针包围的组织全部凝固，然后再用普通手术刀将这一组织全部切除，彻底清除了癌细胞。如果癌细胞在晚期没有发生转移，那么通过上述手术后的病人存活期将是很长的。遗憾的是多数晚期肿瘤患者都在不同程度上发生了转移或扩散，因此即使通过上述手术将原发病灶切除，仍不能完全挽救生命，而只能使病人延长一定的存活期。

（四）微波针灸

微波针灸是我国发明的具有自主知识产权的微波理疗专用仪器，并获得了第40届普罗夫迪夫国际技术博览会金牌。第二代仪器于1986年获得了第35届尤里卡世界发明博览会银牌，以后又分别获得中国、美国、英国专利。该仪器曾出口到世界上三十多个国家。

根据中国古代银针针灸原理，将小功率的微波照射相应穴位，可治疗心绞痛、冠心病、三叉神经痛、肩周炎、腰痛、坐骨神经痛、扭伤、关节炎等20多种疾病。它与微波理疗仪不同的是微波工作频率较低，约为800MHz；而微波理疗仪则工作在2450MHz，频率要高3倍以上。其次，微波针灸仪的输出功率要小得多，通常为几瓦，而理疗仪则为数十瓦至一两百瓦。这主要是由于针灸针对生理穴位面积很小，而理疗仪则大面积照射并利用微波的热效应原理，因此需要功率较大才能达到理疗效果。

（五）毫米波治疗

毫米波也属于微波的频率范围，只是工作频率更高一些罢了。例如有的工作在35 000MHz甚至更高。这种仪器有点类似于微波针灸仪，但输出功率更小，通常只有千分之几至百分之几瓦，因此其工作原理与微波理疗仪和微波针灸仪的完全不同，它不属于热疗范畴。由于毫米波电磁振荡能量与人体细胞新陈代谢所激发的固有振荡产生共振以供给人体能量，促进细胞分裂生长，调节基因的排列组合形成各种抗体基因而战胜病原体，这就是“微波对人体的生物学效应”。

这一理论由俄罗斯科学家提出，他们在微波低功率生物效应的理论和实验上都长期开展相关的基础性研究工作，取得了令人注目的成果，许多著作和论文都出自他们之手。

该治疗仪主治胃及十二指肠溃疡和炎症。目前在福建、南京、上海、成都、西安、北京等地都在生产销售这种治疗仪，有的还配有电脑控制。

（六）微波电子直线加速器治疗肿瘤

利用微波功率加速电子或离子，使其达到极高的运动速度，通常称为相对论速度，即接近真空中光波的速度，然后撞击到钨靶上产生电子线（β射线）或X射线，这些射线可对恶性肿瘤的细胞进行杀灭。被加速的电子能量可达8～25MeV（兆电子伏特）以上，它的最大特点是安全可靠、可以控制和使用方便，是同位素钴-60放疗的换代产品。目前各大城市中的医院都配备有这种大型的微波治疗设备。该设备系统复杂，体积庞大，占地面积大，能源消耗大，价格昂贵。除从国外进口外，还有国产设备。

（七）微波诊断

肿瘤组织一般会比周围正常组织的温度高出0.1～1.0℃，只要能够探测出这种微小的温度差异，就能发现肿瘤的病灶所在位置。利用微波辐射计（一种高灵敏度的微波接收装置）可以毫无损伤地探测到肿瘤位置，它比通常的红外线辐射计探测深度要高出十几倍，因此特别适用于深部肿瘤的探测和诊断，例如食道癌、肺癌、乳腺癌、鼻咽癌等；但由于技术原因，目前的诊断符合律约为86%左右，有待于进一步的提高。

另一种诊断技术就是微波计算机断层成像即微波CT技术，它与X射线CT一样，利用人体对微波传播时产生的反射、折射和衍射等变化，利用计算机对这些信息综合处理，将测量结果进行重建成像就可诊断疾病，是X射线CT的一种补充。

除此以外，还有微波快速分析小便样品，微波快速升温和解冻保存的血浆及血细胞，微波处理病理切片等。

（八）手术器械的微波消毒

在医院中，外科手术每天需要经过消毒杀菌大量的各种手术器械。在口腔医院中，每一患者都需要一套检查设备，这些器械或设备消毒工作量大，劳动强度大，效率低，有的单位尝试采用微波消毒杀菌技术，可大大简化消毒程序，提高消毒效率，缩短消毒时间，特别在口腔牙钻的微波消毒中取得了可喜的成效。微波灭菌器可完全杀灭枯草杆菌黑色变种（ATCC 9372）芽胞，对乙型肝炎病毒表面抗原也可完全灭活。此外，对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等都有满意的灭菌效果。

目前各医院中，外科手术器械包都采用压力蒸汽灭菌，每处理一次需45～60min。在战时，由于条件限制，多采用手提式压力锅灭菌，处理量少。而微波具有对物品处理速度快，灭菌效果可靠，处理温度低，对物品无损坏等特点，这就为战时战地医院应急供应大量灭菌器材提供了条件。

（九）微波处理医疗垃圾

在医院中，每天都有大量的医疗垃圾需要处理，这些垃圾有一次性使用的各种手术器械，一次性注射器，外科病人换用的纱布和外敷药物等，如先经过微波处理，然后再分门别类地按规定作最后处理，这样就不至于产生中间污染或感染。已有一些国家开始使用这种技术，例如德国和加拿大等，但该设备价格昂贵，目前推广应用尚有些困难。

（十）医学上的实验动物的微波杀生

利用微波功率照射动物（猫、兔、鼠等）头部所产生的热效应，在瞬时处死动物的同时，能灭活脑内的酶系统，中止其生物化学反应，保留脑内耐热活性物质的瞬时值，有利于神经化学的研究。这就为生物化学、生理学、药理学、病理生理学等现代生物科学研究提供了一种先进的实验动物杀生手段和设备。