肿瘤热疗技术

微波肿瘤热疗技术XXXX医院肿瘤科XXX一.微波的物理特性

在电磁辐射的频谱中，微波是指频率范围为300MHz~300GHz、相应波长为1m~1mm范围的电磁波。

根据公式：V=λf

频率越高，波长越短。

医学临床上通常所说的2450、915微波机就是指其工作频率为2450MHz和915MHz的设备。微波的传输特性

微波不论在空气中或在其他介质中传输过程中，其能量将逐渐衰减；在不同介质中衰减程度不同。

穿透深度：电磁波从介质表面向介质内部传输时，其振幅衰减到表面值的1/e（即为表面值的36.9%）所经过的一段距离d。

不同频率的微波在高水容量组织

（肌肉、皮肤）中的传输特性

频率（MHz）波长（cm）穿透深度（cm）

空气/组织

43369.3/8.763.57

91532.8/4.463.04

245012.2/1.761.7

58005.17/0.7750.72

100003/0.4640.343

不同频率的微波在低水容量组织

（脂肪、骨骼）中的传输特性

频率（MHz）波长（cm）穿透深度（cm）空气/组织

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.微波的热效应

微波热效应

是指微波能量照射人体的全身或局部后，人体的全身或局部，人体组织吸收微波能量后发热，超过人体体温的调节能力，产生体温升高，由此而引起的变化称之为微波热效应。

微波产热的原理

人体组织由各种极性分子组成，在细胞内及血液中含有各种不同带电粒子。在交变的微波场（电磁波场）下，这些极性分子和带电粒子随之发生转动、振动和位移，这个过程中会发生相互之间的摩擦和碰撞而产生热，从而引起组织的温度升高。

这即是微波热疗的基础。

影响生物体组织的升温因素

微波作用于人体组织所产生的热，不仅与人体组织的结构有关，而且还与微波场有关。

微波场对加热的影响：

1.微波场频率：微波场变化的频率越高，其产热效果越高。

2.微波场能量：微波场能量越大，其场强越大，则其产热效果越高。

肿瘤加热治疗按照治疗温度的高低分为：

亚高温：39.5~41.5℃

温热：41.5~43℃

超高温：≥60℃

（即热消融）

加热深度（透热深度）

微波加热时，微波能量在人体表皮能耐受（即不会引起组织损伤）的情况下，尽可能大地、不间断地向组织内部传输，通过组织吸收而使组织发热，传输过程中微波能量不断耗损，随着深度的增加，由于能量减弱而使升温能力降低，直至升不到41.5℃时（低于此温度无效果），此时的这一深度被称为加热深度。

在进行微波加热时一般表皮温度较高，有时为了增加加热深度，在加大微波能量时需要同时采取表皮降温措施，以减轻表皮烫伤的发生率。

微波的加热深度一般都大于其物理学理论上的穿透深度，且受很多因素的影响。

因为在加热过程中，随着组织温度升高会因热传导而使周围组织温度升高，从而增加加热深度。

此外当皮下组织为脂肪时，微波频率下脂肪对其能量的吸收少，所以脂肪厚时其加热深度会增加。

微波的特殊性

因为频率高波长短，与其他波段相比，微波有以下一些特性：

1.频率较高，因而其加热效率高。

2.波长较短，因而其辐射器接近人体结构，适合临床应用。

3.波长较短，因而其辐射器能量较集中，加热效率高。

微波的特殊性

4.波长较短，微波发生的器件磁控管尺寸小、易控制，因而设备结构简单成本较低。

5.可通过选择不同频率（即不同波长），达到不同的加热深度。

因此，目前在临床应用中微波加热设备估计约占总加热设备的75%左右。三.微波热疗的关键技术（一）微波热疗设备的组成：

1.微波源（微波发生器）

2450MHz的微波发生器为磁控管；

915MHz设备的微波发生器可以采用磁控管，也可用固态器件（功率模块）；

433MHz可选用微波三、四极管，以及固态器件。2.微波辐射器

即微波应用器，也就是发射天线，其功能是将微波源产生的微波能量有效地辐射到局部治疗区域。

常用的辐射器分为:体外辐射器、腔内辐射器、植入式辐射器和微带辐射器。3.控制装置及测温装置

控制装置用于有效控制微波源输出功率的大小，以控制温度的高低。

理想的测温是无损地测出靶区温度分布，但目前多采用有损测温法，即将测温探头插入组织中进行测温，为减少损伤，多为单点测量。

由于电磁场对测温元件、测温电路存在干扰，为减少对测温的干扰，一是采用瞬时停机测温法，二是采用抗干扰的测温元件如热电偶丝、热敏电阻，以及光纤测温仪。（二）微波体膜及SAR测量

微波体膜

微波体膜是一种具有特殊性能的等效组织体膜，使用与人体组织的电、热物理特性相近的人造材料来替代真实组织，用于实验时模拟组织在热疗条件下的加热情况。

等效组织体膜分为静态和动态两种：静态等效组织体膜不考虑血流的影响；动态组织体膜则考虑模拟血流的影响。微波体膜的配制（体膜配方）

周重光配方：TX-151、聚乙烯粉、水。NaCl

江汉保配方:甲基纤维素钠、聚乙烯粉、水。NaCl微波体膜的用途：

1.用于检测辐射器的性能。

2.检测加热过程中组织温度分布。

3.检测微波场对测温的热电偶或热敏电阻的干扰程度。SAR(specificabsorptionrate)的测量

SAR是指单位质量物质对外加能量的吸收率。SAR