微波技术在生物医学上的应用与展望

微波技术在生物医学上的应用与展望-3-微波技术在生物医学上的应用与展望姓名：曹宇峰学号：**************课程名称：微波技术基础教师：**电子科技大学电子工程学院*年*月摘要：介绍了微波这一特殊频段电磁波的特点。由特点到应用，简单说明了微波技术在生物医学领域独特的应用方面，微波杀菌、微波检测、微波治疗。微波技术的医学应用为人类带来了极大的便利。然而，微波的用处远不及此。随着对微波的深入了解，微波将会在生物医学领域发挥更加重要的作用。关键词:微波技术生物医学应用展望一、微波微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。1.1穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450兆赫兹，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。1.2似光性和似声性微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机，舰船，汽车建筑物等）尺寸相对要小得多，或在同一量级上。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小；使系统更加紧凑；可以制成体积小，波束窄方向性很强，增益很高的天线系统，接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体方位和距离，分析目标特征。由于微波波长与物体（实验室中无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与声波相似，即所谓的似声性。例如微波波导类似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似与声学喇叭，萧与笛；微波谐振腔类似于声学共鸣腔。现的某些疾病。2.2.2微波治疗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、疱疹病毒等。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。非致热效应:所谓非热治疗，就是用强度微弱的电磁波照射人体的有关部位，通过由照射所产生的生物效应达到治疗疾病目的的治疗方法。非热效应多用于人体内分泌失调和某一系统失调疾病的治疗，它的治疗原理与我国的针灸治疗原理相似，但用微波非热治疗时病人没有任何痛苦，更无任何副作用。三、微波的未来及展望微波消化技术在生物医学微量元素分析中的应用测定生物样品的成分，特别是在微量元素分析过程中，许多分析方法都要求样品是液态的。因此临床化学工作者首先应考虑的是样品的前处理——即生物样品的制备问题。当前传统的消化方法如：干法灰。8O年代以来，Carium与Metthes等人最早对微波消化技术进行了尝试，从实际应用看，微波消化对挥发性元素分析尤为适用，由于其时间短，又是密闭系统，挥发性元素在消化过程中一般不会损失。微波消化是一种优秀的消化方法，随着精密控制功的微波炉与新型消化罐的国产化进程加快，必将在临床化学领域获得更广泛的应用、成为一种快速、高教的生物医学样品前处理手段。快速微波热声层析成像在生物医学中的潜在应用种以脉冲微波作为激发源，基于生物组织内部微波 方法的优点，具有很好的成像对比度和空间分辨率，吸收差异，以超声作为信息载体的非电离化新兴医 被认为是一种很有前途的早期乳腺癌诊断及体内异物检测方法。目前许多光声成像小组已经开展了对皮下微血管检测M1、小鼠脑功能成像"1及血氧饱和度检测帕。等研究。热声成像利用微波作为激发源，相对光声成像能进一步提高组织成像深度，在微波源频率为3GHz时，正常肌肉组织和脂肪组织的微波穿透深度分别约为1．2cm和9em。由于微波的吸收率直接与某些组织特性如离子电导率和水分含量相关，根据热声信号就可以得到组织对电磁波的吸收信息，重建出热声压分布。热声成像有完全非侵入性、无损伤、非电离化辐射等诸多优点，能显示组织中各种化学组分，提供丰富的诊断信息。总结：随着微波与生物相互作用的深入研究，微波技术的不断改进与发展，尤其是微波医用研制和完善，以及大量的临床案例表明，微波能在医学中应用可望迅速发展，新成果会不断出现，微波能终会成为医生战胜疾病的得力助手和人类健康的可靠卫士。参考文献：《中华医学检验杂志》1991年第14卷第4期《微