微波療法
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微波療法（Microwave therapy）
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概述
應用波長為1米～1毫米（300～30,000兆赫）的特高頻電磁波作用於人體以治療疾病的方法，稱為微波療法。
根據波長不同可將微波分為分米波（數10厘米～100厘米），厘米波（1～10厘米）以及毫米波（1～10毫米）三個波段。理療中應用的微波一般指波長為10-30厘米的電磁波，目前治療上最常用的微波其波長為12.5厘米，頻率為2450兆赫（MHz）。除連續式微波外，新近又出現脈衝式微波治療機，脈衝頻率為1Hz。
生物物理學特徵
微波振蕩頻率極高，波長介於長波紅外線與短波之間。但微波的產生、傳輸、測量等原理既不同於光波，又不同於超短波。微波的某些物理特性類似光波，如呈波束狀傳播，具有彌散性能，遇不同介質可引起反射、折射、繞射、散射、吸收以及利用反射器進行聚集的作用，其規律與相應的光學規律接近。微波作用時稱輻射（或照射）。因微波的彌散性大，故用特製的傳輸系統，包括波導管（同軸電纜）和輻射器。微波由輻射器中的無線輻射至空間作用於人體。輻射器有半圓形、矩形、圓柱形、耳道輻射器和鞍形輻射器。
當微波輻身到人體時，一部分能量被吸收，另一部分能量則為皮膚及各層組織所反射。厘米波輻射機體時的反射率為40～50％。富於水分的組織能較多地吸收微波能量，而脂肪、骨骼等則反射相當部分的微波。所以當微波作用到有多數界面的部位或器官（如眼、盆腔等）應注意由此引起的過熱現象。
微波對人體組織的穿透能力與其振蕩頻率有關，振蕩頻率愈高，穿透能力愈弱。波長為12.5厘米的微波，穿透組織的深度一般可達3-5厘米。
微波治療的主要作用因素也為熱效應和非熱效應。脈衝式微波治療時，其所產生的熱為脈衝間期時的血流所消散，故其熱作用小，適合於對熱禁忌的疾病，如急性病。且能作用於更深的組織。但由於其物理特性所致，微波的熱效應和非熱效應與超短波引起的也不一樣。
（一）熱效應
微波輻射人體後，電解質離子隨微波頻率迅速振動以及電介質的束縛電荷作相對移動，偶極子產生轉動，為克服所在媒質的粘滯性而消耗能量並產熱。實驗證明使水分子轉動180°所需的時間大體與微波之半周期相適應，水分子的固有振蕩頻率與波長3厘米波頻率相近，可吸收微波能量的98％，10厘米波可被水吸收50％，介電常數較大的組織吸收微波較多，水的介電常數大，故富於水分的組織（如血液、肝、腎、肌肉等）吸收微波能量最多而產生大量熱能，引起組織溫度升高，而脂肪和骨組織吸收能量最少。
微波對生物體加熱的深度取決于波長、組織的導電率、反射能力、介電性、分層厚度、總的容積和幾何形狀等。厘米波最顯著的能量吸收發生在表淺組織內，其穿透組織深度僅為數厘米，同時大部分能量在組織的交接面上被反射，在此處可能形成駐波而導致鄰近組織的過熱。微波透入機體組織的特點，使得在某一種動物身上所研究的結果很難或根本不可能應用到另一種動物身上，更不能照樣地應用於人體。例如，用波長12.6厘米的微波同樣作用於老鼠、兔和人，可刺激不同的器官引起反應。由於多種因素影響電磁能吸收的精確測定，故目前在臨床治療和實驗研究中，微波對機體作用強度的最可靠的指標，仍然是測量受作用組織或器官的溫度變化。
（二）非熱效應
動物和臨床實驗證明，微波的熱作用是明顯的，但實驗中，出現一些不能用熱效應解釋的生物學現象，例如鴿子在微波束（雷達）中出現慌亂而古怪的飛行。鴿子這種異常活動，不可能與熱有關，因為根據輻射器的功率和輻射源與鴿子的距離分析，其能量密度絕不會引起熱效應。又如以脈衝持續時間為1/10微秒的微波作用於兔眼時，20分鐘後可出現嚴重損害，但測到的平均功率遠不足以引起熱效應；還有當以不會引起產熱的劑量作用於機體時，發現可以血流加速，接受低場強微波照射後，在不引起溫度升高的情況下，卻能引起某些系統和器官的機能或形態學方面的變化，如嗜睡、心動過緩、血壓下降等反應，蘇聯學派稱此為熱外作用。認為當接受作用的介質發生溫度變化之前，已發生了非常複雜的物理-化學過程,有機物和無機物荷電顆粒隨電磁場方向的變化而轉移,膜上荷電粒子濃度和通透性改變,蛋白結構造形過程的變化,細胞上的胺基基團及細胞的結構等方面的變化,這與電磁場頻率與受作用的動物種類，作用部位和機體原始狀態有關。這種特殊作用在較低強度微波作用時受作用時(小於10mw/cm2)表現明顯，高強度作用時引起的明顯熱效應掩蓋了細胞和組織內的小能量作用下產生的物理化學變化反應，故非熱效應就不易顯示出來。因此，可以總結為：微波的非熱效應在由於細胞內成分的布朗氏運動而產生熱效應之前最為突出，尤其是當應用低強度微波時最為明顯。在微波的作用機制中，當受作用的細胞內結構的固有頻率與電磁場頻率相一致或成倍數時所產生的效應最大。有人指出在微波作用上，細胞內水分發生構形過程，而這些水分的固有頻率大約為500MHz，而蛋白質分子內的結合水本身又決定了分子形態的變化。因此整個機體系統對低強度微波振蕩不僅具有特殊的極高的敏感性，而且接受其影響的能力也增強。有人提出微波的非熱效應需從信息學說的觀點來認識電磁場的生物學活性問題。在基本相同條件下的外源熱作用不引起類似的非熱效應。但國際上對此尚有爭議，需待繼續研究。我科與生物教研室等協作，進行低場強微波照射小白鼠實驗，在1Mw/cm2組中，照射後，測動物皮溫變化為－0.4℃（均值），肛溫變化為－1.59℃（均值），但可見到心肌部分粒線體有溶合、變形、嵴數減少變短和部分空化，並偶見心肌肌絲輕微鬆散等改變，這就很難用熱效應解釋。1973年國際微波華沙會議曾建議1Mw/cm2以下為非熱效應，1～10W/cm2為非熱效應和熱效應的複合作用，10mW/cm2以上為熱效應作用，這與我科等所進行的實驗中，各微波場強組小白鼠體溫變化和心肌超微結構改變有相符之處。亦初步認為從微波衛生防護和微波臨床應用出發，應考慮到微波的熱作用和非熱作用的生物效應因素。
生理作用和治療作用
（一）生理作用
1.對心臟血管系統的作用
（1）大多數實驗研究證明治療劑量的微波對心臟有擬迷走神經作用（心跳變慢、心電圖R波T波幅度下降，P-R間期延長，房室傳導延長和血壓下降等）。小劑量能改善冠狀動脈供血情況和改善心肌梗塞時的血循環。但過大劑量照射對心臟有損害作用。
（2）組織溫度升高、增強血液循環，血流量可增加50％左右。用80mw/cm2的微波輻射兔耳時可見到迅速的充血現象；作用於人手指甲皺時，可見到微血管擴張和血運加速；輻射狗的後肢，肌肉內的靜脈血增加104％。用微熱熱量微波10～15分鐘作用領區，可使高血壓患者血壓下降，心肌供血改善。
2.對血液及免疫功能的影響
大劑量微波有抗凝作用，小劑量對血小板和凝血時間無明顯變化。大劑量可使紅細胞脆性增高，降低血中磷的含量，血中膽鹼脂酶的活性下降。有人用3.5mw/cm2的波長10cm的脈衝微波長期輻射豚鼠和家兔，發現周圍血液中白細胞總數和淋巴細胞增多，紅細胞數無明顯變化，骨髓內成紅細胞有異常的染色質結構，核溶解和碎裂，有絲分裂異常。總之，由於實驗方法和條件不同關於微波輻射對血液成分影響的報告頗不一致。微波輻射對機體免疫機能影響報導亦不相同。動物實驗證明，低強度的微波輻射可使嗜中性白細胞的吞噬活力下降，抗體生成嚴重受抑制。但有些作者在用微波治療肺炎患者過程中發現，血清中備解素，補體滴度升高，組織胺酶增加，提示微波可改善機體的非特異性免疫功能。我科與檢驗科協作應用頻率為2450MHz微波，治療劑量範圍（21.7mw/cm2-73.2mmw/cm2），每日一次，每次照射15分鐘，病區局部連續照射25～30次，根據治療前後細胞免疫、體液免疫和總補體、白細胞數檢測，無明顯差異，而所治患者均獲得良好療效，並未出現不良反應。
3.對神經系統影響
短期中、小劑量加強大腦興奮過程，長期大劑量增強抑制，均可引起腦電圖和條件反射改變。直接照射動物頭部，小劑量引起暫時充血和粒線體等細胞器變化，大劑量則有損害作用。長期輻射可使大腦皮質細胞活動能力減弱。用非致熱功率的微波長時間輻射實驗動物，可引起鞘磷脂和神經膠質代謝紊亂，在大腦白質和小腦中出現異染性球形小體，神經膠質細胞增生。長期接受超過允許劑量微波輻射的人員，可有中樞神經系統機能紊亂，表現為頭痛、頭暈、易疲勞、記憶力減退、工作能力減弱、睡眠障礙等。客觀檢查見腱反射減弱，手震顫，皮溫不對稱，以及心動徐緩，血壓波動等。但一些美國學者曾對雷達工作人員進行調查，並未發現以上異常現象，認為微波輻射不引起神經系統障礙。對植物神經可引起擬迷走神經的作用，能降低周圍神經興奮性和減弱支配肌張力的γ纖維的興奮和傳導功能，有緩解肌肉痙攣和止痛作用。
4.對生殖系統影響
睾丸由於血液循環較差，對微波特別敏感，當微波輻射使睾丸溫度高於35℃時精子的產生即受到抑制或停止，過量輻射可使曲細精管萎縮，局灶性壞死。故用微波輻射睾丸附近部位時應將睾丸屏蔽防護。據有人報導，睾丸組織允許功率密度5mw/cm2。此外，有報導，大劑量照射動物卵巢時也可受到損害，失去生育功能，照射妊娠動物可致動物早產或流產。現已有報導用微波照射睾丸進行男性避孕。
5.對眼的影響
由於眼球是富於水分和多層介面的組織，血循環差，容易積熱，大劑量或長期輻射微波後玻璃體和晶體出現渾濁，有人認為，可能由於微波作用後眼球組織溫度升高使眼部焦磷酸酶、三磷酸腺苷酶活性降低有關。用180mw/cm2的微波作用於動物的眼球時，可導致晶體的渾濁和白內障，同時發現眼睛的焦磷酸酶和三磷酸腺苷酶的活性下降；晶體內細胞的抗壞血酸、DNA的合成及細胞核的有絲分裂都發生改變；微波作用後，晶體中的電解質和水分增加，細胞膜的滲透性發生改變。一般認為形成晶體損害的臨界微波功率密度為100mw/cm2；當晶體內溫度達44℃時，便形成白內障。有人用兔子作實驗證明，如果動物處於低溫狀態下，即使達到致白內障的強度和時間也不引起白內障。但小劑量照射未見到損害作用，國外報導利用小劑量治療某些眼病有良好作用。應用微波治療眼病時特別要注意用小劑量。
6.對呼吸系統影響
小劑量微波作用於肺部時發現呼吸變慢，肺輕度充血,肺泡間隙有少量白細胞浸潤，微波對肺炎有治療作用。據國外報導，中、小劑量微波對小兒急性肺炎、遷延性肺炎、哮喘性支氣管炎有良好效果。
7.對消化系統的影響
在治療劑量下，發現微波能夠加強實驗動物胃腸的吸收功能，對分泌和排空功能亦有調節作用，使胃蠕動減慢，胃的全酸和游離酸均見減少，當分泌和排空功能亢進時，微波的調節作用更為明顯。但由於胃腸等空腔器官的調節機能較差，對熱敏感，因此，不能用較大劑量微波治療，否則可引起損傷。對肝臟作用，小劑量可引起充血反應，大劑量輻射亦有損害作用。
8.對內分泌系統影響
國外報導動物實驗採用微波一次或多次短時間（30分鐘）3mw/cm2照射動物能使動物甲狀腺功能增高。有人用1～10mw/cm2微波長期照射動物，引起甲狀腺和內分泌活動增高，甲狀腺濃集放射性碘的能力明顯增強。有人認為這可能是由於微波刺激了下丘腦垂體功能使垂體的促甲狀激素增加之故。另有人研究報導，微波能夠增強腎上腺皮質激素的合成。以治療劑量的微波輻射關節病和皮膚病患者的腎上腺投影區，可使腎上腺皮質功能增強，血中抗炎激素增加，促炎激素減少，尿中兒茶酚胺排出減少，電解質代謝轉為正常，提示交感－腎上腺系統的機能狀態得到改善。
9.對細胞染色體和核有絲分裂的影響
用波長為10厘米，功率密度為3～7mw/cm2的微波，直接作用於人的淋巴細胞和猴的腎細胞培養物時，便可見到細胞染色體發生畸變和核有絲分裂的異常現象；如將波長為10厘米，功率密度為10mw/cm2的微波，作用於動物的眼球角膜時，便可發現角膜的上皮細胞發生有絲分裂的改變，這些現象對研究微波細胞學和遺傳學將有密切關係。
10.對炎症過程的影響
（1）微波降低與炎症過程的始動機制有關的致炎介質，如用微熱量和溫熱量作用後炎症組織和血液中增高的組織胺、加壓素、緩激素肽等含量降低。但高熱量微波可增加體內致炎介質的含量並使炎症過程惡化。
（2）降低微循環、微血管增高的通透性。發炎反應與微血管通透性增高的微血管反應有關，微血管細胞損傷及其通透性增高是受致炎介質影響的結果。微波（分米波和厘米波）作用後，這些活性物質在組織和器官內的含量減少，導致增高的組織通透性降低，使炎症過程的發生逆轉。
（3）使局部血管擴張，血流加速，使組織內吸收加快。
（4）微波在抗炎中除對異化過程的抑制性影響外，對同化過程有激活作用。有人發現，微波在不使細胞結構升溫的劑量下，對細胞的氧化－還原過程有刺激和使之正常化的作用。
因此，有人認為對決定發炎程度的那些過程的抑制作用，對適應系統的激活和修復過程的刺激作用，是應用微熱量微波抗炎作用的基礎。
（二）治療作用
1.微波輻射使組織溫度升高，血管擴張，局部血流加速，血管壁滲透性增高，增強代謝，改善營養，促使組織再生和滲出液吸收等作用。
2.有鎮痛、解痙、消炎作用，對肌肉、肌腱、韌帶、關節等組織及周圍神經和某些內臟器官炎症損傷和非化膿性炎症效果顯著，並主治亞急性炎症，弱劑量對某些急性炎症（如浸潤性乳腺炎等）亦有效。
3.眼睛及睾丸對微波特別敏感，治療時應防護，對血循環差和富於水分的組織應避免過量引起病情惡化。
總之，微波有鎮痛、抗炎、脫敏和改善組織代謝和營養等作用。
設備與治療方法
（一）治療機
國產微波治療機頻率多為2450兆赫±30兆赫，波長約為12.5厘米，最大輸出功率為200瓦。必須用特殊的多腔磁控管才能產生微波輻射，微波電磁能量，經同軸電纜傳輸輻射器的天線發射出來。
（二）輻射器種類
微波是通過輻射方式作用於人體的，一般將微波治療用的電極稱為輻射器，輻射器的各類、形狀、常用的有四種：
1.半球形輻射器：直徑17厘米，適用於一般部位的治療。
2.圓柱形輻射器：圓形截面管狀，有大小不同規格，常用的直徑為8厘米，適於較小部位的治療。
3.長形或矩形輻射器：雖外形稍有不同，但其開口處都呈長方形。這種輻射器適於脊柱、肢體部位的治療。
此外，還有一種馬鞍形輻射器，適於治療面積較大，凹凸不平部位，如胸、腰、腹、膝等。還有適用於小部位的聚集輻射器，以及外耳道和其他體腔治療用的輻射器。
（三）各種輻射器的應用方法
1.有距離輻射：如採用圓形、圓柱形及長形輻射器，照射時輻射器與人體表面有一定距離，由於機器的設計裝置，照射時若距離太近，將引起失諧，影響輸出功率，因此，這些輻射器必需做有距離輻射,一般規定為7～10cm左右。馬鞍形輻射器基本上亦屬這種類型，但輻射器結構中已固定好與體表足夠的距離，因此亦可直接與治療部位接觸。
2.接觸輻射：由於特殊的設計，耳、聚集和體輻射器均可作接觸輻射。用耳輻射器時，每次用前應套上橡皮套，撲以少許滑石粉，讓病人自己持小電纜之插入外耳道，每次治畢後，取下橡皮套，用1/1000新潔爾滅浸泡30分鐘消毒。
用聚焦輻射器時選取直徑與病灶面積相近的輻射器，蓋好蓋罩，讓病人持把柄將輻射器的輻射面緊貼在病區上，使用功率亦不能超過10瓦。
用體腔（直腸等）輻射時，應先將專用的外套套上，在外套上塗以潤滑油（凡士林、液體石臘等）再緩緩放入體腔內。為了便於消毒，用時可將外套上再套一個乳膠橡皮套，套外塗潤滑油，放入體腔內進行治療，治畢後棄去橡皮套，以減少外套消毒手續。用體腔輻射器時，由於接觸面積較少，反射消耗也少，使用功率也不宜超過10瓦。
3.隔沙輻射法：這是在用有距離輻射時，在輻射器與皮膚之間用沙子代替空隙的方法。由於介電常數的特徵，微波經沙時，更易於集中成束，散射顯著減少，因而到達人體的功率比不用沙子時大一倍，故治療劑量比通常少一半。可採用沖洗乾淨和乾燥後的河沙、海沙等，沙粒宜較細，大小應較均勻。
治療手足等不平整部位時，可將手足包埋於沙中，沙層厚7～12cm，再將圓輻射器放於沙面上對著手或足輻射；治療平整部位時，可用4～7cm的細沙袋放在輻射器與體表間接觸照射。
4.微波體腔內輻射器加溫療法，採用單極同軸微波天線（輻射頭），直徑0.7cm左右，低位腰麻取膀胱截石位尿道擴張至F26，插入F22膀胱鏡沖洗膀胱後經鏡鞘入微波輻射極於精阜近端，按前列腺大小，輸出功率50～100W，照射60－90秒，按後尿道長度照射1－3次，術後插留置導尿7－10天。亦可借內窺鏡用直徑1.5mm單極同軸微波天線，尖端連接一個mm長的細針電極，插入體腔病變部或腫瘤內，以治療疾病，適應證：①慢性前列腺增生（50-100W）。②子宮出血。③腦瘤（加溫＋切除）。④微波刀切除肝癌。⑤腔內及口腔血管瘤。⑥中心性肺癌。⑦食道靜脈曲張。⑧食道腫瘤。⑨胃息肉。⑩直腸內腫瘤。（11）內痔。（12）鼻甲肥大，聲帶息肉等。
（四）治療劑量、治療時間及療程
治療劑量：根據病情確定治療劑量的大大小小。一般規律是急性期劑量宜小，慢性期劑量可較大些，劑量的大小，需參考病人的主觀感覺和機器輸出功率而定。
1.與超短波相仿，根據病人主觀感覺大小將劑量為為Ⅵ級：
Ⅰ級：無熱量，恰在病人感覺閾以下，調節輸出時調到病人恰有溫感，然後回調至恰無溫感為止。
Ⅱ級：微熱量，恰有溫感。
Ⅲ級：溫熱量，有舒適的溫熱感。
Ⅳ級：熱量，有明顯的熱感，但尚可忍受。
Ⅰ、Ⅱ級屬於小劑量，Ⅲ、Ⅵ級屬於大劑量。
2.根據機器功率計上之讀數劃分：對於馬鞍形、長形、直徑17cm 的圓形輻射器，在距離10cm左右情況下：
小劑量 約在20～50瓦
中劑量 約在50～90瓦
大劑量 約在90～120瓦
在應用耳、聚集、體腔等小型輻射器不能採用上述劑量。採用耳、聚集、體腔輻射器時，最大功率不應超過10瓦。對於8cm直徑的圓柱形輻射器，最大功率不應超過25瓦。
治療時間和療程：一般每次照射5～15分鐘，每日或隔日一次，急性病3～6次為一療程，慢性病10～20次為一療程。
（五）注意事項
1.治療區域及附近不應有金屬物品。當體內有金屬固定釘、片等存留又必須治療時，需用很小劑量。
2.治療時一般不需脫去內衣，但濕的衣服，不吸汗的襯衣、褲（尼龍或其它化纖製品）必須脫換，易燃的衣服（尼龍等）亦宜脫除，局部油膏藥物或濕敷料亦應去除。
3.對溫覺遲純或喪失者，以及照射局部有嚴重血循環障礙者，治療應審慎用小劑量。
4.眼、睾丸附近治療時應用防護罩遮蓋或戴防護眼鏡。
5.老年和兒童均宜慎用，預防灼傷，對成長中的骨和骨骺、顱腦、心區前後禁用大劑量照射。
6.儀器啟動前，電纜各接頭必須緊密連接，否則沒有輸出、接頭處發生高熱、甚至損壞磁控管。
主要適應證和禁忌證
適應證
1.肌肉、關節和關節周圍軟組織炎症和損傷 如肌炎、腱鞘炎、肌腱炎、肌腱周圍炎、滑囊炎、關節周圍炎以及關節和肌肉損傷，脊住關節炎等，微波的效果特別明顯。
2.一些慢性和亞急性炎症 鼻炎，付鼻竇炎，中耳炎，喉炎，神經炎，神經根炎，四肢血栓性脈管炎，膽囊炎，肝炎，膀胱炎，腎炎，腎盂炎，前列腺炎，附件炎。
3.一些急性軟組織化膿性炎症 如癤、癰、乳腺炎，但療效不如超短波優越。
4.內臟病 胸膜炎，肺炎，哮喘性支氣管炎，支氣管肺炎，心膠痛等，停經或月經不調，腎、十二指腸潰瘍。
禁忌證 活動性肺結核（胸部治療），出血及出血傾向，局部嚴重水腫，嚴重的心臟病（心區照射），惡性腫瘤（小功率治療），孕婦子宮區禁止輻射，眼及睾丸附近照射時應將其屏蔽
附：處方舉例
1.微波 大圓輻射 溫熱量 40～60瓦
距離 10cm 右肩前 10～15分鐘 1/日 10次
2.微波 針狀輻射器 溫熱量 8～10瓦
適應症：慢性肥大性鼻炎，單純性鼻炎，變應性鼻炎。
3.微波 長形輻射器 溫熱量 70～100瓦
距離 10cm 兩膝關節 15分鐘 1/日 10次
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