微波医疗仪器论文

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1、FredSterzer微波医疗仪器微波技术对诊断医学和治疗医学有着重要的贡献。今天，许多使用微波的医疗仪器都在诊所里应用着，并且还有许多新的医疗用微波仪器正在被开发[1]，[2]。本文将要介绍的若干个新的微波医疗仪器是MMTC公司与下列研究单位合作曾经开发或正在开发的：马里兰州哥伦比亚市的Celsion公司（微波气球导管），纽约州布朗克斯市的Montefiore医疗中心（MMC）（微波气球导管，双微波天线，和微波打孔）；以及旧金山的加州大学（UCSF）（共形阵列天线）；这些仪器的开发者以前已经发表了包含有大多数本文所介绍内容的专利和文章。这里所介绍的所有医疗仪器都依赖于微波渗透活性

2、肌体组织的能力。微波渗透组织的深度主要是组织的介电常数和微波频率的函数。一般来说，组织的含水量越低，在给定频率下的微波渗透就越深。同样，在感兴趣的频率下，给定肌体的含水量，频率越低，在组织里渗透得就越深。当微波渗透进入细胞组织后，它们便会将能量给予细胞组织。因此，微波可以用于无创地加热皮下细胞组织（介质加热）。本文所描述的仪器使用了微波的这个重要特性。它们同样利用了这样一个事实，即任何被加热的皮下组织的部分微波热噪声功率会穿过在其上覆盖的组织而到达表面。通过测量这个噪声功率，有可能用无创的方式来估测皮下组织的温度。极高的微波电场可以无创地提高恶性细胞对大分子的吸收能力。本文同样也介

3、绍了用来验证这一点的实验以及在癌症治疗上的潜在应用。_________________________©1998CORBISCORP.F.SterzeriswithMMTC,Inc.inPrinceton,NewJersey,USA.March2002IEEEmicrowavemagazine65用于治疗良性前列腺增生的微波气球导管进行加热，从而改善或消融前列腺组织。在我们的仪器前列腺是男性位于膀胱之下直接围绕着尿道的一个小的中，用915MHz频率将前列腺体加热到适当的高温，同具有栗子形状的腺体。良性前列腺增生（BPH）是由于时伴随着在被前列腺围绕的尿道部分通过气球的扩大而增大的前

4、列腺腺体使尿道变窄，并且产生男性膀胱障碍对尿道进行扩张。通过这种同时施加的中等压力和加热，的一个常见的原因。80岁男性需要进行前列腺增生治疗就有可能经过单一治疗而在前列腺增生的情况下在尿道中安全地生成一个持久扩大的腔体（生物支架）。图1是用于这个仪器的导管的示意图和照片。图1所示的仪器正在经过美国联邦药物管理局微波可以被用来无创地进行热疗，（FDA）批准的协议下在病人的身体上进行实验，这个实验室是由Celsion公司提供资金的。截止到2001年底，特别是在皮肤和皮下部位的癌症，已用这种微波气球导管对140名病人的良性前列腺增生以及那些可通过身体的自然开口进行了治疗。在不远的将来，我

5、们计划在现有仪器上增加一个数处进入的部位的癌症字微波辐射计来测量前列腺的温度。我们将在下一节介绍这种数字辐射计的基本特性。的几率为10%。治疗包括从注意观察到手术，经尿道切用于治疗癌症的微波热疗设备0除前列腺是美国最常见的手术之一（每年大约有在热疗治疗癌症时，通常将恶性肿瘤加热到43C，并且300,000例这样的手术）。在这个温度下保持大约45分钟。热疗治疗手段可以提高现在市面上有若干种被设计用于非创治疗前列腺增传统的放疗和化疗的疗效。这是因为热疗对于变弱的恶生的微波仪器，治疗是通过在尿道使用微波对前列腺体性细胞来说是致命的，包括那些被传统治疗方式损伤但尚未致命的细胞或那些由于缺氧

6、而对常规治疗手段有抵抗性的细胞。热疗同样可以提高若干种化疗药物的疗效，这些药物在升高了的细胞组织温度下比在核心温度下更活跃；它可以提高肿瘤的血液流动，从而对那些缺氧恶性细胞的氧化有所帮助，并且可以刺激身体自身的抗癌免疫反应等等。这种辅助的热疗方式的好处是相当大的；例如，在不同地方进行治疗的不同组织结构的2,234例人类身体上的恶性肿瘤仅仅通过放疗而得到完全缓解的为35%，当在放疗基础上加上热疗后，完全缓解的比例提高到65%[3]。微波可以用非创的方式在许多重要的癌症部位进行热疗，特别是在皮肤和皮下部位，以及那些通过人体自然开口处可以进入的部位。用于治疗在胸壁产生的乳腺癌复发的共形阵

7、列器热疗是一个治疗发生在胸壁的复发乳腺癌的一个重要的辅助治疗手段，这种病是很难采用常规的方法治疗的，特别是当在最初治疗肿瘤时已经使用了最大的放射剂量时。热量则很容易地进入胸壁的损伤部位，这是因为它们通常都在距表面不足1cm处，并且热疗可以安全地被施加到以前曾经进行放疗的细胞组织处。因为可以用热疗有图1经尿道的微波气球导管：（a）导管的示意图和（b）导管的图片。效地加强放疗和化疗的疗效，所以用小剂量的放疗加上/或者化疗与热疗相结合便IEEEmicrowavemagazi