超声波疗法与微波疗法.

1、第七章超声波疗法、概述超声 波是指 频率 在 2000Hz 以上，不能引起正常人 听觉反应 的机械振动波（图 7.1 ）将超声波 作用于人体 以达到治疗目的的 方法称 超声波疗法。频率 500 2500 千赫的超声波有一定的治疗作用。现在理疗中常用的频率一般为 800 1000 千赫。近年来超声波疗法的使用范围日益广泛， 已远远超过理疗科原来的一般疗法， 如超声治癌、泌尿系碎石及 口腔医学 的应用等，因此超声波疗法的概念应有广义的（包括各 特殊超声疗法 ）及狭义的 （指理疗科常用的无损伤剂量疗法） 两种。同时随着 现代科学 技术的进步，超声波不仅用于治疗，还已广泛用于诊断、基础及实验医学、因此

2、已有 “超声医学 ”之称。图 7.1 亚声、听得见的声音和超声二、超声波的物理特性及超声的发生超声波与声波的本质相同，都是物体的机械振动在弹性介质中传播所形成的机械振动波。（一）超声波的传播1.因声波是物质传播能的一种形式， 所以其传播必须依赖介质， 而在真空中则不能传播，此与 光波 、电磁波 不同。2.超声波向周围介质传播时， 产生一种疏密的波形。成的弹性波和声源振荡的方向一致，是一种弹性纵波（图波长， 可以聚集成狭小的发射线束而呈束状直线播散，种连续的压缩层和稀疏层交替形7.2 ）。由于超声波具有非常短的故传播具有一定的方向性（图 7.3 ）。图 7.2超声波示意图图 7.3不同频率声波的

3、传播形式3.传播速度声波的传播速度与介质的特性有关，而与声波的频率无关。声波在空 气中的传播速度为340 米 /秒，在液体中为1500 米 /秒，在固体中为在液体中 相似，平均约为1540 米秒，人类骨组织约为3380介质温度的上升而加快，气温增高1，声速增加0.6 米 /秒。5000 米/ 秒，人类软 组织 与米 /秒。声波的传播速度都随4.超声的 吸收与穿透超声在介质中传播时，强度随其传播距离而减弱，这说明超 声能量被吸收， 超声的吸收与介质的密度、粘滞性、导热性及超声的频率等有关。超声在气体中被吸收最，液体中被吸收较小，固体中吸收最小，在空气中的吸收系比在水中约大一千倍。且介质的吸收系数

4、又与超声波频率的平方成正比，因而高频超声在空气中衰减异常剧烈，所以在治疗中声头下虽是极小的空气光泡，也应避免。在实际工作中常用半吸收层来表明一种介质对超声波的吸收能力 。半吸收层是指超声波在某种介质中衰减至原来能量 的一半时的厚度。半吸收层厚度大，表示吸收能力弱，不同组织对同一频率的超声波其半吸收层值不同，如频率300 千赫的超声波，肌肉半吸收层值为3.6 厘米， 脂肪 为 6.8 厘米，肌肉加脂肪为4.9 厘米。同一组织对不同频率的超声波吸收也不同，超声频率愈高吸收愈，穿透愈浅，如90 千周的超声能穿透软组织10 厘米， 1 兆周的超声将穿透5 厘米，而4 兆周的超声只穿透1 厘米深度。因此

5、，目常用于理疗的超声波选用8000 千周 /秒，穿透深度为5 厘米左右。5.折射 、反射 与聚焦超声波由一种介质传播至另一种介质时，将在界面处一部分反射回第一种介质 （反射） ，其余透过界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转（折射） 。声波在界面被反射的程度决定于两种介质的声阻差，声阻差越大，反射程度也越大，（介质的密度和声速的乘积叫介质的声阻）。表7.1 可见脂肪、肌肉之间反射很少，但在骨的表面则反射很多。 声头与空气间反射近于100 ，所以超声治疗时需用石腊油等作接触剂，以减少反射。实验证明，由声头进入组织的超声能量只有35 40 ，而 60 65被反射。由于空气与组织间的反射，使大量

6、超声能丧失，所以超声波不能通过肺和充气的胃肠。基于超声传播的反射、折射原理， 采用 透镜及弧面反射而将声束聚焦于焦点上以产生强大的能量，而治疗某些疾病，如用集束超声波破坏脑部肿瘤等（图 7.4 ）表 7.1几种物质的声速、密度和声阻全屏显示表格名称声速米 /秒密度克 /厘米 3声阻克 105/厘米 2 秒空气3400.001290.000439水15001.0001.500钛酸钡50005.427.000石蜡油14200.8351.186铝64002.717.28人体软组织15001.061.59肌肉14001.071.498脂肪15800.951.501骨骼33801.806.184图 7.

7、4 超声集束的方法（二）超声波的声场超声波在介质中传播的空间范围即介质受到超声振动能作用的区域叫超声声场。超声因其频率高， 具有类似光线的束射特性，在接近声头的一段为几乎平行的射束，称之为近场区。其后射束开始扩散，称之为远场区（图7.5 ）。由于超声场的这种特性，为克服能量分布的不均，在治疗时声头应在治疗部位缓慢地移动。图 7.5 超声声场描写超声声场的主要物理量有声压和声强。1.声压即声能的压力，代表超声波的强度。超声传播时在稠密区产生正压，在稀疏区产生负压。超声波由于其频率甚高， 因而声压亦甚大。 中等治疗剂量的超声波在组织中产生的附加声压约为 ±2.6 个大气压。（图 7.6

8、）图 7.6超声治疗时在人体组织中的声压2. 声强为单位时间内声能的强度，即在每秒内垂直通过每平方厘米面积的声能。常用测量单位是瓦特/厘米 2 （W/cm 2）。 临床 常用治疗剂量为0.1 2 2.5W/cm 2 ，而震耳 欲聋的大炮声声强只相当于 0.0. 0.0001W/cm 2。可见超声波在介质中传播时， 它的巨大能量会使介质质点产生很大的加速度， 一般中等响度的声波通过水时， 水分 子获得的加速度只有重力加速度 （约为 9.8m/s ）的百分之几， 如在频率为800 1000KHz 、声强为 0.5 2W/cm 2的超声波作用下，水分为得到的加速度可以超过重力加速度510 万倍。（三

9、）超声波的发生产生超声波有各种方法， 目前主要用压电式超声发生器， 它是根据压电效应的原理制成的。具有压电效应性质的 晶体 受到压缩或伸拉时在其受力面上就会产生数量相等而符号 相反的电荷，这种物理现象称为压电效应（图 7.7 ）。图 7.7 正压电效应略图若在晶体两侧加以一定频率的高频电压，晶体薄片 就能准确而迅速地随着交变电场频率而周期 性地改变其厚度（压缩与伸展）。由此形成超声振动，向周围介质传播。三、超声波的生物物理学 效应及其作用机理（一）机械作用机械作用是超声波的一种基本的原发的作用。超声波在介质内传播过程中介质质点交替压缩与伸张形成交变声压，不仅可使介质质点受到交变压力（在治疗剂量

10、下，每一 细胞均受4 8mg 压力变化影响）及获得巨大加速度而剧烈运动，相互磨擦，而且能使组织细胞产生容积和运动的变化，可引起较强的细胞浆运动（原浆微流或称环流），从而促进细胞内容物的移动， 改变其 中空间的相对位置 （据观察， 强度不大的超声波能使嗜伊红细胞 的原浆颗粒旋转， 剂量大时甚至颗粒被抛出细胞外），显示出超声波对组织内物质和微小的细胞结构 的一种 “微细 按摩 ”的作用。这种作用可引起细胞功能 的改变，引起生物体的许多反应。可以改善血液 和淋巴循环 ，增强 细胞膜 的弥散过程， 从而改善 新陈代谢 ，提高组织 再生 能力。所以治疗某些局部循环 障碍性疾病， 如营养不良 性溃疡效果良

11、好。 有人观察在超声波的机械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的 传递受抑制 ，神经组织 的生物电 活性降低，因而超声波有明显镇痛作用。超声的机械作用还能使坚硬的 结缔组织 延长、变软，用于治疗 疤痕、粘连及 硬皮症 等。可见，超声波的机械作用可软化组织、增强渗透、提高代谢 、促进血液循环 、刺激神经系统 及细胞功能，因此有重要的治疗意义，在超声治疗机理上占重要地位。（二） 温热作用超声波作用于机体时可产生热，有些人甚至称为“超声透 热疗法 ”。超声波在机体内热 的形成，主要是组织吸收声能的结果。其产热有以下特点：1.由于人体各组织对声能的吸收量各有差异，因而产热也不同。一般超声波的热作用以骨和结

12、缔组织为量显著，脂肪与血液为最少。如在超声波5W/cm 2， 1.5 分钟作用时，温度上升在肌肉为1.1 ，在 骨质 则为 5.9 。2.超声波热作用的独特之处是除普便吸收之外，还可选择性加热，主要是在两种不同介质的交界面上生热较多，特别是在 骨膜 上可产生局部高热。这在 关节 、韧带 等运动 创伤的治疗上有很大意义。所以超声波的热作用（不均匀加热） 与高频是及其他物理因子所具有的弥漫性热作用（均匀性加热）是不同的（图7.8 ）。3.超声波产生的热将有 79 82 由血液循环带走， 18 21 由邻近组织的热 传导散布，因此当超声波作用于缺 少血 循环的组织时，如眼的角膜、 晶体、 玻璃体、睾

13、丸等则应十分 注意产生过热，以免发生损害。图 7.8 四种深部透热治疗时各层组织温热曲线（三）理化作用基于超声波的机械作用和温热作用，可继发许多物理的或化学的变化如：1.氢离子 浓度的改变炎症 组织中伴有 酸中毒 现象时，超声波可使pH 值向碱性方面变化，从而使症状减轻，有利于炎症的修复。2.对酶活性 的影响 超声波能使复杂的 蛋白质 解聚为普通的有机 分子，能影响到许多酶的活性。 如超声作用能使关节内还原酶和水解酶活性增加， 目前认为在超声治疗作用 中水 解酶活性的变化是起重要作用的。3.近年来对超声作用机理的研究，已深入到细胞分子水平。在电镜下观察发现，细胞内超微结构中 线粒体 对超声波的

14、作用最敏感。 核酸 也很敏感， 实验发现低强度超声波作用可使细胞内 胸腺核酸 的含量增加，从而影响到蛋 白质 的合成，刺激细胞 生长。4.在高强度的超声作用下，组织内可形成许多高活性的自由基，如HO 1、 OH 、 H2O2 、O 等，它们可加速组织内氧化还原过程，加速生长过程。目前，关于超声波的生物学 作用机理仍有多种争义。但多数学者认为，具有物理学特性的超声机械振动，以及在此基础上产生的分布特殊的 “内生热 ”和必然引起的生物理化改变，是有机联系的。 弧立的强调那一方面的作用都是片面的， 并在上述三方面基本作用因素的基础上，通过复杂的 神经 体液调节 途径治疗疾病的。 神经系统 的反应和调

15、节在超声波的治疗机理中 起着主导作用， 而超声作用过程中发生的 体液 方面的改变， 又是作用的物质基础，者有机结合构成统一的反应过程。二四、对机体组织器官 的作用（一）对神经系统的影响小剂量超声波能使神经兴奋性 降低，传导速度减慢，因而对周围神经疾病，如神经炎、神经痛， 具有明显的镇痛作用。大剂量超声波作用于末梢神经可引起血管麻痹 、组织细胞缺氧、继而 坏死。中枢 神经对超波显示较高的敏感性，有人指出， 即使是用0.1W/cm2组织，也可造成不可逆的损伤，因此，国外有些人指出“超声波禁用于脑部的强度直接作用脑”。但近年来国内不少单位通过实验研究和临床实践证明， 使用强度为 1.5W/cm2 以

16、下（常用 0.6 1.2W/cm 2）的脉冲 式超声波移 动法作用于头部， 对脑实质无损害 （由于大部分超声波能量被头皮及 颅骨吸收和反射，只有 2.5 20 透入颅内），并用于治疗脑血管意外 偏瘫及其它某些神经系统疾病有一定疗效。（二）对 循环系统 的影响房室束对超声波的作用很敏感。 超声波主要影响 心脏活动 能力及其节律。 大剂量超声波可使 心律 减慢，诱发 心绞痛 ，严重时发生心律紊乱，最后导致心跳停止；小剂量超声波使心脏毛细血管充血 ，对 冠心病 患者有扩张 动脉管腔及解除血管痉挛的作用，故用 1W/cm2 以下脉冲式超声波作用心脏，对冠状动脉供血不足患者有一定疗效。治疗剂量超声对血管

17、无损害作用， 通常可见血管扩张， 血循环加速。 低强度超声作用下，血管器扩张； 在较大剂量作用下， 可引起血管收缩。 更大剂量的超声可使血管 运动神经 麻痹，从而造成血液流动停止。用大剂量超声时可直接引起血管内皮肿胀，血循环障碍。（三）对眼睛的影响由于眼的 解剖 结构特点是球体形态 ，层次多，液体成份和血循环特点等因素容易热积 聚致损伤。大剂量超声可引起结膜充血、角膜 水肿 甚至眼底改变，对晶体可致热性白内障 。还可以引起 交感性眼炎 。但用小剂量（脉冲式0.4 0.6W/cm 23 6 分钟以下），可以促进吸收，改善循环，对玻璃体浑浊、眼内出血、视网膜炎、外伤性白内障 等有较好疗效。（四）对

18、 生殖 系统的影响生殖器官对超声波较敏感，治疗剂量超声波虽不足以引起生殖器官形态学 改变，但动物实验可致 流产，故对孕妇下腹部禁用。睾丸组织对超声波很敏感，高强度作用可有实质性损害和 不育症 。实验证明适量超声波可以减少人和动物的精子产生，因此提出， 用超声波作为一种男性可逆性避孕的方法。（五）对 骨骼 的影响小剂量超声波（连续式0.1 0.4W/cm 2、脉冲式0.4 1W/cm 2）多次 投射 可以促进骨骼生长，骨痂形成；中等剂量（3W/cm 2 以下 5 分钟）超声波作用时可见骨髓 充血，温度上升 7，但未见到骨质的破坏，故可用于骨关节创伤；大剂量超声波作用于未骨化的骨骼，可致骨 发育不

19、全，因此对幼儿骨骺处禁用超声。超过3.25W/cm 2 移动法被认为是危险的剂量。（六）对结缔组织的作用结缔组织对超声波的敏感性较差，对有组织损伤的伤口，有刺激结缔组织增长的作用；当结缔组织过度增长时， 超声波又有软化消散的作用， 特别对于浓缩的 纤维 组织作用更显著。因此超声波对疤痕化结缔组织有 “分离 纤维 ”作用，有使 “凝胶 变为溶胶 ”的作用。在临床上亦可见超声波对疤痕有较明显的软化散作用。五、设备与治疗方法（一）治疗设备1.超声治疗机（ 1 ）主要结构原理：由高频振荡器和输出声头两部分组成。其主要结构原理如图 7.9图 7.9 超声治疗机原理示意图（ 2）输出形式连续超声波： 是在

20、整个治疗过程中，声头连续不断地辐射出声能作用于机体。它作用均匀，产热效应较大，（图7.10A ）。脉冲超声波：是在治疗过程中间断地辐射出声能作用于机体，它的热效应较小，（图7.10B.C ）。2.辅助设备 是为特殊治疗 需要或便于操作面准备的附件。如水枕、水袋、水槽、水漏斗等。如图 7.11 ；图 7.12 。3. 接触剂 要选择其声阻接近于人体 组织者 ，以减少其与 皮肤界面间的反射消耗。常用有煮沸过的水，液体石腊， 凡士林 油等（图 7.13 ）。图 7.10连续超声和脉冲超声图 7.11 金属水槽图 7.12水漏斗图 7.13使用接触剂略图（二）治疗方法1.直接接触法将超声波头直接和治疗

21、部位的皮肤接触进行治疗。此时在皮肤和声头之间应加接触剂，如石腊油，凡士林等。（ 1）移动法该法最常用。治疗时声头轻压皮肤，在治疗部位作缓慢移动，移动速度以每秒 1 2 厘米为宜。常用强度0.5 1.5W/cm 2。（ 2）固定法将超声波声头以适当压力固定在治疗部位。此法易产生过热而发生“骨膜疼痛 反应 ”。故治疗剂量宜小，常用强度为0.2 0.5W/cm2，时间3 5分钟。2.间接接触法（ 1）水下法 治疗时将超声波声头和治疗肢体一起浸入肤距离 1 5 厘米，剂量要比直接接触法稍大。36 38 温开 水中，声头与皮此法常用于不规则的体表，局部痛觉 敏感的部位或声头不便直接接触的部位如手指、趾、

22、踝、肘、溃疡等（图7.14 ）。足全屏显示表格图 7.14水下法治疗图 7.15应用水漏凌斗进行超声治疗（2）辅助器治疗法常用有水漏斗法（图7.15 ），水枕或水袋法。后者是用薄橡皮膜制成袋，灌满煮沸过的温水，然后再涂接触剂进行治疗，用于面部、颈部、关节、前列腺 、牙齿 、眼等不平之处（图7.16 ）。图 7.16 水枕法治疗（ 3）聚集照射法 利用凹面镜和声透镜将超声波高度集中在某一部位而获得大能量超声波的作用，以做特殊治疗。如治疗肿瘤时用。（三）治疗剂量1.治疗强度以 0.4 1.5W/cm 2 为宜，水下法、 水枕 法时强度可稍大， 实际使用时可参阅表 7.2 ，临床多采用低、中等强度。

23、表 7.2 超声强度等级表全屏显示表格治疗方法固定法移动法强度等级低中高代中高连续式0.1 0.20.3 0.40.5 0.60.6 0.81 1.21.2 2W/cm 2脉冲式W/cm 20.3 0.40.5 0.70.8 1.01.0 1.51.5222.52.治疗时间般固定法 3 5 分钟，移动法5 10 分钟，面积移动可适当延长至1020 分钟3.疗程一般治疗次6 8 次，慢 性病 10 15 次或。每日或隔日一次。疗程间隔 12 周。六、主要 适应 证禁忌证（一）适应证：1.运动支撑器官创伤性疾病腰痛 、肌痛，挫伤，扭伤，肩关节周围炎 ，增生性 脊柱炎，颞颌 关节炎 ，腱鞘 炎等。2

24、.疤痕，粘连，注射后硬结，硬皮症，血肿 机化。3.作用于局部及相应的 神经节 段时可治疗 神经炎，神经痛，幻肢痛，慢性状疱疹 ，湿疹，搔痒症， 消化性溃疡 ，支气管哮喘 ，胃肠功能紊乱。荨麻疹，带4.其他脑血管病 偏瘫，冠状动脉供血不足，眼视网膜炎，玻璃体混浊 ，营养不良性溃疡。（二）禁忌证1.凡恶性肿瘤 （大剂量聚集可治），活动性肺出血倾向， 静脉 血栓之病区均禁用。结核 ，严重心脏病的心区和星状神经节，2.孕妇（早期）腹部及小儿骨骼处最好选用其它疗法。在头部、眼睛、心脏、生殖器部位治疗时剂量要严格掌握。附处方举例：1.超声波，连续式，慢移法，脊柱或骶髂病损区，0.4 0.8W/cm 2，6

25、 8 分钟，每天一次， 6 12 次为一疗程。适应证腰骶 劳损，骶髂劳损，棘间韧带劳损。2.超声波慢移法，连续式0.8W/cm 2 或脉冲式1 1.5W/cm 2，疤痕，粘连部位，6 10 分钟，每日一次，15 20 次为一疗程。适应证增生性疤痕，注射后硬结，局限性硬皮症。3. 超声波脉冲式，慢移法，相应的神经节段或神经疼痛区域，0.6 1.2W/cm2，410 分钟，每日一次，612次为一疗程。适应证神经痛，溃疡病，搔痒症，湿疹，慢性荨麻疹。4. 超声波：水枕法，慢移法，连续式，0.4 1.0W/cm2 或脉冲式0.4 1.5W/cm2，病损区5 8 分钟，每日一次，6 12次为一疗程。适应

26、证某些眼病，小关节扭伤挫伤。延伸阅读 :附四：超声治癌附四：超声治癌超声波治疗肿瘤的临床与动物实验研究，近年来有不少报导。总的研究结果证明， 超声波可增强 X 线和化学药物对肿瘤细胞的杀伤力，高强度超声波可直接杀死癌细胞。下面分别简述之：（一）应用超声波治疗肿瘤近年来国外有用超声热效应治疗癌症的报导：当用超声来加热鼠的肿瘤，发现超声加热是高度有效的。超声不仅能通过热效应来杀死癌细胞，而且还可通过所用的超声的绝对强度来杀死癌细胞，超声能量增加一千倍以上，具有显著抗癌作用。据观察，超声热治疗均比单一放疗和化疗效果为佳，病人受到表面灼伤的副作用也小。据报导，单用超声治疗头颈部肿瘤，使肿瘤范围缩小70

27、 。若采用有扫描装置的特殊构造设备，将超声波聚集在表浅或深部. >> 详细兰释 (氟伏沙明）【药理作用】 本品是唯一具有单环结构的选择性(SSRI) ，通过选择性抑制中枢神经突触前膜对5-羟色胺 (5-HT) 再摄取抑制剂5-HT 的再摄取，增加突触间隙5-HT 的有效浓度而发挥抗抑郁作用。本品阻断 5-HT 再摄取的作用强于氟西汀、阿米替林、丙咪嗪、去甲丙咪嗪，但比帕罗西汀、舍曲林和丙酞普兰弱。本品对多巴胺及去甲肾上腺素的摄取几乎无作用，对 和 -肾上腺素、 M- 胆碱能、组胺 H1 等受体无亲和力，因而没有与这些受体结合所产生的不良反应，如口干、便秘、镇静、锥体外系症和直立性低

28、血压等。【适应证】适用于各种类型的抑郁症及相关症状的治疗，对抑郁症并发焦虑、老年抑郁症、重症抑郁症、轻度抑郁症并心境恶劣等有效； . >> 详细第五节微波疗法（ Microwavetherapy ）、概述应用波长1 米 1 毫米（ 300 30,000 兆赫）的特高频电磁波作用 于人体 以治疗疾病的方法 ，称为 微波 疗法根据波长不同可将微波分为分米波（10 厘米 100 厘米），厘米波（1 10 厘米）以及毫米波（ 1 10 毫米）三波段。理疗中应用的微波一般指波长为10 30 厘米的电磁波，目治疗上最常用的微波其波长为12.5 厘米， 频率为 2450 兆赫（ MHz ）。除连

29、续式微波外，新近又出现脉冲 式微波治疗机 ，脉冲频率为1Hz 。二、 生物物理学 特征微波振荡频率极高，波长介于长波红外线 与短波之间。但微波的产生、传输、 测量等原理既不同于 光波 ，又不同于超短波。微波的某些物理特性类似光波，如呈波束状传播，具有弥散 性能 ，遇不同介质可引起反射 、折射 、绕射、散射、 吸收 以及利用反射器进行聚集的作用，其规律与相应的光学 规律接近。微波作用时称辐射（或照射）。因微波的弥散性，故用特制的传输系统 ，包括波导管（同轴电缆）和辐射器。微波由辐射器中的无线辐射至空间作用于人体（图5.5.1 ）。辐射器有半圆形（图5.5.2 ）、矩形（图5.5.3 ）、圆柱形（

30、图5.5.4 ）、耳道辐射器（图5.5.5 ）和鞍形辐射器（图5.5.6 ）。全屏显示表格图 5.5.1微波作用人体的情形C-同轴电缆； R-辐射器 (天线 +反射罩 )图 5.5.2半园形辐射器S-皮肤； F-脂肪； M-肌肉图 5.5.3矩形辐射器图 5.5.4园柱形辐射器图 5.5.5耳道辐射器 (A) 及其辐射场 (B)图 5.5.6鞍形辐射器当微波辐身到人体时，部分 能量被吸收，另一部分能量则皮肤及各层 组织 所反射厘米波辐射机体时的反射率为40 50。富于水分 的组织能较地吸收微波能量， 而脂肪、骨骼 等则反射相当部分的微波。所以当微波作用到有多界面的部位或 器官 （如眼、 盆腔等

31、）应 注意由此引起的过热现象。微波对人体组织的穿透能力与其振荡频率有关，振荡频率愈高， 穿透能力愈弱。 波长为12.5 厘米的微波，穿透组织的深度一般可达3 5 厘米。微波治疗 的主要作用因素也为热效应和非热效应。 脉冲式微波治疗时， 其所产生的热为脉冲间期时的血流所消散，故其热作用小，适合于对热禁忌的疾病，如急 性病。且能作用于深的组织。但由于其物理特性所致，微波的热效应和非热效应与超短波引起的也不一样。（一）热效应微波辐射人体后，电解质离子 随微波频率迅速振动以及电介质的束缚电荷作相对移动，偶极子产生转动，为克服所在媒质的粘滞性而消耗能量并 产热 。实验证明使水 分子 转动 18 0

32、76;所需的时间 体与微波之半 周期 相适应 ，水分子的固有振荡频率与波长 3 厘米之微波频率相近，可吸收微波能量的 98 ， 10 厘米微波可被水吸收 50，介电 常数 较大的组织吸收微波较多，水的介电常数大，故富于水分的组织（如 血液、肝、肾、肌肉等）吸收微波能量最多而产生大量热能，引起组织温度升高，而脂肪和骨组织吸收能量最少（图 5.5.7 ）。微波对生物体加热的深度取决于波长、组织的导电率、反射能力、介电性、分层厚度、总的容积和几何 形状 等。厘米波最显著的能量吸收 发生 在表浅组织内， 其穿透组织深度仅为数厘米， 同时大部分能量在组织的交接面上被反射， 在此处可能形成驻波而导致邻近组

33、织的过热。微波透入机体组织的特点，使得在某一 动物身上所研究的结果很难或 根本 不可能应用到另一种动物身上，更不能照样地应用于人体。例如，用波长 12.6 厘米的微波同样作用于老鼠、 兔和人，可刺激 不同的器官引起 反应 。由于多种因素影响电磁能吸收的精确测定，故目 在临床治疗和实验研究中，微波对机体作用强度的最可靠的指标，仍然是测量受作用组织或器官的温度变化。图 5.5.7 在短波超短波电容电极（上图）和微波辐射器（下图）作用下，皮肤 (S) ，皮下脂肪（ F ）和肌肉 (M) 中的温度升高 比较（二）非热效应动物和临床实验证明，微波的热作用是明显的，但实验中， 出现一些不能用热效应解释的生

34、物学 现象，例如鸽子在微波束（雷达）中出现慌乱而古怪的飞行。鸽子种异常 活动 ，不可能与热有关， 因为根据辐射器的功率和辐射源与鸽子的距离分析 ，其能量密度绝不会引起热效应。 又如以脉冲持续时间为1/10 微秒的微波作用于兔眼 时， 20 分钟后可出现严重损害，但测到的平均功率远不足以引起热效应；还有当以不会引起产热的剂量作用于机体时，发现可以血流加速，接受低场强微波照射后，在不引起温度升高的情况下，却能引起某些系统和器官的机能或 形态学 方面的变化，如嗜睡、心动过缓、血压 下降等反应，苏联学派称此为热外作用。认为当接受作用的介质发生温度变化之前，已发生了非常复杂的物理-化学过程, 有机物 和

35、无机物 荷电颗粒随 电磁场 方向的变化而 转移 , 膜上荷电粒子浓度和通透性改变,蛋白 结构 造形过程的变化 ,细胞 上的胺基基团及细胞的结构等方面的变化,这与电 磁场 频率与受作用的动 物种 类，作用部位和机体原始状态有关。这种特殊作用在较低强度微波作用时受作用时 (小于 10mw/cm 2)表现明显，高强度作用时引起的明显热效应掩盖了细胞和组织内的小能量作用下产生的物理化学 变化反应， 故非热效应就不易显示出来。因此，可以总结为：微波的非热效应在由于细胞内成分的布朗氏运动而产生热效应之前最为突出，尤其是当应用低强度微波时最为明显。 在微波的作用机制中，当受作用的细胞内结构的固有频率与电磁场

36、频率相一致或成倍数时所产生的效应最大。有人指出在微波作用上，细胞内水分发生构形过程，而这些水分的固有频率大约为500MHz ，而蛋白质 分子内的 结合水 本身又决定了分子 形态的变化。因此整机体系统对低强度微波振荡不仅具有特殊的极高的敏感性，而且接受其影响的能力也增强。 有人提出微波的非热效应需从信息 学说的观点来认识电磁场的生物学活性问题。在基本相同条件下的外源热作用不引起类似的非热效应。但国际上对此尚有争议，需待继续研究。我科与生物教研室等协作，进行低场强微波照射小白鼠实验，在1Mw/cm 2组中，照射后，测动物皮温变化为0.4 （均值），肛温变化为1.59 （均值），但可见到 心肌 部分

37、线粒体 有溶合、 变形 、嵴数减少变短和部分空化，并偶见心肌肌丝轻微松散等改变，这就很难用热效应解释。 1973年国际微波华沙会议曾建议1Mw/cm2 以下为非热效应，1 10W/cm 2 为非热效应和热效应的复合作用，10mW/cm2 以上为热效应作用，这与我科等所进行的实验中， 各微波场强组小白鼠 体温变化和心肌超微结构改变有相符之处。亦初步认为从微波卫生防护和微波临床应用出发，应考虑到微波的热作用和非热作用的生物效应因素。三、生理作用和治疗作用（一）生理作用1.对心脏血管系统的作用（ 1）大多数实验研究证明治疗剂量的微波对心脏有拟迷走神经 作用（心跳变慢、心电图 R 波 T 波幅度下降，

38、 P R 间期延长，房室 传导延长和血压下降等）。小剂量能改善冠状动脉 供血情况和改善 心肌梗塞 时的血 循环。但过大剂量照射对心脏有损害作用。（ 2）组织温度升高、增强血液循环 ，血流量 可增加 50 左右。用80mw/cm 2 的微波辐射兔耳时可见到迅速的充血 现象；作用于人手 指甲 皱时， 可见到 微血管 扩张和血运加速；辐射狗的后肢，肌肉内的静脉血增加 104 。用 微热 热量微波10 15 分钟作用领区，可使高血压 患者血压下降，心肌供血改善。2.对血液及 免疫功能 的影响大剂量微波有抗凝作用，小剂量对 血小板和凝 血时间无明显变化。大剂量可使 红细胞 脆性增高，降低血中磷的含量，血

39、中胆碱 脂酶的活性下降。有人用3.5mw/cm 2 的波长 10cm的脉冲微波长期辐射豚鼠和家兔，发现周围血液中 白细胞 总数和 淋巴细胞 增多，红细胞数无明显变化， 骨髓内成红细胞有异常的染色质 结构，核 溶解 和碎裂， 有丝分裂 异常。总之，由于实验方法 和条件不同关于微波辐射对血液成分影响的报告颇不一致。微波辐射对机体 免疫机能影响报导亦不相同。 动物实验证明， 低强度的微波辐射可使嗜中性白细胞的吞噬活力下降， 抗体 生成严重受 抑制 。但有些作者在用微波治疗肺炎 患者过程中发现，血清中备解素，补体 滴度升高， 组织胺酶增加， 提示微波可改善机体的非特异性免疫功能 。我科与 检验科协作应

40、用频率为 2450MHz 微波， 治疗剂量范围 （ 21.7mw/cm 2 73.2mmw/cm2），每日一次，每次照射 15 分钟，病区局部连续照射25 30 次，根据治疗 前后细胞免疫、体液免疫和总补体、白细胞数检测，无明显差异，而所治患者均获得良好疗效，并未出现不良反应 。3.对神经系统 影响短期 中、小剂量加强 大脑兴奋 过程， 长期大剂量增强抑制，均可引起 脑电图 和条件反射改变。 直接照射动物头部，小剂量引起暂时充血和线粒体等细胞器 变化， 大剂量则有损害作用。长期辐射可使大脑皮质 细胞活动能力减弱。用非致热功率的微波长时间辐射实验动物，可引起鞘 磷脂和神经 胶质 代谢 紊乱，在大

41、脑 白质 和小脑 中出现异染性球形小体，神经胶质细胞增生。长期接受超过允许剂量微波辐射的人员，可有 中枢神经系统 机能紊乱， 表现为 头痛 、头晕 、易疲劳、 记忆力减退、 工作能力减弱、 睡眠障碍 等。客观检查见腱反射减弱，手震颤，皮温不对称，以及心动徐缓，血压波动等。但一些美国学者曾对雷达工作人员进行调查，并未发现以上异常现象，认为微波辐射不引起神经系统障碍。对植物神经可引起拟迷走神经的作用，能降低周围神经兴奋性 和减弱支配肌张力的纤维 的兴奋和传导功能，有缓 解肌肉痉挛和止痛作用。4.对生殖 系统影响睾丸 由于血液循环较差，对微波特别敏感，当微波辐射使睾丸温度高于35 时 精子的产生即受

42、到抑制或停止，过量辐射可使曲细精管萎缩 ，局灶性 坏死 。故用微波辐射睾丸附近部位时应将睾丸屏蔽防护。据有人报导，睾丸组织允许功率密度5mw/cm 2。此外，有报导，大剂量照射动物卵巢 时也可受到损害，失去生育功能，照射妊娠 动物可致动物早产 或流产。现已有报道用微波照射睾丸进行男性避孕。5.对眼的影响由于 眼球是富于水分和多层介面的组织，血循环差， 容易积热 ，大剂量或长期辐射微波后玻璃 体和晶体 出现浑浊， 有人认为， 可能由于微波作用后眼球组织温度升高使眼部焦磷酸酶、 三磷酸腺苷酶活性降低有关。用180mw/cm 2 的微波作用于动物的眼球时，可导致晶体的浑浊和 白内障 ，同时发现眼睛的

43、焦磷酸酶和三磷酸腺苷 酶的活性下降； 晶体内细胞的 抗坏血酸 、 DNA 的合成及 细胞核 的有丝分裂都发生改变；微波作用后，晶体中的电解 质和水分增加， 细胞膜 的渗透性发生改变。一般认为形成晶体损害的临界微波功率密度为100mw/cm2 ；当晶体内温度达44时，便形成白内障 。有人用兔子作实验证明，如果动物处于低温状态下，即使达到致白内障的强度和时间也不引起白内障。但小剂量照射未见到损害作用，国外报导利用小剂量治疗某些眼病有良好作用。应用微波治疗眼病时特别要注意用小剂量。6.对呼吸系统 影响小剂量微波作用于肺部时发现呼吸变慢，肺轻度充血,肺泡 间隙有少量白细胞浸润，微波对肺炎有治疗作用。据

44、国外报导，中、小剂量微波对小儿急性肺炎 、迁延性肺炎、 哮喘 性支气管 炎有良好效果。7.对消化系统 的影响在治疗剂量下， 发现微波能够加强实验动物胃肠的吸收功能，对分泌和排空功能亦有调节作用，使胃 蠕动 减慢， 胃的全酸和游离酸均见减少，当分泌和排空功能亢进时，微波的调节作用更为明显。但由于胃肠等空腔器官的调节机能较差，对热敏感，因此， 不能用较大剂量微波治疗，否则可引起损伤。对肝脏 作用，小剂量可引起充血反应，大剂量辐射亦有损害作用。8.对内分泌系统 影响国外报导动物实验采用微波一次或多次短时间（30 分钟） 3mw/cm 2 照射动物能使动物甲状腺 功能增高。 有人用 1 10mw/cm

45、 2 微波长期照射动物，引起甲状腺和内分泌 活动增高，甲状腺浓集放射性碘的能力明显增强。 有人认为这可能是由于微波刺激了 下丘脑垂体 功能使垂体的促甲状 激素 增加之故。 另有人研究报导， 微波能够增强 肾上腺皮质激素 的合成。 以治疗剂量的微波辐射 关节病和皮肤病患者的 肾上腺 投影区， 可使 肾上腺皮质 功能增强， 血中抗炎激素增加，促炎激素减少，尿中 儿茶酚胺 排出减少，电解质代谢转为正常，提示交感肾上腺系统的机能状态得到改善。9.对细胞 染色体 和核有丝分裂的影响用波长为10 厘米，功率密度为3 7mw/cm2 的微波，直接作用于人的淋巴 细胞和猴的肾细胞培养 物时，便可见到细胞染色体发生畸变和核有丝分裂的异常现象；如将波长为10厘米，功率密度为 10mw/cm 2 的微波，作用于动物的眼球角膜时