微波醫(yī)療儀器論文

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1、FredSterzer微波醫(yī)療儀器微波技術(shù)對診斷醫(yī)學(xué)和治療醫(yī)學(xué)有著重要的貢獻。今天,許多使用微波的醫(yī)療儀器都在診所里應(yīng)用著,并且還有許多新的醫(yī)療用微波儀器正在被開發(fā)[1],[2]。本文將要介紹的若干個新的微波醫(yī)療儀器是MMTC公司與下列研究單位合作曾經(jīng)開發(fā)或正在開發(fā)的:馬里蘭州哥倫比亞市的Celsion公司(微波氣球?qū)Ч埽?,紐約州布朗克斯市的Montefiore醫(yī)療中心(MMC)(微波氣球?qū)Ч?,雙微波天線,和微波打孔);以及舊金山的加州大學(xué)(UCSF)(共形陣列天線);這些儀器的開發(fā)者以前已經(jīng)發(fā)表了包含有大多數(shù)本文所介紹內(nèi)容的專利和文章。這里所介紹的所有醫(yī)療儀器都依賴于微波滲透活性

2、肌體組織的能力。微波滲透組織的深度主要是組織的介電常數(shù)和微波頻率的函數(shù)。一般來說,組織的含水量越低,在給定頻率下的微波滲透就越深。同樣,在感興趣的頻率下,給定肌體的含水量,頻率越低,在組織里滲透得就越深。當(dāng)微波滲透進入細胞組織后,它們便會將能量給予細胞組織。因此,微波可以用于無創(chuàng)地加熱皮下細胞組織(介質(zhì)加熱)。本文所描述的儀器使用了微波的這個重要特性。它們同樣利用了這樣一個事實,即任何被加熱的皮下組織的部分微波熱噪聲功率會穿過在其上覆蓋的組織而到達表面。通過測量這個噪聲功率,有可能用無創(chuàng)的方式來估測皮下組織的溫度。極高的微波電場可以無創(chuàng)地提高惡性細胞對大分子的吸收能力。本文同樣也介

3、紹了用來驗證這一點的實驗以及在癌癥治療上的潛在應(yīng)用。_________________________?1998CORBISCORP.F.SterzeriswithMMTC,Inc.inPrinceton,NewJersey,USA.March2002IEEEmicrowavemagazine65用于治療良性前列腺增生的微波氣球?qū)Ч苓M行加熱,從而改善或消融前列腺組織。在我們的儀器前列腺是男性位于膀胱之下直接圍繞著尿道的一個小的中,用915MHz頻率將前列腺體加熱到適當(dāng)?shù)母邷?,同具有栗子形狀的腺體。良性前列腺增生(BPH)是由于時伴隨著在被前列腺圍繞的尿道部分通過氣球的擴大而增大的前

4、列腺腺體使尿道變窄,并且產(chǎn)生男性膀胱障礙對尿道進行擴張。通過這種同時施加的中等壓力和加熱,的一個常見的原因。80歲男性需要進行前列腺增生治療就有可能經(jīng)過單一治療而在前列腺增生的情況下在尿道中安全地生成一個持久擴大的腔體(生物支架)。圖1是用于這個儀器的導(dǎo)管的示意圖和照片。圖1所示的儀器正在經(jīng)過美國聯(lián)邦藥物管理局微波可以被用來無創(chuàng)地進行熱療,(FDA)批準(zhǔn)的協(xié)議下在病人的身體上進行實驗,這個實驗室是由Celsion公司提供資金的。截止到2001年底,特別是在皮膚和皮下部位的癌癥,已用這種微波氣球?qū)Ч軐?40名病人的良性前列腺增生以及那些可通過身體的自然開口進行了治療。在不遠的將來,我

5、們計劃在現(xiàn)有儀器上增加一個數(shù)處進入的部位的癌癥字微波輻射計來測量前列腺的溫度。我們將在下一節(jié)介紹這種數(shù)字輻射計的基本特性。的幾率為10%。治療包括從注意觀察到手術(shù),經(jīng)尿道切用于治療癌癥的微波熱療設(shè)備0除前列腺是美國最常見的手術(shù)之一(每年大約有在熱療治療癌癥時,通常將惡性腫瘤加熱到43C,并且300,000例這樣的手術(shù))。在這個溫度下保持大約45分鐘。熱療治療手段可以提高現(xiàn)在市面上有若干種被設(shè)計用于非創(chuàng)治療前列腺增傳統(tǒng)的放療和化療的療效。這是因為熱療對于變?nèi)醯膼荷奈⒉▋x器,治療是通過在尿道使用微波對前列腺體性細胞來說是致命的,包括那些被傳統(tǒng)治療方式損傷但尚未致命的細胞或那些由于缺氧

6、而對常規(guī)治療手段有抵抗性的細胞。熱療同樣可以提高若干種化療藥物的療效,這些藥物在升高了的細胞組織溫度下比在核心溫度下更活躍;它可以提高腫瘤的血液流動,從而對那些缺氧惡性細胞的氧化有所幫助,并且可以刺激身體自身的抗癌免疫反應(yīng)等等。這種輔助的熱療方式的好處是相當(dāng)大的;例如,在不同地方進行治療的不同組織結(jié)構(gòu)的2,234例人類身體上的惡性腫瘤僅僅通過放療而得到完全緩解的為35%,當(dāng)在放療基礎(chǔ)上加上熱療后,完全緩解的比例提高到65%[3]。微波可以用非創(chuàng)的方式在許多重要的癌癥部位進行熱療,特別是在皮膚和皮下部位,以及那些通過人體自然開口處可以進入的部位。用于治療在胸壁產(chǎn)生的乳腺癌復(fù)發(fā)的共形陣

7、列器熱療是一個治療發(fā)生在胸壁的復(fù)發(fā)乳腺癌的一個重要的輔助治療手段,這種病是很難采用常規(guī)的方法治療的,特別是當(dāng)在最初治療腫瘤時已經(jīng)使用了最大的放射劑量時。熱量則很容易地進入胸壁的損傷部位,這是因為它們通常都在距表面不足1cm處,并且熱療可以安全地被施加到以前曾經(jīng)進行放療的細胞組織處。因為可以用熱療有圖1經(jīng)尿道的微波氣球?qū)Ч埽海╝)導(dǎo)管的示意圖和(b)導(dǎo)管的圖片。效地加強放療和化療的療效,所以用小劑量的放療加上/或者化療與熱療相結(jié)合便IEEEmicrowavemagazi

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