程红丽 刘健

Protection against the leakage during microwave therapy

一、微波辐射对人体健康的影响

    近年来， 微波理疗在临床上越来越广泛采用， 已成为治疗疑难杂症甚至癌症有效手段之一。但是，传统的微波理疗设备，由于防护不好，造成较大泄漏，对患者和医护人员均造成一定伤害。

微波的生物学效应可分为热放应和非热效应两类。这两类效应均能对人体健康造成一定危害，一般地说非热效应引起的伤害远低于热效应。

    低剂量微波辐射对人的神经系统，心血管系统等有一定的伤害作用。对神经系统的影响表现为神经衰弱和植物神经功能紊乱。据报道，在剂量≤10mW／cm2的微波辐射下工作三个月， 就可出现头痛，头晕， 疲劳等症状，工作半年至一年，上述症状加重，五年以上可出现明显的植物神经功能紊乱症状， 如头瘫 恶心、兴奋、烦躁、失眠， 心前区疼痛等。脉冲微波对神经系统的影响犬于连续式微波。低剂量微波辐射对心血管系统的影响表现为心血管系统植物性神经功能紊乱，如心动过缓、血压下降 心脏传导阻滞及脑电图改变等。

   较大剂量微波辐射对人体的眼睛晶体和血液系统均有伤害。微波热效应可导致晶体蛋白变性， 从而产生自内障， 这一伤害是器质性的，不能因离开辐射和休养而得到恢复。较大剂量的微波辐射会引起血小板， 血细胞降低， 且其功能受损。

较大剂量的微波辐射还可使人体染色体发生结构和数目的畸变， 精子畸形或减少，而且还可引起先天性缺陷，流产． 阳萎和性欲减退。

二、国内外微波辐射标准

世界各国均很重视微波辐射对人体健康的危害， 原西德、英国，法国、捷克、波兰、苏联、瑞典、加拿大、美国、原东德等国均陆续制定了微波辐射安全标准见表1。由于依据的理论不同，标准各不相同。

我国也于1975年提出了3~10cm波段卫生标准。经过几年试行，1 983年通过并正式颁布了我国微波辐射安全标准为50 uW／cm2 ，日剂量400 uW ·h／cm2，个人防护条件下标准为lmW／cm2 。

三、 微波理疗中漏能的防护

由上所述可知，微波辐射对人体健康有一定危害， 因此在治疗过程中如何有效地防护健康部位免受辐射， 是微波理疗器械研制工作者面临的重大课题。目前， 对微波辐射漏能的防护有如下措施。

(一) 用直接接触型效应器代替辐射型效应器

      传统的微波理疗机采用辐射型效应器，即效应器对准患部，中间隔一段空气，作用到患部的是远区辐射场(即平面波)。由于中间这一段空气媒质的散射，使治疗室内存在微波漏能。有的厂家制造了金属屏风去防护医务人员， 但实际上915MHz．或2450MHz微波， 金属屏风是根本起不到防护作用的。

      近年来研制成功了直接接触式效应器，不但大幅度减少了微波漏能， 也大大减少了效应器体积。直接接触式效应器在使用时， 直接贴扣在患部，和用近区振荡场，中间没有空间分隔，因而漏能很小。文献(1-2)中详细介绍了几种直接接触式效应器的结构、 设计方法和性能。

      采用直接接触式效应器较辐射式效应器， 其微波透入深度有所降低， 且随着直接接触式效应器口径尺寸的变小而降低，其透入深度几乎与工作频率无关(图1)

 (二) 加扼流圈

       在体外效应器和插入体腔式效应器前端加扼流圈，能更进一步地抑制漏能辐射(图2)。扼流圈的结构是一终端短路的圆圈，长度一般为 λg／4(λg为波导波长)。根据传输线理论，终端短路的结构，在距终端λg／4处相当于开路， 由于短路面阻抗为o，而开路面阻抗无限大，因而回授之漏能不会在开路处辐射出，而全汇流至短路面，从而避免了漏能。文献（1） 报道的就是带有扼流圈的直接接触式效应器。

(三) 加匹配衬垫

    效应器阻抗与人体阻抗不匹配， 是造成反射的最主要原因。过大的反射， 不仅使漏能加大， 而且也极易烧毁微波源。因而往往采用在直接接触式效应器与患部之间部之间加匹配衬垫的方法来减少反射，从而减少漏能。图3所示匹配衬垫是一内装具有空气和人体介电常数之问的介质粉束(如Al2O3)， 这样在效应器与人体之间起到中间过渡的作用。

(四) 使用微波防护垫

采用带扼流圈的直接接触式效应器并加匹配衬垫， 已能使微波漏能降低到极低， 但若觉得还不满意的话， 可以再加上微波防护垫(图4)。当然，微波防护垫也可单独与效应器使用。微波防护垫有反射型和吸射型两种。反射型微波防护垫是由两层导电布， 中间开一个有效应器口径孔；也可用一般的布，中间填充钢丝网构成(120目钢丝网)。其工作原理是将微波漏能加以屏蔽，避免其向外辐射。吸收型防护垫由一个布袋， 其中填充吸波材料，其中间开一个孔以安教效应器 其工作原理是将微波漏能吸收掉， 以避免其向外辐射。

作者综合用导电布作布袋， 其中填充均匀渗透了胶体石墨的海绵，对微波辐射衰减大于90分贝， 其防护性能更佳。

参考文献

[1] G．Kantor，et al， The performance of a new direct contact applicator fox microwave diathermy，IEEE Trans．1978 MTt-26，(8)：563-568

[2] A．Y．Cheung、et al．Direct contact applicators for microwane． Hyperthemia_Journal of M icrowave  power 1981；16(2)：151- 158

【3】 G．Kantor．Evaluation and survey of microwave and radio frequenayapplicators． Journal of MicroWave Power 198l；l6(2)：l35一156

[4] 乔楠等，微波辐射对人体健康的危害， 电子世界1991：（2）：9—1O

[5] A．G．Brejcha．eta1 Microwave apparatus for the treatment of cancer， Microwave Jourral 1980；January ：39一4