一、概述

應(yīng)用波長(zhǎng)為1米～1毫米（300～30,000兆赫）的特高頻電磁波作用于人體以治療疾病的要領(lǐng)，稱(chēng)為微波療法。

憑據(jù)波長(zhǎng)差別可將微波分為分米波（數(shù)10厘米～100厘米），厘米波（1～10厘米）以及毫米波（1～10毫米）三個(gè)波段。理療中應(yīng)用的微波一般指波長(zhǎng)為10－30厘米的電磁波，目前治療上最常用的微波其波長(zhǎng)為12.5厘米，頻率為2450兆赫 （MHz）。除連續(xù)式微波外，還有脈沖式微波治療機(jī)。

二、生物物理學(xué)特征

微波振蕩頻率極高，波長(zhǎng)介于長(zhǎng)波紅外線(xiàn)與短波之間。但微波的孕育產(chǎn)生、傳輸、丈量等原理既差別于光波，又差別于超短波。微波的某些物理特性類(lèi)似光波，如呈波束狀散播，具有彌散性能，遇差別介質(zhì)可引起反射、折射、繞射、散射、吸收以及利用反射器進(jìn)行聚集的作用，其規(guī)律與相應(yīng)的光學(xué)規(guī)律接近。微波作用時(shí)稱(chēng)輻射（或照射）。因微波的彌散性大，故用特制的傳輸系統(tǒng)，包括波導(dǎo)管（同軸電纜）和輻射器。微波由輻射器中的無(wú)線(xiàn)輻射至空間作用于人體。輻射器有半圓形、矩形、圓柱形、耳道輻射器和鞍形輻射器。

當(dāng)微波輻射到人體時(shí)，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(jī)體時(shí)的反射率為40～50％。富含水分的組織能較多地吸收微波能量，而脂肪、骨骼等則反射較多的微波。所以當(dāng)微波作用到有多數(shù)界面的部位或器官（如眼、盆腔等）時(shí)應(yīng)注意由此引起的過(guò)熱現(xiàn)象。 

微波對(duì)人體組織的穿透能力與其振蕩頻率有關(guān)，振蕩頻率愈高，穿透能力愈弱。波長(zhǎng)為12.5厘米的微波，穿透組織的深度一般可達(dá)3－5厘米。 

微波治療的主要作用因素為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。脈沖式微波治療時(shí)，其所孕育產(chǎn)生的熱為脈沖間期時(shí)的血流所消散，故其熱作用小，適合于對(duì)熱禁忌的疾病，如急性病。且能作用于更深的組織。但由于其物理特性所致，微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)與超短波引起的也不一樣。  

（一）、熱效應(yīng)  

微波輻射人體后，電解質(zhì)離子隨微波頻率迅速振動(dòng)以及電介質(zhì)的束縛電荷作相對(duì)移動(dòng)，偶極子孕育產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，為克服所在媒質(zhì)的粘滯性而消耗能量并產(chǎn)熱。實(shí)驗(yàn)證明使水分子轉(zhuǎn)動(dòng)180°所需的時(shí)間大約與微波之半周期相適應(yīng)，水分子的固有振蕩頻率與波長(zhǎng)3厘米之微波頻率相近，可吸收微波能量的98％，10厘米微波可被水吸收50％，介電常數(shù)較大的組織吸收微波較多，水的介電常數(shù)大，故富含水分的組織（如血液、肝、腎、肌肉等）吸收微波能量最多而孕育產(chǎn)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(duì)生物體加熱的深度取決于波長(zhǎng)、組織的導(dǎo)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產(chǎn)生在表淺組織內(nèi)，其穿透組織深度僅為數(shù)厘米，同時(shí)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(dǎo)致鄰近組織的過(guò)熱。微波透入機(jī)體組織的特點(diǎn)，使得在某一種動(dòng)物身上所研究的結(jié)果很難或基本不可能應(yīng)用到另一種動(dòng)物身上，更不可照樣地應(yīng)用于人體。例如，用波長(zhǎng)12.6厘米的微波同樣作用于老鼠、兔和人，可刺激差別的器官引起反響。由于多種因素影響電磁能吸收的精確測(cè)定，故目前在臨床治療和實(shí)驗(yàn)研究中，微波對(duì)機(jī)體作用強(qiáng)度的最可靠的指標(biāo)，仍然是丈量受作用組織或器官的溫度轉(zhuǎn)變。 

（二）非熱效應(yīng)  

動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)證明，微波的熱作用是明顯的，但實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)一些不可用熱效應(yīng)解釋的生物學(xué)現(xiàn)象，例如鴿子在微波束（雷達(dá)）中出現(xiàn)慌亂而離奇的飛行。鴿子這種異?；顒?dòng)，不可能與熱有關(guān)，因?yàn)閼{據(jù)輻射器的功率和輻射源與鴿子的距離剖析，其能量密度絕不會(huì)引起熱效應(yīng)。又如以脈沖連續(xù)時(shí)間為1/10微秒的微波作用于兔眼時(shí)，20分鐘后可出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p害，但測(cè)到的平均功率遠(yuǎn)不足以引起熱效應(yīng)；還有當(dāng)以不會(huì)引起產(chǎn)熱的劑量作用于機(jī)體時(shí)，發(fā)覺(jué)可以血流加速，接受低場(chǎng)強(qiáng)微波照射后，在不引起溫度升高的情況下，卻能引起某些系統(tǒng)和器官的機(jī)能或形態(tài)學(xué)方面的轉(zhuǎn)變，如嗜睡、心動(dòng)過(guò)緩、血壓下降等反響，蘇聯(lián)學(xué)派稱(chēng)此為熱外作用。認(rèn)為當(dāng)接受作用的介質(zhì)產(chǎn)生溫度轉(zhuǎn)變之前，已產(chǎn)生了非常紛亂的物理-化學(xué)過(guò)程，有機(jī)物和無(wú)機(jī)物荷電顆粒隨電磁場(chǎng)偏向的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)移，膜上荷電粒子濃度和通透性轉(zhuǎn)變,卵白結(jié)結(jié)構(gòu)形過(guò)程的轉(zhuǎn)變，細(xì)胞上的胺基基團(tuán)及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)等方面的轉(zhuǎn)變，這與電磁場(chǎng)頻率與受作用的動(dòng)物種類(lèi)、作用部位和機(jī)體原始狀態(tài)有關(guān)。這種特殊作用在較低強(qiáng)度微波作用時(shí)(小于10mw/cm2)體現(xiàn)明顯，高強(qiáng)度作用時(shí)引起的明顯熱效應(yīng)掩蓋了細(xì)胞和組織內(nèi)的小能量作用下孕育產(chǎn)生的物理化學(xué)轉(zhuǎn)變反響，故非熱效應(yīng)就不易顯示出來(lái)。因此，可以總結(jié)為：微波的非熱效應(yīng)在由于細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的布朗氏運(yùn)動(dòng)而孕育產(chǎn)生熱效應(yīng)之前最為突出，尤其是當(dāng)應(yīng)用低強(qiáng)度微波時(shí)最為明顯。在微波的作用機(jī)制中，當(dāng)受作用的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的固有頻率與電磁場(chǎng)頻率相一致或成倍數(shù)時(shí)所孕育產(chǎn)生的效應(yīng)最大。有人指出在微波作用上，細(xì)胞內(nèi)水分產(chǎn)生構(gòu)形過(guò)程，而這些水分的固有頻率大抵為500MHz，而卵白質(zhì)分子內(nèi)的結(jié)合水自己又決定了分子形態(tài)的轉(zhuǎn)變。因此整個(gè)機(jī)體系統(tǒng)對(duì)低強(qiáng)度微波振蕩不但具有特殊的極高的敏感性，并且接受其影響的能力也增強(qiáng)。有人提出微波的非熱效應(yīng)需從信息學(xué)說(shuō)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)電磁場(chǎng)的生物學(xué)活性問(wèn)題。在基本相同條件下的外源熱作用不引起類(lèi)似的非熱效應(yīng)。但國(guó)際上對(duì)此尚有爭(zhēng)議，需待繼續(xù)研究。我科與生物教研室等協(xié)作，進(jìn)行低場(chǎng)強(qiáng)微波照射小白鼠實(shí)驗(yàn)，在1mW/cm2組中，照射后，測(cè)動(dòng)物皮溫轉(zhuǎn)變?yōu)椋?.4℃（均值），肛溫轉(zhuǎn)變?yōu)椋?.59℃（均值），但可見(jiàn)到心肌局部線(xiàn)粒體有溶合、變形、嵴數(shù)減少變短和局部空化，并偶見(jiàn)心肌肌絲輕微松散等轉(zhuǎn)變，這就很難用熱效應(yīng)解釋。1973年國(guó)際微波華沙會(huì)議曾建議1mW/cm2以下為非熱效應(yīng)，1～10mW/cm2為非熱效應(yīng)和熱效應(yīng)的復(fù)合作用，10mW/cm2以上為熱效應(yīng)作用，這與我科等所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，各微波場(chǎng)強(qiáng)組小白鼠體溫轉(zhuǎn)變和心肌超微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變有相符之處。因此可以認(rèn)為從微波衛(wèi)生防護(hù)和微波臨床應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)考慮到微波的熱作用和非熱作用的生物效應(yīng)因素。

三、生理作用和治療作用 

（一）生理作用 

1.對(duì)心臟血管系統(tǒng)的作用 

（1）大多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究證明治療劑量的微波對(duì)心臟有擬迷走神經(jīng)作用（心跳變慢、心電圖R波T波幅度下降，P－R間期延長(zhǎng)，房室傳導(dǎo)延長(zhǎng)和血壓下降等）。小劑量能改進(jìn)冠狀動(dòng)脈供血情況和改進(jìn)心肌窒息時(shí)的血循環(huán)。但過(guò)大劑量照射對(duì)心臟有損害作用。 

（2）組織溫度升高、增強(qiáng)血液循環(huán)，血流量可增加50％左右。用80mW/cm2的微波輻射兔耳時(shí)可見(jiàn)到迅速的充血現(xiàn)象；作用于人手指甲皺時(shí)，可見(jiàn)到微血管擴(kuò)張和血運(yùn)加速；輻射狗的后肢，肌肉內(nèi)的靜脈血增加104％。用微熱熱量微波10～15分鐘作用心區(qū)，可使高血壓患者血壓下降，心肌供血改進(jìn)。

2.對(duì)血液及免疫效用的影響 

大劑量微波有抗凝作用，小劑量對(duì)血小板和凝血時(shí)間無(wú)明顯轉(zhuǎn)變。大劑量可使紅細(xì)胞脆性增高，降低血中磷的含量，血中膽堿脂酶的活性下降。有人用3.5mW/cm2的波長(zhǎng)10cm的脈沖微波恒久輻射豚鼠和家兔，發(fā)覺(jué)周?chē)褐邪准?xì)胞總數(shù)和淋巴細(xì)胞增多，紅細(xì)胞數(shù)無(wú)明顯轉(zhuǎn)變，骨髓內(nèi)呈紅細(xì)胞有異常的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，核溶解和碎裂，有絲破裂異常。   

總之，由于實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)和條件差別關(guān)于微波輻射對(duì)血液的影響的申報(bào)頗不一致。微波輻射對(duì)機(jī)體免疫機(jī)能影響報(bào)導(dǎo)亦不相同。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，低強(qiáng)度的微波輻射可使嗜中性白細(xì)胞的吞噬活力下降，抗體生成嚴(yán)重受抑制。但有些作者在用微波治療肺炎患者過(guò)程中發(fā)覺(jué)，血清中備解素，補(bǔ)體滴度升高，組織胺酶增加，提示微波可改進(jìn)機(jī)體的非特異性免疫效用。我科與檢驗(yàn)科協(xié)作應(yīng)用頻率為2450MHz微波，治療劑量范疇（21.7mW/cm2－73.2mW/cm2），每日一次，每次照射15分鐘，病區(qū)局部連續(xù)照射25～30次，憑據(jù)治療前后細(xì)胞免疫、體液免疫和總補(bǔ)體、白細(xì)胞數(shù)檢測(cè)，無(wú)明顯差別，而所治患者均獲得良好療效，并未出現(xiàn)不良反響。 3.對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)影響   

短期中、小劑量加強(qiáng)大腦興奮過(guò)程，恒久大劑量增強(qiáng)抑制，均可引起腦電圖和條件反射轉(zhuǎn)變。直接照射動(dòng)物頭部，小劑量引起暫時(shí)充血和線(xiàn)粒體等細(xì)胞轉(zhuǎn)變，大劑量則有損害作用。恒久輻射可使大腦皮質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)能力減弱。用非致熱功率的微波永久輻射實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，可引起鞘磷脂和神經(jīng)膠質(zhì)代謝紊亂，在大腦白質(zhì)和小腦中出現(xiàn)異染性球形小體，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生。恒久接受超出允許劑量微波輻射的人員，可有中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能紊亂，體現(xiàn)為頭痛、頭暈、易疲勞、記憶力減退、勞動(dòng)能力減弱、睡眠障礙等?？陀^(guān)檢查見(jiàn)腱反射減弱，手震顫，皮溫過(guò)高，以及心動(dòng)徐緩，血壓顛簸等。但一些美國(guó)學(xué)者曾對(duì)雷達(dá)勞動(dòng)人員進(jìn)行觀(guān)察，并未發(fā)覺(jué)以上異?，F(xiàn)象，認(rèn)為微波輻射不引起神經(jīng)系統(tǒng)障礙。對(duì)植物神經(jīng)可引起擬迷走神經(jīng)的作用，能降低周?chē)窠?jīng)興奮性和減弱支配肌張力的γ纖維的興奮和傳導(dǎo)效用，有緩解肌肉痙攣和止痛作用。  

4.對(duì)生殖系統(tǒng)影響  

睪丸由于血液循環(huán)較差，對(duì)微波特別敏感，當(dāng)微波輻射使睪丸溫度高于35℃時(shí)****的孕育產(chǎn)生即受到抑制或停止，過(guò)量輻射可使曲細(xì)精管萎縮，局灶性壞死。故用微波輻射睪丸相近部位時(shí)應(yīng)將睪丸屏蔽防護(hù)。據(jù)有人報(bào)導(dǎo)，睪丸組織允許功率密度5mW/cm2。別的有報(bào)導(dǎo)，大劑量照射動(dòng)物卵巢時(shí)也可受到損害，失去生育效用，照射妊娠動(dòng)物可致動(dòng)物早產(chǎn)或流產(chǎn)?，F(xiàn)已有報(bào)道用微波照射睪丸進(jìn)行男性避孕。 

5.對(duì)眼的影響   

由于眼球是富于水分和多層介面的組織，血循環(huán)差，容易積熱，大劑量或恒久輻射微波后玻璃體和晶體出現(xiàn)渾濁，有人認(rèn)為，可能由于微波作用后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(guān)。用180mW/cm2的微波作用于動(dòng)物的眼球時(shí)，可導(dǎo)致晶體的渾濁和白內(nèi)障，同時(shí)發(fā)覺(jué)眼睛的焦磷酸酶和三磷酸腺苷酶的活性下降；晶體內(nèi)細(xì)胞的抗壞血酸、DNA的合成及細(xì)胞核的有絲破裂都產(chǎn)生轉(zhuǎn)變；微波作用后，晶體中的電解質(zhì)和水分增加，細(xì)胞膜的滲透性產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。一般認(rèn)為形成晶體損害的臨界微波功率密度為100mW/cm2；當(dāng)晶體內(nèi)溫度達(dá)44℃時(shí)，便形成白內(nèi)障。有人用兔子作實(shí)驗(yàn)證明，如果動(dòng)物處于低溫狀態(tài)下，即使到達(dá)致白內(nèi)障的強(qiáng)度和時(shí)間也不引起白內(nèi)障。但小劑量照射未見(jiàn)到損害作用，國(guó)外報(bào)導(dǎo)利用小劑量治療某些眼病有良好作用。應(yīng)用微波治療眼病時(shí)特別要注意用小劑量。  

6.對(duì)呼吸系統(tǒng)影響     

小劑量微波作用于肺部時(shí)發(fā)覺(jué)呼吸變慢，肺輕度充血，肺泡間隙有少量白細(xì)胞浸潤(rùn)，微波對(duì)肺炎有治療作用。據(jù)國(guó)外報(bào)導(dǎo)，中、小劑量微波對(duì)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(duì)消化系統(tǒng)的影響  

在治療劑量下，發(fā)覺(jué)微波能夠加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物胃腸的吸收效用，對(duì)排泄和排空效用亦有調(diào)理作用，使胃蠕動(dòng)減慢，胃的全酸和游離酸均見(jiàn)減少，當(dāng)排泄和排空效用亢進(jìn)時(shí)，微波的調(diào)理作用更為明顯。但由于胃腸等空腔器官的調(diào)理機(jī)能較差，對(duì)熱敏感，因此，不可用較大劑量微波治療，不然可引起損傷。對(duì)肝臟作用，小劑量可引起充血反響，大劑量輻射亦有損害作用。 

8.對(duì)內(nèi)排泄系統(tǒng)影響 

國(guó)外報(bào)導(dǎo)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)接納微波一次或多次短時(shí)間（30分鐘）3mW/cm2照射動(dòng)物能使動(dòng)物甲狀腺效用增高。有人用1～10mW/cm2微波恒久照射動(dòng)物，引起甲狀腺和內(nèi)排泄活動(dòng)增高，甲狀腺濃集放射性碘的能力明顯增強(qiáng)。有人認(rèn)為這可能是由于微波刺激了下丘腦垂體效用使垂體的促甲狀激素增加之故。另有人研究報(bào)導(dǎo)，微波能夠增強(qiáng)腎上腺皮質(zhì)激素的合成。以治療劑量的微波輻射關(guān)節(jié)病和皮膚病患者的腎上腺投影區(qū)，可使腎上腺皮質(zhì)效用增強(qiáng)，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(zhì)代謝轉(zhuǎn)為正常，提示交感－腎上腺系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)得到改進(jìn)。 

9.對(duì)細(xì)胞染色體和核有絲破裂的影響  

用波長(zhǎng)為10厘米，功率密度為3～7mW/cm2的微波，直接作用于人的淋巴細(xì)胞和猴的腎細(xì)胞培養(yǎng)物時(shí)，便可見(jiàn)到細(xì)胞染色體產(chǎn)生畸變和核有絲破裂的異?，F(xiàn)象；如將波長(zhǎng)為10厘米，功率密度為10mW/cm2的微波，作用于動(dòng)物的眼球角膜時(shí)，便可發(fā)覺(jué)角膜的上皮細(xì)胞產(chǎn)生有絲破裂的轉(zhuǎn)變，這些現(xiàn)象對(duì)研究微波細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)將有密切關(guān)系。   

10.對(duì)炎癥過(guò)程的影響    

微波對(duì)亞急性、慢性及急性炎癥有抗炎作用，這是因?yàn)椋?/span>

（1）微波降低與炎癥過(guò)程的始動(dòng)機(jī)制有關(guān)的致炎介質(zhì)，如用微熱量和溫?zé)崃孔饔煤笱装Y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(nèi)致炎介質(zhì)的含量并使炎癥過(guò)程惡化。

（2）降低微循環(huán)、微血管增高的通透性。發(fā)炎反響與微血管通透性增高的微血管反響有關(guān)，微血管細(xì)胞損傷及其通透性增高是受致炎介質(zhì)影響的結(jié)果。微波（分米波和厘米波）作用后，這些活性物質(zhì)在組織和器官內(nèi)的含量減少，導(dǎo)致增高的組織通透性降低，使炎癥過(guò)程的產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)。

（3）使局部血管擴(kuò)張，血流加速，使組織內(nèi)吸收加快。

（4）微波在抗炎中除對(duì)異化過(guò)程的抑制性影響外，對(duì)同化過(guò)程有激活作用。有人發(fā)覺(jué)，微波在不使細(xì)胞結(jié)構(gòu)升溫的劑量下，對(duì)細(xì)胞的氧化－還原過(guò)程有刺激和使之正?；淖饔谩?/span>

因此，有人認(rèn)為對(duì)決定發(fā)炎水平的那些過(guò)程的抑制作用，對(duì)適應(yīng)系統(tǒng)的激活和修復(fù)過(guò)程的刺激作用，是應(yīng)用微熱量微波抗炎作用的基礎(chǔ)。