医疗应用中的RF能量研究进展-微波杂志.PDF

TechnicalFeature 技术特写 医疗应用中的RF能量研究进展 Advances in RF Energy for Medical Applications Franck Nicholls、Jose Fernandez Villasenor, M.D. 恩智浦半导体，美国亚利桑那州Chandler 从19世纪末开始，电磁能量在临床医学领域 借助RF 能量提高深层组织温度最初由奥 的优势就已经得到了认可。今天，尽管大 地利化学家R. von Zaynek提出，他指出，在 多数人可能只了解磁共振成像(MRI) ，但许多 组织中产生的热量与频率和电流密度密切相 其它医疗应用正在探索其独特的功能。其中包 关。因此，1908年，德国物理学家Karl Franz 括缩小肿瘤、辅助心脏手术、嫩肤美白和治疗 Nagelschmidt 将其命名为“透热法”，这期 肌肉疾病。基于RF能量的医疗系统正在持续发 间也是该技术首次大规模应用到人类身上。 展，这主要归功于从真空管向固态电子技术的 Nagelschmidt被视为该领域的先驱，他在1913年 转变。LDMOS等半导体器件带来了灵活性、改 首次编写了有关该主题的教科书。之后的重要 进了操作模式并发挥了微波频率的优势。 发展包括哈维•库兴和威廉•T.伯维，其中伯维开 发的一款电外科器械可用于在切除大脑血管瘤 灵感的火花 时提供体内平衡。 RF能量在几乎所有医疗应用中的优势来自 最初在透热法中应用RF 能量受制于缺乏产 于某种形式的RF发生器所产生的热量。有关将 生能量的设备，因为火花放电的特斯拉线圈器 任何来源的热量用于医学目的的最早记录可以 材只能实现2 MHz的频率。由于这些频率的波长 追溯至史前时期，当时使用加热的岩石来减少 较长，所以这种透热法叫做长波透热法。这一 或阻止血液流出（止血）。著名的发明家和科 僵局由1904年约翰•阿布罗斯•佛莱明发明的真空 学家尼古拉•特斯拉于1891年首次提出利用电能 管打破，后者可将频率大幅提升至约300 MHz 在人体中产生热量。由于电能可能会造成电击 （参见图1）。 危险，所以这曾是非常危险的领域。在特斯拉 电疗机在此频率下工作被称做短波透热 发表研究结果后不久，法国内科医生兼生物物 法。与许多RF 和微波技术类似，世界大战期 理学家杰奎斯•阿森德•阿松维尔发现，当这种能 间，真空管技术得到迅速发展，并且出现了全 量的频率高于10 kHz时，就不会给病人带来电击 新类型的真空电子设备。其中最著名的就是磁 危险，而是可提高皮肤温度。他提出了利用接 控管，这让新兴雷达系统可以在更高频率下生 触电极、电容板和电感线圈将这种“高频率” 成较高功率。医务人员一直是磁控管技术的受 电流应用于人体的方法。 益者之一，许多最初的应用仍然沿用至今，并 且仍然使用磁控管产生RF能量。 与之前的真空管