Применение СВЧ компонентов в медицине: обзор использования в медицинской диагностике и терапии
СВЧ компоненты используются в медицине для диагностики и лечения заболеваний. Они генерируют колебания, которые по частоте находятся между оптическим и высокочастотным излучением. Кроме того, СВЧ компоненты оказывают специфическое тепловое воздействие на ткани, которое используется для лечения тяжелых заболеваний, восстановления после операций.
СВЧ терапия
Характеристики СВЧ компонентов используются для производства медицинского оборудования, которое применяется для лечения различных заболеваний, реабилитации после травм, сложных операций. Воздействие излучения, которое генерируют сверхвысокочастотные элементы, обладают такими преимуществами:
- не токсичны;
- воздействие излучения не вызывает побочных эффектов;
- не провоцирует аллергические реакции.
СВЧ терапия хорошо сочетается с другими методами лечения и реабилитации, включая низкочастотную магнитотерапию. Аппараты, разработанные на базе СВЧ компонентов, генерируют колебания в двух диапазонах:
- Сантиметровом.
- Дециметровом.
Направленные микроволны глубоко проникают в ткани, создают эндогенное тепло с минимальным раздражением. Наиболее эффективно они воздействуют на слизистые оболочки, жидкие среды такие, как кровь, лимфа, так как энергия микроволн эффективно поглощается молекулами жидкостей. С помощью микроволн стимулируется их циркуляция. Их воздействие дает такие эффекты:
- повышается проницаемость стенок сосудов;
- обезболивает;
- стимулируется обмен веществ;
- активизируется работа защитных механизмов организма.
Микроволны оказывают первичное и вторичное воздействие на ткани. В первом случае прогрев осуществляется локально, во втором, – оно распространяется на обширные области.
Возможность регулирования интенсивности излучения упрощает организацию селективного воздействия на ткани. Эта особенность СВЧ компонентов используется для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата.
С помощью селективного воздействия разрушаются клетки злокачественных образований. Для этого они нагреваются до температуры +43º…+45º C. Такое тепловое воздействие повышает эффективность медикаментов, которые используются для лечения онкологии.
СВЧ компоненты создают узконаправленный луч, что позволяет организовать точечное воздействие. При этом нужно учитывать показатель отражаемости от кожи. В зависимости от объема жировой ткани он варьируется от 25% до 75%. Правильный расчет отражаемости, времени воздействия высокочастотных волн повышает эффективность терапии.
Отражаемость волн снижается, если для процедур используются аппараты, которые укомплектованы СВЧ компонентами, работающими дециметровом диапазоне. В зависимости от диапазона, волны воздействуют на ткани на глубине от 2 до 10 см. Волны сантиметрового диапазона проникают на глубину до 6 см, дают следующие эффекты:
- снижает вязкость жидкостей, благодаря чему активизируется кровоток;
- активируют клеточный метаболизм;
- стимуляция нервных клеток;
- повышение растяжимости коллагена.
СВЧ терапия также дает седативный эффект, устраняет раздражение, снимает мышечный спазм. Процедуры положительно влияют на иммуногенез, снижают риск возникновения аллергических реакций.
С помощью СВЧ терапии сокращается срок реабилитации. При этом она не вызывает болевых ощущений.
Особенности, преимущества СВЧ диагностики
Диапазон излучения СВЧ компонентов, установленных в диагностическом оборудовании, позволяет фиксировать незначительные изменения температуры тканей (до +1ºC) на определенных участках. Это позволяет находить опухоли, травмы.
Для точного определения мест новообразований анализируются частотные излучения тканей. С помощью зондирующих сигналов, которые излучают СВЧ компоненты, диагностируются нарушения в работе сердца. Они позволяют точно определить характер проблемы даже в условиях постоянных колебаний тканей. Желудочки сердца постоянно находятся в движении, что осложняет диагностику.
Путем сравнения уровня падающих и отражающих волн диагностируются нарушения функций легких. Их воспаление, отек или бронхит на ранних стадиях тяжело обнаружить, если использовать рентгенографию и радиографию. С помощью колебаний, генерируемых СВЧ компонентами, отражения их от тканей создается изображение, которое позволяет точно определить степень их поражения.
На базе СВЧ компонентов производится, используется следующее медицинское диагностическое оборудование:
- Аппараты, которые измеряют собственное излучение тканей, что позволяет находить новообразования.
- Аппараты, которые с помощью высокочастотных колебаний создают изображение тканей, точно определяют их состояние.
Медицинское оборудование производится с использованием следующих СВЧ компонентов:
- направленные ответвители;
- переходы, уголки;
- аттенюаторы;
- циркуляторы.
Оборудование комплектуется антеннами, созданными на основе СВЧ компонентов, которые отправляют и принимают колебания. Также оно комплектуется радиометрами с эталонными генераторами шума. Согласно международным стандартам, для производства медицинского оборудования используются СВЧ компоненты, которые излучают волны следующих частот:
- 915 МГц;
- 2450 МГц;
- 3300 МГц;
- 5800 МГц;
- 10525 МГц.
Проникновение в ткани высокочастотных волн сопровождается потерями высокого уровня. Они ниже при прохождении через ткани, ненасыщенные жидкостью. Это свойство позволяет на ранних стадиях выявлять не только отек легких, но и мозга. В этом случае оборудование на основе СВЧ компонентов значительно эффективнее аналогов.
Ультразвук не позволяет диагностировать отек на ранних стадиях из-за больших потерь при прохождении через кости черепа. Не будет эффективной и томография. Диагностика с использованием оборудования на основе СВЧ называется дистанционной векторной скаттерометрией. Она безопасна для здоровья человека. Наиболее чувствительно диагностическое оборудование, СВЧ элементы которого работают на частоте 3,3 ГГц. Точность обследования достигается, если пациент находится от аппарата на расстоянии 950 мм.
Воздействие на ткани высокочастотными колебаниями осуществляется с использованием различных механизмов. Они обладают накопительным эффектом, что гарантирует длительное воздействие после завершения процедур. С помощью СВЧ меняется структура нервных клеток, что позволяет лечить неврологические заболевания, корректировать нарушения в работе нервной системы.
СВЧ воздействуют на молекулярном, клеточном уровне. Для повышения проникающей способности медицинского оборудования используются компоненты, работающие на низких частотах.
В крови содержатся ионы металлов, которые создают магнитное поле. Взаимодействие высокочастотных колебаний с ним позволяет определить участки, где нарушено кровообращение. Недостаточный приток крови к тканям, органам приводит к дефициту кислорода, питательных веществ, развитию заболеваний.
Компактные размеры СВЧ компонентов, их небольшой вес позволяет производить, разрабатывать небольшие, эффективные аппараты для терапии и диагностики.