医用治疗仪器----物理治疗仪器(上)

        一、经皮神经电刺激器 经皮神经电刺激器( transcutaneous electrical nerver stimulation，TENS)是一种周围神经粗纤维电刺激疗法。此疗法采用特定的低频脉冲电流作用于人体一定表面部位，以减少 或消除疼痛、恢复神经或肌肉功能的方法。 该仪器产生的低频脉冲电流由DC-DC变换器、脉冲发生器和恒流开关电路三部分线路构成，其结构框图如罔10-l所示。

        1. DC-DC变换器它的作用是将3-6V电源提升到所霈的400V左右的刺激电压值，并产生一组i2V的电源。由于人体皮肤阻抗较大，要达到80mA的足够的刺激电流，需要 400V左右的刺激电压。

        2．脉冲发生器它产生频率和脉宽连续可调的窄脉冲。电路使用两个CMOS时基电 路。一个时基电路和电阻、电容构成的振荡电路产生频率1-100Hz的可调方波脉冲，另一个时基电路接受时钟脉冲的控制，产生脉宽可调的(40-400ys)窄脉冲，用于控制恒流开关。 目前大多数脉冲发生器均由单片机微机来实现，各种刺激模式的程序存储在存储器中，由模 式开关控制输出各种调制脉冲渡形，实现“敲”、“按”、“揉”等刺激感受。

        3.恒流开关电路该电路受脉冲发生电路输出控制。当输出脉冲到来时，开关管导 通，将电容上的电荷施加到人体上，产生刺激电流。流经人体的刺激电流在开关管源极上的取样电阻上产生电压，该电压放大后控制开关管的栅极电位。所构成的电流负反馈电路使 输出电流保持恒定。还有输出电流调节电路，使输出电流的调节从0mA开始。为了保证 电路的安全，在开关管的漏极上串联保护电阻，确保在输出短路时，开关管不被击穿。 经皮神经电刺激器( TENS)使用频率低于1000Hz的电脉冲，每一脉冲都可以引起神经 肌肉的一次兴奋，发生运动反应。它可以用于治疗神经损伤后肌肉丧失活动而引起肌肉萎缩；防正肌纤维挛缩和束间凝集；并可促进神经的再生过程；还可以达到镇痛和促进血液循环的作用。

        二、高频电疗法•射频及微波治疗仪 应用高频电流（大于100kHz）治疗疾病的方法称高频电疗法(high frequency electro-therapy)。高频电疗法的分类及常用的波长频率及其所处的波段范围见表10 -1。

        （一）射频热疗仪
        通常将无线电频率称为射频。在高频电疗中，应用大于治疗一般疾病几倍或几十倍的剂量对肿瘤组织进行透热，使组织升高至足以杀灭癌细胞的疗法，称为射频透热法治癌。 利用射频透热消融治癌的关键是要把肿瘤组织加热至能杀灭癌细胞的温度，利用肿瘤内皿管异常结构使肿瘤组织比正常组织形成高5-10℃温度差，造成肿瘤组织内热量积聚 （温度40℃以上），以杀灭癌细胞而不损伤正常组织细胞。

        1．射频透热治疗特点 射频透热治疗中RF加温装置常用频率为40. 68MHz、 13. 56MHz、8MHz等。 射频热疗法一般采用振荡回路装置，对机体有较强的穿透能力•适用于深部肿瘤的透热治疗。 透热方式：

        (1)电容场法：治疗部位置于两电极板之间，适用于治疗深部肿瘤；
        (2)电感法：将电感线圈电极置于肿瘤表面，适用于治疗较表浅的肿瘤；
        (3)组织射频插檀消融法：用数根电极针插t凡病变组织相对配置，对局部病变加热。 2射频热疗仪工作原理(SR1000热疗机)
        (l)射频振荡部分
        1)工作频率：(40±1)MHz；波长：7.3m；大输出功率：1500W：透热功率调整范围： 0~1200W。

        2)电源：三相交流380土0. 05V，AC 50Hz;消耗功率,3kW;工作环境温度：10-30℃。

        3)相对湿度：60%；功率调整方式：自控、手控可选择。 可分别通过手控器和操作台上相应按键调节机器的匹配状态，实际输出功率一入射功 率反射功率，并能在电脑屏幕上显示入射、反射功率及匹配状态（反射与入射功率比值）。

        (2)控制部分：机械控制设有联锁功能，整个治疗过程可用电脑实时监控。如电脑控制增减治疗功率，调节匹配、治疗时间，选择测温方式等。电脑控制还设有保护装置、参数设定 功能，人工干预功能及病案管理功能。患者治疔情况、参数及功率温度曲线存人电脑并可随 时检索、调用和打印。肿瘤热疗仪结构见圈10- 2。 图10-2肿瘤热疗位结构图
        (3)主机和治疗床：通过高频发生器的同轴电缆，将射频能量传输到工作电容器的上下 极板之间，将电极对置于治疗部位作介质透热。治疗时根据部位调节摆位主机和治疗床，使电极紧密接触皮肤表面的水袋。治疗床上、下大移动范围l8cm，左右大移动范围 120cm。电极尺寸设有直径15cm、直径20cm、直径25cm、直径30cm四种规格，可自行组 合。对深部肿瘤可选择一对相同规格的电极（常用20cm和25cm的电极），部位表浅的肿瘤可选择一对不同规格的电极，直径较小的电极置于近体表病灶侧。 治疗时，在上下电极与皮肤之间各放置两个水袋，即可作为人体与电极间的耦合介质， 同时对治疗部位的皮肤有散热冷却作用，以减轻皮肤和脂肪层过热的现象，提高透热的均匀性，增加透热温度。

        (4)温度测量部分：设四通道和八通道测温传感器供选择。将温度传感器检测的温度信号分别送到测温、控温系统，进行处理，然后再送人系统的计算机，在计算机内被测得的温 度与设定的治疗温度作比较和计算，并将计算结果转换成模拟量控制功率的大小，实现闭环实时自动控制。计算机进行治疗中的实时温控，实现高精度智能温度自动调节，确保所测温度的准确和控制治疗上限温度，并设有人工干预功能，确保系统安全工作。

        (5)操作控制台：为整个治疗系统提供电源配电、遥控操作、信号控制、治疗参数设定、 功率调节、过程监视和病案管理。

        （二）微波治疗仪
        能产生波长为1-1000mm、频率为300-300 000MHz特高频电磁波用来治疗疾病的 仪器称为微波治疗仪。微波疗法是一种定向性电磁渡辐射疗法，微波治疗仪产生的特高频电磁波通过波导管（或同轴电缆线）和辐射器中的天线辐射作用于人体，穿透人体组织深度 可达3-6cm，具有镇痛、抗炎、脱敏、改善组织代谢和营养等作用。 根据不同波长穿透组织深度不同及相应的治疗目的，将微波分为分米波(10-100cm)、 厘米波(1-10cm)以及毫米渡(1-10mm)三个波段。

        1．电路结构膘理微波治疗仪电路结构主要由电源、微波发生器、同轴传输电缆、辐射 器及时间控制等部分组成，如图10-3所示。

        低压电源由灯丝变压器供给微波发生器磁控管5V交流电压；由高压电源变压器输出 1000V高压经桥式整流、电容器滤波后输出略高于1000V的直流负高压至磁控管阴极（阳极接地），磁控管在电场和磁场的共同作用下产生高频振荡，通过高频接头（环形器）和同轴电缆线传输至辐射器，照射病灶。 机内设时间控制电路控制磁控管灯丝预热一段时间后接通磁控管负高压；磁控管得高 压后输出的微波能量功率大小可随调压器碳刷转动的角度而定。机内还设有定时继电器，当治疗时间到时可切断磁控管电源，停止治疗。

        2.典型微波治疗机技术性能
        (1)微波频率：(2450±30) MHz；

        (2)输出功率：0-150W连续可调；

        (3)输人电源：220V，50Hz；

        (4)消耗功率：440W；

        (5)磁控管：CK-140型；
        (6)定时钟：0-24分钟。

        3.适应证微波疗法适用于炎症性浸润、软组织损伤、伤口溃疡、关节炎、坐骨神经痛等；分米波、厘米波高热疗法适用于体表及体腔内的恶性肿瘤，如皮肤癌、乳癌、恶性淋巴癌、 宫颈癌、直肠癌等；凝固疗法适用于体表赘生物治疗及经内腔镜治疗胃出血、胃息肉、鼻息 肉、官颈炎等。

        （三）高频治疗方法及其特点 方法及特点如表10 -2所示。

        （四）高频电疗法治疗作用
        高频电疗的生物物理效应和治疗作用可分为热效应与非热效应。

        1.热效应高频电作用机体转变为热能的机制有兰种：欧姆损耗产热、介质损耗产热、 共振吸收产热。其治疗作用如下：①镇痛作用；②改善血液循环；@消炎；@冶癌作用：大剂 量高频电流对肿瘤组织进行选择性加热治疗；⑤其他：降低肌肉张力及加速组织生长修复。

        2.非热效应消炎，促进神经组织与肉芽组织再生。

        三、体外反搏器
        体外反搏器是在人体外部对肢体施加与心电周期同步的外压，以达到实施反搏辅助循 环治疗的装置。当心脏某一部分血流灌注差时，将会造成组织损伤或死亡，这部分面积称为 梗死。医生用与心脏泵作用相反的反搏方法来治疗心肌梗死、冠心病、心绞痛等疾病。体外 反搏还可以治疗动脉硬化、血液循环障碍所引起的其他缺血性疾病，如对脑缺血、肾缺血、脑梗死及脑血栓形成所引起的偏瘫后遗症、视网膜动脉栓塞等疾病都有较好的疗效。 反搏又称反搏动。在心脏舒张前期，通过外力加压作用使血液从动脉远端回流主动脉 内，从而提高主动脉舒张压，增加冠状动脉及人体各主要器官的m流灌注。在心脏舒张末 期，除去外力，以减轻心脏的负荷，从而降低收缩压。 1体外反搏器工作原理体外反搏器可分为非序贯式与序贯式两种。目前广泛采用 序贯式反搏器。 非序贯式反搏器对整个下肢普遍地同时加压，因为动脉越大，动脉管壁与内径之比( r/D)越小，受外压塌陷所需的压力就越低，股动脉将首先塌陷，自下肢驱返回躯干的血流必然受阻，所以非序贯式的反搏效果不理想。 序贳式反搏器将肢体分段，南远而近地序贯加压，使近端动脉的塌陷晚于远端肢体的回流，这将有利于肢体血流更多地驱返回躯干。增强型体外反搏是在序贯式四肢体外反搏的基础上，在臀部再加一级气囊进行序贯反搏。它可进一步增加对冠状动脉的灌注，显著地提高舒张压，增强疗效。

        2.体外反搏器结构原理体外反搏器由电子控制台、反搏床、配气箱、储气罐及气泵等几个部分组成，如图10-4所示。

        体外反搏器是在患者的肢体及臀部包上两段或三段特别气囊，利用患者心电信号中的 QRS波作为触发信号，在心脏进入舒张期时，先后驱动各组充气电磁阀，使储气罐中的定压 气体以额定的时限迅速对捆绑在肢体上的气囊充气。从身体远端到近端序贯地加压肢体和 臀部，其问递延时问为50毫秒，压迫肢体及臀部的结果，使血流返回躯干及头部，从而捉高 了主动脉的舒张压。而在心脏舒张末期，气囊迅速排气，肢体压力解除。周围血管扩张，主 动脉迅速排空，降低心脏射血时的外周阻力，以减轻心脏的后负荷，达到降低收缩压的目的。

        3.体外反搏器的电气控制体外反搏器控制电路的作用目的是保证控制气囊在心脏舒张期对患者肢体等部位加压，在心脏舒张末期压力减至零。所以电路内应设有心电放大、 QRS渡检出、充排气延时控制、耳脉检测等电路，以保证充、排气动作的正确执行。图10-5为体外反搏器的电气控制原理框罔，可以看出仪器检出R渡后，经一定时间延迟，然后控制充气、排气信号。在心脏舒张期内按顺序发出高电平信号，触发气动阀门驱动电路，开启或关闭电磁阀，以达到控制气囊的充气、排气时间。所输出每个高电平的脉宽就是控制对应气 囊的充气时间。