微波的热效应

一、微波的热效应

(一)离子加热

生物体由各种细胞组成，在细胞内液和外液中，含有大量的带电离子如钾离子、钠离子和氯离子等，这些带电离子在外加电磁场作用下，受力而产生位移。由于微波本质上是一种交变电磁场，因此带电离子受微波交变电磁场作用后产生振动，在振动过程中与周围其他离子或分子碰撞而产热(图3-1)。

图3-1　离子在高频电磁场作用下的移动

注: A表示无电场作用时，B、C表示有电场作用时，E表示电极。

(二)偶极子加热

生物组织成分中占比例很高的水分子和蛋白质分子是一种极性分子。任何分子都是由各种原子所组成，每一个原子又是由带正电的原子核和带负电的核外电子所组成，其所带正负电荷的电量相等。因此，整个原子和分子对外不显电性。但有一类分子，由于原子排列使分子正电荷的“重心”和负电荷的“重心”不重合，引起分子的一端呈正电性，另一端呈负电性，从而构成一个偶极子，这类分子称为极性分子。

生物组织中的极性分子，其极性排列在没有外电场的作用时，处于不规则的随机状态，对外不显电性。当极性分子处于外加的恒定电场中时，极性分子将受到力矩的作用，而呈有序排列。例如，外加磁场是交变的，则极性分子就随外加磁场的频率而转动。极性分子在转动过程中与其相邻分子摩擦而产生热(图3 2)。

图3-2　极性分子在高频电场作用下的排列

注: A表示无电场作用时随机排列; B表示有电场作用时随机排列。

人体组织器官，采用微波辐射加温后，会引起许多生理反应。例如，加温对组织细胞的直接作用;加温后组织内血管扩张，引起局部血流增加;加温可增加毛细血管的压力，增强细胞膜的渗透性和新陈代谢，加强细胞内、外物质交换，以利于废物排除，同时可提高酶活性，提供抗体，增加免疫功能;局部加温可降低肌肉和结缔组织张力，增加弹性。通过这些生理反应，才能获得医疗效果。