射頻消融物理學(xué)原理

1、射頻消融物理學(xué)原理,貴州省人民醫(yī)院楊 龍,一、射頻？,射頻是一種電磁波、高頻電流,,,,,電磁波?,電磁波是電磁場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。電磁波為橫波，電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。,電磁波傳遞,低頻率電磁波需借有形導(dǎo)電體才能傳遞。磁電之間的相互變換緩慢，能量幾乎全部返回原電路，沒有能量輻射。高頻率電磁波，磁電互變快，電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播（電磁輻射），也可以通過特殊裝置束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)

2、傳遞。,二、射頻電流對(duì)組織的效應(yīng),熱效應(yīng)（電磁熱）：溫度達(dá)到50℃以上組織發(fā)生不可逆性壞死。＜1MHz：電阻熱（resistive heating）＞1MHz：電介熱 (dielectric heating),,,電介熱,,發(fā)放電極,接收電極,,機(jī)體組織,,﹢,﹢,﹢,﹢,－,－,－,－,,,,,三、臨床選擇500 kHz，Why?,臨床射頻頻率范圍300-3000kHz，最常用為500kHz。,高頻電流的特點(diǎn)一對(duì)神經(jīng)肌肉無興奮作

3、用,電流對(duì)機(jī)體的刺激興奮作用隨著頻率升高而減弱；＞100kHz：交流電每個(gè)周期時(shí)間小于0.01 ms，刺激時(shí)間達(dá)不到興奮神經(jīng)和肌肉的閾值（0.03～1ms）；100～150kHz：對(duì)機(jī)體有極微弱的刺激性；＞500 kHz：完全無神經(jīng)興奮作用。,,,,高頻電流的特點(diǎn)二產(chǎn)熱明顯,焦耳定律：Q＝ I2R t人體R由阻抗、感抗、容抗組成。容抗是人體電阻的最大構(gòu)成部分，大小與通過人體的電流頻率呈負(fù)相關(guān)。 與產(chǎn)熱關(guān)系最大的是I，

4、I受R影響巨大。當(dāng)電流頻率上升時(shí)，容抗急劇下降，通過組織的電流急劇增加，產(chǎn)熱增加。,高頻電流的特點(diǎn)三無電解作用,電解：電流通過電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)物質(zhì)時(shí)，在陰極和陽極上引起氧化還原反應(yīng)的過程。 電解發(fā)生依賴于定向電流。高頻電流電場(chǎng)方向迅速變換，電場(chǎng)中的電解質(zhì)離子不能定向運(yùn)動(dòng)，只能在其原位振動(dòng)；電介質(zhì)（細(xì)胞膜）中的偶極子也按高頻電場(chǎng)的方向變動(dòng)，不斷取向轉(zhuǎn)動(dòng)，只形成位移電流，而無傳導(dǎo)電流，所以高頻電流無電解作用。,500 KHz優(yōu)點(diǎn),僅引

5、起與電極接觸組織產(chǎn)熱，通過熱傳導(dǎo)方式損傷周圍組織，對(duì)組織的損傷小，損傷與作用時(shí)間和功率密切相關(guān)，易于控制，并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)低；配套設(shè)備制作成本低。,500 KHz不足,電阻熱，滲透力差，僅引起接觸電極的薄層組織產(chǎn)熱，導(dǎo)致局部高溫，表面組織損傷明顯、脫水干燥、阻抗增加，易致血栓形成，用時(shí)長(zhǎng)，作用深度不足。,何不選擇高頻率？,目前射頻方式能滿足多數(shù)臨床所需；頻率增加對(duì)組織的損傷大，并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)高；配套設(shè)備制作難度增加、成本高。,四、與組織損傷程

6、度相關(guān)的參數(shù),消融電極與組織的接觸組織的構(gòu)成功率距離消融電極頭端長(zhǎng)度鹽水灌注頻率,功率和距離,焦耳定律： Q=I2Rt I與施加的功率成正比，與組織距消融電極距離的平方成反比，故組織中產(chǎn)熱與距離的4次方成反比。 Q ∽w/r,鹽水灌注vs非鹽水灌注,在體犬股頭肌電極 溫控

7、 鹽水灌注 P 壞死深度(mm) 6.1 ± 0.5 9.9 ± 1.1 ＜0.01 最大壞死直徑(mm) 11.3 ± 0.9 14.3 ± 1.5 ＜0.01Nakagawa H. Circulation. 1995; 91:2264-73 .,電極長(zhǎng)度:非鹽水灌注,在體犬股頭肌損傷范圍和深度：8m

8、m電極優(yōu)于4mm (P＜0.01)Otomo K. J Cardiovasc Electrophysiol. 1998;9:47-54.,電極長(zhǎng)度：鹽水灌注,在體犬股頭肌電極長(zhǎng)度 (mm) 2 5 功率(W) 26 36 壞死深度(mm) 8.0 5.4 P＜0.01

9、 最大壞死直徑(mm) 12.4 8.4 P＜0.01電極與組織接觸面積越小，電流密度越高，產(chǎn)生的溫度越高。Nakagawa H. Circulation. 1998;98:458-65.,頻 率,在一定頻率范圍內(nèi)(＜1 MHz)，頻率增加致組織電阻熱產(chǎn)生增多。當(dāng)頻率明顯增加(＞1 MHz)，產(chǎn)熱方式漸以電介熱為主，隨頻率加快而產(chǎn)熱增多。,五、應(yīng)用高頻率電流消融的一篇文獻(xiàn),P Bru, et al.