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从医学成像到癌症治疗灵活且多功能的技术正逐渐获医疗人员采用

时间:2022-05-13 10:20:03 浏览次数:

本文将概略地介绍逐渐应用于各式医疗的射频技术,从众所皆知的低频医学成像技术(MRI、EPRI)、外部热疗法、电动手术工具到微创内视镜癌症治疗(射频切除术)。在上述技术中,最明显的趋势是射频切除技术的比例正不断增加。另一趋势是射频频率不断提升(增加约11GHz)且功率不断增加(>1D0w),以达成更高的空间分辨率、更佳的控制性以及更短的治疗时间。

在医疗领域中,射频(RF)辐射并非是一项全新的医疗技术。

此技术目前已应用于核磁共振摄影(M Rl,magnetoresonance imaging)和电子顺磁共振摄影(EPRI,electronparamagnetic resonanceimaging),采用频率约为几MHz至500MHz。其他较为知名的应用包含用于皮肤保养或缓解肌肉疼痛的外部热疗法,所用频率约为480kHZ,对射频要求度并不高。此外,同时切割并凝结血管的手术设备采用约5MHz的射频。

后者属于发展迅速的医疗技术之一,利用射频辐射将能量聚集于身体各部位做“切除”,即移除多余组织。在人体内,射频能量使周围组织受热,直到组织干燥并/或坏死。受损组织将被周围的活组织所吸收。其他射频切除技术应用包括肺癌、肾癌、乳癌、骨癌和肝癌的治疗,各式静脉切除,心律失常治疗,以及日益增加的其他应用,上述疾病的治疗皆受益于射频的高可控性与回馈特性。

此类应用中,射频的一大优势在于可利用小型导管实施,导管末端装有天线以便运作射频信号。不同于以往旧式的直流技术,此技术仅有“天线”周围的组织会受热,不会刺激到邻近的神经或心脏。此种优势创造多种专门用途导管的发展,可用于微创手术,同时配合超音波或X光影像技术,以确定射频执行部位的正确位置。治疗过程中可监控周围组织的阻抗值,进而确定端点。透过使用适当的导管,将可达成“自我限制”(seIf-limitation),因为干燥化的组织对射频能量的摄取量会下降。同样地,射频亦可用于调整导管周围的能量聚积区域,频率越高,穿透深度越小,射频能量的聚积量将会往湿性组织转移。

LDMOS技术

随着射频频率和功率的不断增加,射频产生器的复杂程度以及对设备技术的要求也随之提高。当频率超过10MHz,最高达3.8GHz时,功率放大器的首选技术为硅横向扩散金属氧化物半导体(siLDMOS)。该技术已通过验证,具备出色的功能、效率和耐用性,适用于基地台、雷达、广播发射器以及其他工业、科技和医疗(ISM)应用1。现有LDMOS技术支持最高达50V的电源电压,每个设备可达成最高1 200W的功率,并具备绝佳的耐用性、高增益和高效率等特点2。驱动和控制LDMOS功率放大器阶段,需采用电压控制振荡器、锁相回路和中型功率放大器。此类射频信号链中的组件可于市场中取得,均采用可靠的高容量SiGe:C(Qubic)半导体技术。甚至可使用高速转换器全面从数字域驱动信号链,轻松针对射频形状和调变进行全面控制1。射频技术的意义

这些现场医疗应用以及多数ISM应用往往形成高度不匹配的射频负载一在使用周期的某部分必定会发生此情形。意味着如果没有采取保护或其他措施,所有反射回最终阶段放大器中的“注入”射频功率需在晶体管中耗散掉,如果此状况持续时间过长则可能导致设备损坏。LDMOS晶体管在设计时已考虑到耐用性问题,较可承受诸如此类的不匹配情况,其性能亦不会随着时间降低。

此种设备的强度,意即所谓承受“严苛”RF条件的能力,无论是不匹配,或显着缩短脉冲升降次数,对于达成可靠的设备性能而言,皆相当重要。各射频功率公司持续致力于达成最佳的设备强度。在研发阶段中,这些技术已通过最严格的强度测试,尤其是50V的高压技术。在此方面而言,寄生双极管的基极电阻和LDMOS设备的漏极延伸尤其重要。

上述特性加上高功率密度与高效能,使LDMOS技术成为射频放大器的首选,其频率最高可达3.8GHz。

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