无线电电子学在医学中的应用

无线电电子学理论和电子仪器日益广泛地应用于临床医疗和医用生物学。在我国，随着社会主义建设大跃进，各大医院都设立了“物理治疗科”，运用并研制成许多电子医疗器械，为保证人民的健康服务。目前，在理疗项目中，电子学的应用占据了极其重要的位置。它的治疗范围大、效果明显，因而受到广大群众的信任和欢迎。

人体的正常生理活动中都伴随有许多物理特征。例如心脏在活动时能有微弱电动势产生；脑的反射活动也会产生微弱的生理电流——这就是脑电波。若用微电流放大器把上述两种电流加以放大，再在示波器上显示出图象来，这就是心电图和脑电波图。也可以用记纹鼓把心电流或脑电流的强弱变化记录下来，成为一条曲线。如果某人的心脏或者脑的某部位发生了生理障碍，那么他的这些物理特征必然发生混乩。因此，把有病变的记录曲线与正常的波纹对比，就能够确定病变的部位和程度，这就是心电图及脑电波图在诊断上的应用基础。图1所示为一个心电图的例子。由于病人心脏瓣膜狭窄，在第一导程所绘的心电图上，明显地示出了三联律的期前收缩。图中有*号的地方是不正常的波形。用来显示心电图的电子仪器具有高度的灵敏度和准确性，医生根据心电图可以迅速准确地诊断出病人是属于什么情况的心脏病。脑电波描写器甚至灵敏到这样的程度，当大脑支配病人轻轻地咽下口水或者闭一下眼皮时，也能在绘出的波形上显示出来，告诉医生。这两个图形分别见图2a和b。

除了心电和脑电图描记器外，还有许多不同的描绘生物电变化情况的诊断仪器，如皮肤电位计、经络测定仪和耳诊机等；有各种测试器官机能与条件反射用的电子仪器，如时值计、测听器、活力测试器、电子闪光器和各种电刺激器等；有许多放射性同位素仪器及X光设备，如微伦计、计数率仪、射线报警器、各种进位制的定标器、及各种透视或摄影用的X光机等；还有一些其它诊断用电子仪器，如血氧饱和度测量仪、氮气含量测定仪、电子血压计、水冷紫外线灯和体温脉搏呼吸（TPR）测量和描记设备等。这些电子仪器都是医生的可靠助手，能帮助他们迅速准确地诊断疾病。

如果人体器官某一部位发生畸变，例如产生了胃癌，则高频声波和某些射线对它的穿透本领就会比通过正常胃组织时削弱，因此用电子仪器记录下削弱的程度就可作诊断的根据。这类似于X射线透视显像的原理。目前用脉冲回声的方法来诊断病况已收到极好的效果。常用的就是超声波脉冲回声探测仪，其原理近似于雷达原理，其方框图如图3所示。电子钟部分就是同步信号发生器，它产生有规律的脉冲，一部分送入示波器（并触发扫描电压发生器），使在示波器上产生一个脉冲图象，而另一部分脉冲电压控制高频脉冲发生器使它产生高频振荡电压，通过电—声换能探头（常用钛酸钡晶体探头）变成超声波向外发射。超声波成束状向外发射，碰到阻碍之后就反射回来，再由（声—电）换能探头变为高频电能送入示波器。它显然与前者相差一段时间，因而在示波器的荧光屏上，两个脉冲就相隔一段距离。不同机体在示波器上会显示出不同的距离，而有病态的距离与正常的不同。例如胃癌地方会发生反射，那么它的回波就较其他正常反射波回来得早（因其通过的距离短，时间也短），这样医生就能知道病变的位置和范围大小了。这对癌肿早期诊断有极大意义，他比X射线透视诊断来得可靠和准确。

电子计算机的发明和发展给医学开辟了广阔的前景。目前已可以用电子模拟计算机代替医生的一部分脑力劳动，替病人诊病，据说，其准确性还是相当可靠的。近代半导体的发展给医学提供了效率高、速度快、体积小的仪器和医疗器材。例如半导体体温计、光敏电阻、光电池等。半导体电冰箱的温度控制方便（只要控制电流强度），而且可以做成任意的形状，因而制成了适合在显微镜下运用的半导体电冰箱，使切片直接在低温下操作，可使温度降低到-50℃，既方便又可靠。另外可以把半导体发射机制成药丸大小，从口腔服入，把体内情报发送出来，这等于把医生的眼睛放入了人体内部，对很多无法判断的疾病可获得事先的报告。这种发射机当其中原子电池用完之后，可随粪便排出体外。

利用电场作用的治疗方法称为电疗。电疗随所使用电流的频率不同和所加电压与电流强度的大小（剂量）而有完全不同的治疗作用。

首先，让我们谈谈静电疗法。它是利用电压很高（可达6～10万伏）电流很小（1毫安）的强电场作用于患者。仪器使用情况如图4所示。患者坐在一张与地面绝缘的椅子上，高压电一级与两脚相接，而另一极悬于头顶10～15厘米处。上面的极板成灯罩形，由许多具有尖端的导体构成，能产生极强的电场。治疗时病人能感到头顶有微风吹动，故称为电风，也称为静电淋浴。这种方法对治疗神经方面的疾病，如头痛、失眠等有很好的效果。

在电疗中也有使用稳定直流电或脉动直流电的，前者多由干电池、蓄电池或直流发电机供电，而后者多用交流电整流而不经过滤波作为电源。无交流电农村地区可用干电池经电蝉改变为50赫左右的脉动电流。只要其频率和电压电流强度符合要求，不论任何来源的电流都能有治疗效果。当通过直流电时，因为人体是一个电导体，体液是电解液，所以人体内会产生电解现象，在身体治疗部位放上阴阳极，就可达到治疗目的。这种电疗法所使用的电压都在100伏以下，电流强度多在几毫安至几十毫安。它能加强身体的新陈代谢和消除炎症，加强再生等作用，也可使药物进入人体，代替注射而毫无痛楚。

利用达松伐尔电流可以作全身电疗和局部电疗。所谓达松伐尔电流是高电压（几万伏）低电流（20～40毫安）的交流电，频率在150～1000千赫范围内（波长2000～300米），其物理特征是继续减幅振荡，每次振荡持续1/50000秒，振荡间隔时间是1/500秒。用这种电流的全身疗法是将人放在图5中的螺线笼中，加上十万伏高频电压。这样人体中就因感应而产生了感生电流。这种治疗法可降低血压，治疗高血压病。局部疗法是利用高频高压电火花（火花疗法）。应用充气电极在人体特定部位发生电火花，对皮肤有刺激作用，使血管收缩，有镇痛功能，也可使该部位充血。

频率再高时，称为中波透热疗法（100～3000千赫）。这种疗法是利用较低电压（200伏左右）较强电流（达几安培）的等幅振荡电流。利用这种设备治疗时能产生全身或局部温热，促进新陈代谢，也具有消炎、镇痛等作用；而且因为组织温度变化，构成对细菌的不良生活条件，但使组织活动力加强，并激活了各种防御机能，因此中波透热疗法有抑制细菌的作用，例如对肺炎急性期就要用透热疗法。

高频电（3000～30000千赫）主要应用于外科手术方面，可用来做电切、电凝固、电干燥等手术。电切是把一个电级的面积加大些，而另一电极做成针状或刀状，接近肌肉时可发生火花放电而把肌肉切开。切口的血液已经凝固，是无血的切口，这是电切最宝贵的一点，可减少份口的流血量。电干燥是利用电极与组织之间的电火花使组织失水。

超高频电疗（3万千赫～10万千赫）主要是利用它的热效应。可用来镇痛和使血管扩张以及全身加热（例如低温手术后回温加热就是用这种方法），又能增强胃液和胆汁分泌，有利尿功能。

目前有一种“万能治疗机”，是把上述各种频率，各种电流强度的治疗机综合在一个机器内，使用共同的电源而组成。它的振荡器与一般无线电振荡器大同小异，不过在输出电压和电流的标明和控制方面比较准确和细致。

祖国医学中针灸疗法占据了重要地位。目前有人在针上加了低频脉动电流，称为电针疗法，使针灸的治疗效果有了明显的进步，大大地扩大了治疗范围。这是中西医结合的典型例证之一。

目前脉冲技术广泛地应用于治疗。在头部施用有节拍的断续脉冲电流，能引起神经系统的疲劳感觉而进入睡眠。使用多谐振荡器产生断续脉冲，在小剂量时有催眠作用，可用以治疗神经衰弱症，也可用作临床麻醉代替麻醉剂，而不会产生不良后果。

应用电子学仪器产生高频振荡，而借助于电—声换能器产生超声波束，并使这波束作用于所治部位（多数通过水为媒介），超声波将在所通过的组织中转变为热量，这样可以加强新陈代谢作用，在治疗关节炎方面效果很显著。超声波辐射可以改变细胞的胶质状态，使细胞膜扩散，渗透压增高，对组织生长有良好影响。据此，超声波可用来医治慢性溃疡及软化瘢痕组织。

用电能变为红外线和紫外线的技术，在医疗方面的应用已有相当的发展。红外线常由红外线灯产生，紫外线多用水银石英灯产生，它们都广泛地用于临床治疗和科学研究上。

各种形式的小巧灵便的助听器，已经是很多人都很熟悉的了。有了它们的帮助，使聋者能重新听见声音。在苏联，将要大量生产生物电假手。将这种假手装在残余的前臂上。人想做什么时，他的前臂中的有关肌肉就产生相应的生物电，经过生物电放大器放大后，直接操纵假手动作，例如，从瓶子里把水倒入杯子中，并把杯子举到嘴边。这种假手经过进一步改进后，可以作到使每一个指头都能活动自如，完全象真手一样地工作。

前面所举的一些例子，远远不能全部包括由于电子学应用于医学而获得的巨大成就。科学技术的不断发展，将为电子学在医学中的应用开辟出不可估量的广阔前景。应当指出，电子学在医学中的应用还是一项新的成就，目前对它的作用本质的研究和探讨还不很成熟，还有待于大量的医学工作者、电子学工作者和无线电爱好者深入钻研，密切合作，使医学电子学这个新生的蓓蕾，在祖国社会主义的大花园中，为了保障劳动人民的健康，开出瑰丽的花朵，结出丰硕的果实。（黄泽楷 向多式）