微波技术几十年前就被用于军事、通讯领域，以后又被用于勘探、医疗等领域，近年来更在肿瘤消融治疗领域大放异彩。目前，微波消融(microwave ablation,MWA)作为成熟的治疗技术，已被广泛用于微创手术中，并因其微创、安全、手术时间短、恢复快等优点，受到越来越多的临床医生和患者的肯定和认可，许多观众医疗设备展Medtec China，首先，微波是一种低能量电磁波，波长范围0.001-0.3米，频率范围为约900至2,450MHz（也有写为1,000-300,000MHz，但实验室和家用一般2,450MHz）。参考下图2，微波能量带有在正负值间振荡的电荷，可产生快速交变电场，而生物组织内的水分子（H2O）自带电荷。当水分子暴露于微波源的振荡电荷时，作为小电偶极子的分子会在空间来回翻转，努力与相反极性的电磁电荷对齐。因此，微波可通过以下两种模式与分子相互作用：偶极旋转和离子传导。在偶极旋转中，分子不断来回旋转，每个旋转分子间的摩擦产生热量。而在离子传导中，自由离子或离子物质在空间中平移，试图与交变电场对齐，与偶极旋转一样，这些运动物质间的摩擦也能产热。

图1 电磁频谱

图2 微波的组成成分

图3 家庭用微波炉的常见设计
尽管都通过热介导的凝固性坏死来破坏组织，但MWA与射频消融RFA并不同，主要为其能量沉积机制不同，如下图3。RF消融为电流通过离子组织介质时，通过电阻加热产生热量，因此RF消融加热需要导电途径，仅限于低导电性区域，且只会引起电极邻近的组织加热。而MWA能够有效传播并加热许多类型的组织，即便其为低电导率、高阻抗或低热导率（这也是MWA无论相比RF、电穿孔还是冷冻消融的优势所在，它能够穿透脂肪），例如骨骼与肺，等等。

和所有能想到的消融方式一样，20余年前即有MWA运用于心肌组织的报道，含水量相对较高的心肌组织具有高导电性，MWA相比RFA可在更大深度和更大体积上消融组织，且不会出现碳化，因此可能更适合心房颤动和室性心动过速的治疗。从90年代初期开始，工程师和研究者们即在不断地尝试缩小微波天线的尺寸，以适应心内消融。但这一阶段的MWA导管，普遍因过高的导管头端至组织界面的加热，反而限制了体内的功率输送和消融所产生的病变尺寸。（部分研究还显示，在相似设定条件下微波导管与RF导管的比较中，其病变消融深度并不比RF更深，因此随着射频技术的进一步全面发展，MWA的关注度就减弱了）

图5 1999年University of Illinois at Chicago的James C. Lin教授报道的，三种微波消融导管的头端设计。由上至下，分体式导管天线设计（Split-tip catheter antenna），帽槽导管天线设计（Cap-slot catheter antenna），和帽锁导管天线设计（Cap-choke catheter antenna）

随后，我们可一步跨到2020年的报道，看看目前的盐水灌注微波消融导管的设计，如下图6来自澳大利亚研究者们的报道。其中，8Fr尺寸可通过Agilis鞘进行心内消融，11Fr则用于心外膜消融，消融期间以30mL/min的速度用盐水灌注。微波功率由可调谐的2.4-2.5GHz GMS2000微波发生器提供，在消融过程中，荧光测量显示头端温度由基线升高＜1℃。研究者们将心外膜设定以90-100W消融4分钟，心内膜则以140-180W消融4分钟。最终，体外模型在不伴有心外膜脂肪和肺组织的情况下，90W消融240秒时产生的病灶深度和长度分别为14.8±1.0mm和34.1±2.3mm，480秒时则分别为19.2±0.5mm和36.8±0.1mm。而在动物模型（羊）中的试验显示，16次心内膜消融过程中的3次，和12次心外膜消融中的3次产生了蒸汽爆裂，但没有一个与头端碳化或凝结物有关（提示组织表面温度＜80℃）。90-100W 240秒通过心外膜脂肪产生的消融灶平均厚度为1.2mm（IQR，0.8-1.3mm），宽度为18±10mm，长度为29±8mm，距离冠脉的中位距离仅为2.7mm，且每次消融后的冠脉造影均未提示动脉痉挛或闭塞。仅有一只羊出现了肺的消融损伤。心内膜消融的病灶则相对小，平均深度为10.7±3.3mm，宽度为16.5±5mm，长度为20±5mm。

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图6 2020年澳大利亚Westmead Hospital的研究者们，设计并完成体外和动物试验的MWA导管头端示意图。A，估算的微波加热场；B和C，两个导线末端连接到单独的充满盐水的腔室，每个腔室在微波天线附近都由自己的出孔，分别为（D）和（E）。在操作过程中，盐水通过蓝色箭头进行灌注，从（C）至（D），以及（B）至（E）的盐水柱形成离子桥，能够在消融部位形成单极或双极感应和起搏，从而无需另加金属线至微波场（由于盐水电极的阻抗较高，起搏输出限制为2mA）

自然，MWA也没有错过大热的肾动脉去神经RDN。在2017年的报道中，仍然是上文这批澳大利亚的研究者（研发个系统不容易，要尽可能多找适应症），尝试开发了介入途径的非接触式微波消融导管，除了消融导管，医疗设备展Medtec China现场还将提供包括高性能医用导管、带封闭式采血系统的血压传感器、血栓抽吸泵系统部分之抽吸导管、TPU一次性切口保护套管、同步扭控弹簧管、薄壁管、FEP易撕热缩管、多色多排管、超声刀内外套管、玛莱克特式导尿管等展品。并认为其能在实现去神经支配的同时，不对肾血管的内膜和中膜造成损伤。其在动物模型中的消融深度为5.9mm，高于EnligHTN和Symplicity同类产品；但在羊肾动脉中消融时，9次有8次出现了导致肾动脉狭窄＞50%的肾动脉痉挛。而在对一根曲折肾动脉160W消融后，产生了80%的偏心性狭窄，但随后的组织学检查未观察到透壁性损伤。

来源：MiHeart