Thermothron-RF 8腫瘤熱治療機加熱原理(上)

作者: 新光醫院腫瘤治療科 吳任弘物理師 黃怡螢護理師

2016-06-14 11:30:00 UTC

距離上一次台灣醫院引進腫瘤熱治療機超過二十年後，新光醫院腫瘤治療科在2013年6月底以臨床試驗研究的方式從日本Yamamoto Vinita. Co公司引進一台Thermothron-RF 8腫瘤熱治療機(簡稱RF 8)。在一段很長的時間裡，台灣一直沒有腫瘤熱治療機，最主要的原因是當時的腫瘤熱治療機不好使用難以推廣，也因此在台灣醫療界消失了許久。

雖然腫瘤熱治療機在台灣醫療市場消失了，但世界其他國家並沒有放棄腫瘤熱治療技術，隨著科技進步，各式各樣的加熱方式漸漸被開發運用，經過二十多年的努力，當今的腫瘤熱治療機可以說是大放異彩、百花齊放了。

由於各熱治療機的加熱原理各有不同，所以我們先以最熟悉的RF 8腫瘤熱治療機的加熱原理來做說明。常見的傳統加熱方式熱量是由「外向內」逐步加熱，像骨牌效應一般，熱量藉由分子一個接者一個傳到內(深)部，即所謂「熱對流」、「熱傳導」、「熱輻射」三種表面加熱方式。傳統的加熱方式在日常生活很常見且容易理解，當加熱物愈厚，需要的加熱時間也愈久，且有加熱費時、耗能、易受熱不均勻，加熱設備需巨大的空間……等缺點。

(左圖出處 右圖出處)

而RF 8的加熱方式屬於電磁波加熱法 (electromagnetic wave heating)。是利用「被加熱物體本身分子磨擦生熱」之原理，此種加熱方式不像前述三種傳統的加熱方式，熱量不需要透過物體表面，而是將電磁波能量直接穿透物體內部轉換成熱量的一種方法，也被稱為「第四種加熱方式」。

電磁波加熱方式又可分為兩種情況：

1. 誘電加熱(Dielectric Heating)，又稱為介質加熱。
2. 誘導加熱(Induction Heating)，又稱為電磁感應加熱或是感應加熱。

一、誘電加熱工作原理：一般而言，所有物質均由極性與非極分子組成，如將物質置於高周波(射頻)電場內，則物質內極性分子會隨著射頻頻率迅速不斷的交互排列，使分子間快速轉動摩擦生熱，摩擦越快則發生的熱量越大。如將誘電加熱再細分可又分為高周波加熱與微波加熱兩種，使用誘電加熱被加熱物質需為絕緣體，例如：木材、紙、纖維、塑膠……等，使用頻率大都在1MHz ~ 2450 MHz間。

(本圖出處)

高周波加熱與微波加熱基本原理相同，但加熱方式不同。高周波加熱需要藉由電極機構來達成，但高周波使用頻率比微波來得低，具有較長的波長，對物質的穿透力較深，適合大型物體之加熱。而微波加熱只需要一個密閉金屬腔體再將微波能以波導入即可，使用上相對簡單。 相較於傳導加熱，誘電加熱方式的特色為：加熱速度快、加熱均勻、加熱時間短、無表面過熱之問題，並可選擇性加熱，減少待機時間與精確溫度控制，且設備所需空間小，所需能源也較少。

二、誘導加熱工作原理：以高頻大電流流向被繞製成環狀或其它形狀的加熱線圈（通常是用紫銅管制作），由此在線圈內產生極性瞬間變化的強磁束，磁束會貫通置於線圈內的被加熱物質，在被加熱物質內部產生與加熱電流相反方向的渦電流，藉由被加熱物質內的電阻產生焦耳熱，使物質自身溫度迅速上升，這就是誘導加熱的工作原理。誘導加熱被加熱物多為導體，如：金屬，使用頻率一般低於 10 MHz。

(本圖出處)

誘導加熱的特色為：不必整體加熱、物質變形小、電能消耗小、無公害、 加熱速度快。 總結上面所述RF 8腫瘤熱治療機是屬於電磁波加熱法中的誘電加熱中的高周波加熱方式。又因為被加熱物體置於高周波兩片平行電極板內所形成一個電容式的加熱機構，也被稱為介質、高周波、射頻或電容加熱。日本Yamamoto Vinita. Co所生產的Thermothron-RF 8腫瘤熱治療機，當中的RF 8即為Radio Frequency 8 MHz (射頻8百萬赫玆)的簡寫。

那為什麼要選用8百萬赫玆的頻率來加熱而不採用其他不同的頻率呢? 如同下圖所示，隨著用頻率的升高，身體可以被加熱的深度也會縮短。使用8百萬赫玆的頻率在體內10公分深處的腫瘤也可以到達。

最後附上一個RF 8腫瘤熱治療機加熱工作原理的動圖，就能更加熟悉整個RF 8腫瘤熱治療機的加熱原理了。

看完是不是覺得RF8腫瘤熱治療機就好像微波爐，但是他們兩者是不同的喔!!差別在RF8腫瘤熱治療機是將身體置兩片平行射頻電極板內，所形成一個電容式的加熱機構，而微波爐加熱時就需要用一個密閉金屬腔體再將微波能導入。還有您下次使用微波爐請注意一下，被微波爐加熱的食物一定是從表面開始被加熱的，食物的核心部位還可能是結冰的呢。但RF 8腫瘤熱治療機它能夠只熱身體的深處部位，再搭配不同尺寸大小的電極就可以自由的改變RF 8腫瘤熱治療機的加熱深度了。當然這個故事我們留待下一篇再跟各位讀者來做說明囉。