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ジアテルミーとは、電気的に誘発される熱、または高周波電磁電流を理学療法や外科手術の一形態として使用することです。高周波電磁電流に対する人体の反応に関する最初の観察は、ジャック・アルセーヌ・ダルソンヴァルによって行われました。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]この分野は、1907年にドイツの医師カール・フランツ・ナーゲルシュミットによって開拓され、彼はギリシャ語のδιά（dia）とθέρμη（thermē ）からジアテルミーという用語を作り出しました。これは文字通り「加熱する」という意味です（形容詞形は「diathermal」と「diathermic」）。
ジアテルミーは、医学において筋弛緩や深部組織の加熱による治療目的で一般的に用いられています。理学療法では、身体の深部組織にある病変部に直接、適度な熱を伝えるために用いられます。
ジアテルミーは、1～100 MHz の短波無線周波数 （短波ジアテルミー）または915 MHz または 2.45 GHz 帯のマイクロ波（マイクロ波ジアテルミー）の 2 つの技術によって生成され、これらの方法は主に浸透能力が異なります。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]物理的な効果を発揮し、さまざまな生理学的反応を引き起こします。
同様の技術は、腫瘍、いぼ、感染組織を破壊するために組織の温度を上昇させる際にも用いられます。これは温熱療法と呼ばれます。外科手術においては、ジアテルミーは血管を焼灼して過剰な出血を防ぐために用いられます。この技術は、脳神経外科手術や眼科手術において特に有用です。
高周波電磁電流が治療効果を持つという考えは、ほぼ同時期（1890～1891年）にフランスの医師で生物物理学者のジャック・アルセーヌ・ダルソンバルとセルビア系アメリカ人のエンジニア、ニコラ・テスラによって独立して研究された。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ダルソンバルは1880年代に電気の医療応用を研究しており、1890年に交流電流が人体に及ぼす影響に関する最初の体系的な研究を行い、10kHzを超える周波数では感電 の生理的反応ではなく、温熱反応が起こることを発見した。[ 2 ] [ 3 ] [ 7 ] [ 8 ] また、高周波電流を人体に印加するために使用されている接触電極、容量板、誘導コイルの3つの方法を開発した。[ 3 ]ニコラ・テスラは1891年頃に高周波電流が体内で熱を発生させる能力があることを初めて指摘し、医療への応用を提案した。[ 1 ]
1900 年までに、高周波電流を人体に適用することが、新しい医療分野である電気療法において、さまざまな病状の治療に実験的に用いられるようになった。1899 年、オーストリアの化学者フォン・ザイネクは、周波数と電流密度の関数として組織の熱発生率を決定し、深部温熱療法に高周波電流を使用することを初めて提案した。[ 2 ] 1908 年、ドイツの医師カール・フランツ・ナーゲルシュミットはジアテルミーという用語を作り出し、患者に対して最初の大規模な実験を行った。[ 3 ]ナーゲルシュミットはこの分野の創始者とみなされている。彼は 1913 年にジアテルミーに関する最初の教科書を執筆し、この分野に革命をもたらした。[ 2 ] [ 3 ]
1920年代までは、騒音の大きい火花放電式のテスラコイルやウーダンコイルが使用されていました。これらは0.1～ 2MHzの周波数に限定され、「長波」透熱療法と呼ばれていました。電流は接触電極を介して直接体に流されたため、皮膚の火傷を引き起こす可能性がありました。1920年代には、真空管式装置の開発により、周波数を10～300MHzまで高めることが可能 になり、この範囲は「短波」透熱療法と呼ばれました。エネルギーは、体から絶縁された誘導コイルまたは容量板を介して体に流されたため、火傷のリスクが軽減されました。1940年代には、マイクロ波が実験的に使用されるようになりました。
理学療法およびリハビリテーションで使用されるジアテルミーの 2 つの形態は、短波とマイクロ波です。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ジアテルミーによる適度な熱の適用は、血流を増加させ、代謝と細胞膜を介したイオン拡散の速度を速めます。腱、関節包、および瘢痕の線維組織は、熱にさらされるとより容易に伸びるため、関節の硬直の緩和を促進し、筋肉の弛緩と筋肉の痙攣の減少を促進します。
短波透熱療法装置は当初、治療対象部位の両側に配置された2枚のコンデンサープレートを使用していました。別の応用方法としては、柔軟性があり、治療対象部位に合わせて形状を調整できる誘導コイル（ニコラ・テスラコイル）を用いる方法がありました。高周波がコンデンサーまたはコイルの間を伝わる際に、エネルギーは熱に変換されます。熱の程度と浸透深度は、電力の吸収と、電極間の電流経路の電気インピーダンス（オームで測定され、ギリシャ文字のオメガ（Ω）で表される）によって部分的に決まります。
短波透熱療法では、ISMバンドの4.00、8.00、13.56、27.12、および40.68MHzの周波数が使用されます。ほとんどの業務用電気医療機器は、4.00、8.00、および27.12MHzの周波数を出力します。
短波ジアテルミー（SWD）は、より低い周波数（0.5MHz～1.00MHz）を使用する中周波ジアテルミーとは大きく異なります。後者は深部組織への浸透に強い抵抗があり、例えばテカール療法のように、治療中に導電性クリームやジェルを使用する必要が生じる場合があります。要約すると、中周波で発生するエネルギーは細胞間隙を通過するのに対し、高周波では細胞全体に照射されます。この顕著な違いは、電気外科手術装置にも見られます。
様々な研究で強調されているように、要約すると、短波は、その熱効果と非熱効果のおかげで、治療部位の微小循環（血管新生）を強化し、抗浮腫作用、抗炎症作用、筋弛緩作用、鎮痛作用、再生促進作用をもたらします。特に、8MHz（800万ヘルツ）は、結腸がん、直腸がん、肺がんの治療に用いられています。発表された研究では、その有効性だけでなく、治療を受けた患者の平均余命の延長も実証されています。
効果が実証されている装置は、目的に適したフィルターを使用し、ほぼ完璧な正弦波曲線を持つ波形を出力したり、あるいは、関連する周波数と使用される材料に基づいて、介在物上で計算されたインピーダンス範囲（つまり既知のインピーダンス値）で、あらゆる高調波を大幅に低減したりします。これらすべては、エネルギーが筋肉の腹部をはるかに超えて、開いた円錐状に治療部位に照射されることを意味します。
高周波（特に8MHz）は、電磁パルスのエネルギーを目的の解剖学的部位に直接伝達する非常に効率的な手段です。周波数が高くなるにつれて組織の抵抗が小さくなるため、パルスは細胞膜を通過して深部組織に到達し、エネルギーの損失を最小限に抑えることができます。パルスは組織の構造に応じて分布し、水分含有量の多い経路を優先的に集中させます。技術的な観点から見ると、皮膚は直接的な温度上昇にさらされないため（やけどや火傷の危険性はありません）、治療は目的の深部組織に非常に正確に集中させることができます。しかも、簡単な方法で。そのため、導電性ジェルやクリームは不要で、医療従事者であるユーザーは、例えば関節炎やTNTの術後など、治療部位にハンドピースを静止させたまま集中させることができます。
短波ジアテルミーは、通常、股関節のように厚い軟部組織に覆われた深部筋や関節の治療に処方されます。場合によっては、骨盤内炎症性疾患、胸部・肺部、骨変性疾患、人工関節置換術後など、深部炎症過程の局所化に短波ジアテルミーを適用できます。短波ジアテルミーは、特に8.00MHzの場合、がん治療における放射線療法の補助療法として、温熱療法や電気分解療法にも使用できます。通常、温熱療法は放射線療法の前に週2回追加されます。これは、インドのパトナにあるマハヴィールがん研究所で2010年に実施された臨床試験の写真に示されています。
マイクロ波透熱療法は、上記の短波よりも周波数が高く波長が短いマイクロ波を使用します。レーダーにも使用されるマイクロ波は、周波数が300MHz以上 、波長が1メートル未満です。マイクロ波療法の治療効果のほとんどすべては、エネルギーを熱に変換し、それを体組織全体に分配することに関係しています。この透熱療法は最も使いやすいと考えられていますが、マイクロ波の浸透深度は比較的浅いという欠点があります。
局所的な火傷の危険性があるため、マイクロ波を高線量で浮腫組織、湿潤した包帯の上、または体内の金属製インプラントの近くで使用することはできません。マイクロ波および短波は、電子式心臓ペースメーカーを体内に埋め込んでいる人、またはその近くで使用することはできません。
マイクロ波温熱療法による温熱療法は、電磁力を用いて深部組織の温度を41 ℃から45 ℃まで上昇させる。水分含有量の低い組織や高い組織、あるいは血流の少ない組織や多い組織における熱量と治癒過程の関係を調節する生物学的メカニズムは、現在も研究中である。434MHzおよび915MHzのマイクロ波温熱療法は、 筋骨格系損傷の短期的な治療に有効である可能性がある。
体温が45 ℃（113 °F）以下に保たれていれば、高体温症は安全である。しかし、絶対温度だけでは、それが引き起こす可能性のある損傷を予測するには不十分である。
マイクロ波温熱療法による温熱療法は、確立された棘上筋腱炎において短期的な疼痛緩和効果をもたらした。
臨床で組織加熱に用いられるほとんどの装置の物理的特性は、損傷組織の深さ範囲において必要な治療的加熱パターンを達成するには不十分であることが証明されている。434MHzで動作する新しいマイクロ波装置を用いた予備研究では、 有望な結果が得られている。しかしながら、温熱療法の治療効果を検証するためには、多数の患者、長期追跡調査、および多様な患者集団を対象とした、適切に設計された前向き対照臨床試験を実施する必要がある。
マイクロ波温熱療法は、従来の放射線療法や化学療法と併用して表在性腫瘍の治療に用いられています。温熱療法は、放射線療法に加えて、さまざまな腫瘍の治療において35年以上にわたり腫瘍学で用いられてきました。1994年には、温熱療法は欧州連合のいくつかの国で、理学療法およびスポーツ外傷学における治療法として導入されました。その使用は、中央ヨーロッパおよび南ヨーロッパの理学療法およびスポーツ外傷学にも成功裏に拡大されています。
外科用ジアテルミーは、一般的に「電気外科手術」として知られています。（時折「電気焼灼」と呼ばれることもありますが、下記の区別に関する説明を参照してください。）電気外科手術と外科用ジアテルミーは、高周波交流電流を手術に用いるもので、切開方法として、あるいは小さな血管を焼灼して出血を止める方法として用いられます。この技術は局所的な組織の焼灼と損傷を引き起こし、その範囲は装置の周波数と出力によって制御されます。
一部の情報源[ 9 ]は、電気外科手術は高周波交流電流（AC）切断によって行われる手術に適用されるべきであり、「電気焼灼」は、携帯型バッテリー駆動の焼灼器具のように、直流電流（DC）で駆動される加熱ニクロム線による焼灼の実践にのみ使用されるべきだと主張している。
手術で使用されるジアテルミーは、通常2種類あります。[ 10 ]
電気焼灼による火傷は、一般的に接地パッドの不具合または火災の発生によって発生します。[ 12 ]単極電気焼灼は、手術器具の小さな表面積によって高周波エネルギーが集中するため機能します。電流を患者の体を通して高周波発生器に接続された導電性パッドに流すことで、電気回路が完成します。パッドの表面積は器具の先端に比べて大きいため、パッド全体のエネルギー密度は確実に低く、パッド部位で組織損傷は発生しません。[ 13 ]ただし、回路が遮断されたり、何らかの方法でエネルギーが集中したりすると、感電や火傷が発生する可能性があります。これは、接触しているパッドの表面が小さい場合、たとえばパッドの電解ゲルが乾燥している場合、パッドが高周波発生器から外れた場合、または金属インプラントを介して発生する可能性があります。[ 14 ]最新の電気焼灼システムには、回路の高抵抗を検出するセンサーが装備されており、一部の損傷を防ぐことができます。
あらゆる熱療法と同様に、ジアテルミー治療中は、特に熱や寒さに対する感受性が低下している患者においては、火傷を避けるよう注意が必要です。電気焼灼においては、特に麻酔に伴う酸素濃度の上昇時に、発生した熱が化学的引火点に達したことが原因で、手術室で突発的な火災が発生した事例が報告されています。
電気焼灼によって発生する手術煙の毒性についても懸念が提起されている。この煙には、患者、外科医、手術室スタッフに害を及ぼす可能性のある化学物質が含まれていることが示されている。[ 15 ]
外科的に脊髄刺激装置（SCS）システムを埋め込んだ患者の場合、ジアテルミーは埋め込まれたSCSコンポーネントに伝達されるエネルギーによって組織損傷を引き起こし、重篤な損傷や死亡に至る可能性があります。[ 16 ]
第二次世界大戦中、 「ビームの戦い」と呼ばれる戦いにおいて、夜間爆撃の標的設定に使用されていたドイツ軍の無線ビームに干渉するために、医療用ジアテルミー装置が使用された。