毫米波是5G核心技術之一，不僅因為毫米波有大量的空閑頻段可供使用，還因為毫米波的指向性好、波束窄從而為大規模MIMO提供了可能。當然毫米波的傳輸距離會變得更短，也即基站的數量需要更多才能實現全面覆蓋。

移動通信從一開始，人們就對基站天線和手機天線發射的無線電波充滿了恐懼，認為對人體存在輻射，會對人體造成傷害。

但，也許從5G毫米波開始，事情會發生一些變化。坂哥用某北大博士后都不知道的知網進行了搜素，發現毫米波可以治療從器官炎癥到手術傷口、從皮膚潰瘍到惡性腫瘤等多種疾病，結果詳見下圖：

圖一，知網搜索結果

而且，坂哥還有幸體驗過毫米波的治療，近距離觀察了毫米波治療儀，見圖二。這是一臺類似CT的設備，病人要躺入半圓形的設備內部，有2個直徑4-5厘米的可自由移動的圓形探頭（毫米波發射天線），定位后探頭幾乎緊貼照射部位的皮膚（不能隔著衣服），每次照射30分鐘以上進行治療。

圖二，坂哥親自拍攝的毫米波治療儀

至此，我們漸漸開啟了5G毫米波與毫米波醫療作用之間的腦洞。。。

一、毫米波定義及頻段的選擇

毫米波是指波長在1-10mm（頻率30-300GHz）范圍內的電磁波，位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍。顯然，毫米波通信更接近光通信，與光通信屬性基本相同，即頻率高、波長短，以直射方式傳播，同時波束窄，具有良好的方向性，遇到阻擋就被反射或被阻斷等光通信特點。

國際電信聯盟ITU為了推進全球5G毫米波頻段的研究和協調一致，為2019 年世界無線電通信大會（WRC-19）專設了1.13議題，針對24.25GHz~86GHz 頻段范圍的11個候選頻段開展研究。重點研究這些頻段5G系統與同、鄰頻多種無線電業務的兼容共存分析。

2018年1月17日至28日，國際電信聯盟5G 毫米波特設工作組第四次協調會議在瑞士日內瓦召開。從此次會議情況來看，26GHz（24.25GHz~27.5GHz）與40GHz（37GHz~43.5GHz）頻段毫無疑問是所有候選頻段中最受關注的頻段，全球半數以上的研究報告集中在這些頻段。此外，70GHz、80GHz也逐漸受到重視，各國投入研究力度有所增加。相比之下，32GHz（31.8GHz~33.4GHz）等頻段受到冷落，參與討論的專家人數相對較少。

而有關毫米波生物學效應的研究始于二十世紀六十年代至七十年代后期，前蘇聯首先將毫米波用于醫療。目前認為毫米波通過與人體組織內粒子發生諧振產生生物學效應與治療作用，故毫米波療法又稱為微波諧振療法或毫米波諧振療法。

多數毫米波治療儀輸出波長8.3-8mm、頻率36-37.5GHz的毫米波，少數治療儀可輸出7.11mm（42.19GHz）、5.6mm（53.53GHz）、4.96mm（60.48GHz）毫米波。一般治療儀的輸出功率密度為10mW/ cm²，少數功率密度稍大。個別型號治療儀的輸出喇叭口特別小，功率密度高達400mW/ cm²。

小結：對以上數據對比分析坂哥發現，5G毫米波的40G頻段（37GHz~43.5GHz）與毫米波治療儀的頻段36-37.5GHz、42.19GHz存在相當的重疊部分，所以說事情也許真的可以發生一些變化。。。

二、毫米波對生物組織的作用機理

研究發現，毫米波作用于生物體時70%的能量在300µm深的生物組織內吸收，其穿透組織的深度小于1mm，不能進入深部組織。但毫米波不但能引起局部效應，還能在深部或遠隔組織和臟器產生一系列反應。人們對其作用機理進行了大量研究，有諧振學說、聲電波學說、場力學說、超導電性學說、半導電性學說等。

諧振學說由物理學家Frohlich提出，目前得到較普遍的承認。諧振學說認為，生物組織中的DNA、RNA，蛋白質等大分子和生物膜均有其固定的振蕩頻率（5-3000GHz），這個頻率正處于毫米波的頻率范圍（30-300GHz）。因此毫米波作用于這些生物大分子和生物膜時會發生諧振，能量增強，這種諧振能量在機體內傳播時可引起一系列生物學效應，如組織的微觀結構發生變化，蛋白質、氨基酸和酶的活性發生變化等，從而導致細胞的代謝與功能發生變化。

毫米波療法對含水組織有較好的親和力，可改善局部組織的新陳代謝和血液循環，使組織水腫吸收加快，加速病理產物和代謝產物吸收的排泄，從而達到消炎、消腫、止痛等治療目的。

但其具體應用參數理論基礎、生物效應及分子細胞學機制仍不很明確，還需要在其適應癥上進行多學科、大樣本的臨床驗證。

三、5G毫米波醫療應用之暢想

大規模MIMO是5G的關鍵技術之一，因此5G系統可以調動多個臨近基站的天線同時指向某個移動用戶，以便為其提供穩定的高速帶寬。

如果其頻段為毫米波頻段，我們可以暢想用戶通過手機向系統輸入一個特殊指令，系統調動周圍的天線指向該用戶對其進行毫米波治療。

另外，從5G手機的角度看，完全可以將毫米波輸出打造為具有醫療效果的治療儀，5G手機變身為便攜式的毫米波治療儀，一物多用。

當然，我們不能陷入“只談成分，不談劑量”的陷阱。

我國電磁輻射的安全標準是不超過40μw/cm²。以我國目前比較常見的2G基站即GSM基站為例，一般基站天線高度均在35米至55米，發射功率為20瓦的大功率基站，其天線前10米的功率密度是0.6μw/cm²。對于3G基站，在上面同樣的條件下，其功率密度為0.1μw/ cm²。

對比毫米波治療儀的功率密度（一般為10mW/ cm²），5G基站變身毫米波治療儀的腦洞也許開得太大，難以實現；而5G手機變身便攜式毫米波治療儀的腦洞則現實了很多。

人總要有夢想，萬一實現了呢？！

參考文獻：

[1] 羅慶祿. 毫米波的生物效應及醫學實驗和臨床應用. 中國組織工程研究，2013，17(46):8102-8107.
[2] 譚維溢. 極高頻電療法：毫米波療法. 引進國外醫藥技術與設備第五卷1999.1
[3] 王坦. 毫米波頻段加快進入5G頻譜戰場. China Radio, 2018.2
[4] 曾昱祺錢肇鈞. 中國代表團促進5G毫米波頻率全球統一取得重要進展. China Radio, 2018.2