Heterogenní fantom lidské pánevní oblasti pro účely testování mikrovlnného hypertermického systému

Abstract

Cílem bakalářské práce bylo vytvořit anatomický heterogenní fantom pánevní oblasti, který by byl vhodný k testování prototypu systému pro regionální mikrovlnnou hypertermii pánve, vyvinutého na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze. Model byl vytvořen pomocí technologie 3D tisku podle numerického modelu získaného segmentací anonymizovaných CT snímků reálného pacienta. Výsledný model rozlišuje měkké tkáně, kosti a svaly, které jsou spojené s tukem. Pro tyto tkáně byly připraveny tekuté fantomy, jejichž dielektrické parametry jsou platné pro 70 MHz. Model byl zkompletován a následně byl těmito fantomy naplněn. Do modelu byly vloženy cíle pro hypertermickou léčbu, které byly naplněny agarovým fantomem. Do cílů byly zavedeny katetry umožňující měření teploty pomocí optických sond. Kompletní fantom byl vložen do prototypu hypertermického systému a během simulace léčby bylo provedeno měření teploty a přenosových parametrů. Z odrazových parametrů je patrné, že se v jedné rovině většina výkonu odrážela zpět. Jeden z cílů se ohřát nepodařilo, zbylé dva se ohřály o 1 °C za 9 min. Z výsledků však lze konstatovat, že fantom je po menších úpravách (zejména zajištění perfektního naplnění všech částí) vhodný pro testování hypertermických systémů.

The aim of the bachelor thesis was to create an anatomical heterogeneous phantom of the pelvic area for purpose of testing a prototype system for regional microwave pelvic hyperthermia, developed at the Faculty of Biomedical Engineering CTU in Prague. The model was created using 3D printing technology according to a numerical model obtained by segmenting anonymized CT images of a real patient. The model distinguishes soft tissues, bones and muscles that are associated with fat. Liquid phantoms with dielectric parameters valid for 70 MHz were prepared for these tissues. The model was completed and subsequently filled with these phantoms. Hyperthermic treatment targets were inserted into the model and filled with an agar phantom. Catheters were implemented into the targets, enabling temperature measurement using optical probes. The finished phantom was inserted into a prototype hyperthermic system. Temperature and transmission parameters were measured during the treatment simulation. It is clear from the reflection parameters that most of the power was reflected back in one plane. One of the targets failed to heat up, the other two warmed up by 1 ° C in 9 minutes. However, the results show that the phantom is suitable for testing hyperthermic systems after minor modifications (especially ensuring perfect filling of all parts).