Výpočet teplotního rozložení při léčbě nádorového onemocnění mikrovlnnou hypertermií

Abstract

Cílem této diplomové práce je vybrat vhodné numerické metody pro výpočet rozložení veličiny SAR a návazně i teploty v léčené oblasti při klinické aplikaci mikrovlnné hypertermie. Dalšími cíli je aplikace vybrané numerické metody na vlnovodný aplikátor s trychtýřovou aperturou a anatomický fantom léčené oblasti, spolu s návrhem na vodní bolus. Vlastní práce je v podstatě rozdělena na tři části. V první teoretické části popisuji fyzikální a technické vlastnosti mikrovlnné hypertermie. Ve druhé části jsou vytvořeny modely a simulace provedené v softwarovém prostředí SEMCAD. Třetí část vlastní práce prezentuje praktická měření rozložení hodnoty SAR pomocí aplikátoru na budící frekvenci f = 434 MHz. Výsledkem práce je vytvoření několika simulací a reálných hodnot měření s vlnovodným aplikátorem implementovaného na agarový fantom s vodním bolem. Práce dokládá 3D rozložení veličiny SAR ve virtuálním i reálném prostředí za předem definovaných podmínek.

The presented diploma thesis aims at selecting the most suitable numerical methods for calculating the distribution of SAR unit, and subsequently, the temperature determined in the treated area when the microwave hyperthermia has been clinically applied. Furthermore, the thesis focuses on the application of a selected numerical method to a waveguide applicator with a funnel-like aperture and an anatomical phantom of the treated area, and a water bolus design. The thesis is divided into three main parts. The first – theoretical, part contains a description of the physical and technical properties of microwave hyperthermia. The second part focuses on models and simulations performed in the SEMCAD software. The concluding part of the thesis presents practical measurements of SAR distribution using an applicator with the excitation frequency f = 434 MHz. The thesis results in the creation of several simulations and real values of measurements by using a waveguide applicator implemented on an agar phantom with a water bolus. The thesis corroborates the 3D distribution of the SAR unit in virtual as well as real environments under predefined conditions.