Analýza vhodného počtu anténních elementů a frekvence regionálního mikrovlnného hypertermického systému

Abstract

Cílem práce bylo navrhnout dipólové anténní elementy pro regionální hypertermický systém pro léčbu nádorů v pánevní oblasti, který je vyvíjen na FBMI ČVUT v Praze. Dílčím cílem bylo vytvořit 3D modely z reálných CT snímků deseti pacientů léčených s nádory v dutině břišní. V programu Sim4Life byly navrženy tři dipóly pracující na frekvenci 70, 100 a 150 MHz. Tyto anténní elementy byly umístěny do numerického modelu hypertermického systému a virtuálně otestovány s ohledem na možnost ohřevu na deseti 3D modelech pacientů. Pro tyto tři frekvence byly simulovány a porovnávány systémy využívající čtyř a osmi antén. Pro frekvenci 150 MHz byl navíc vytvořen systém využívající 16 antén ve dvou řadách. Vyhodnocení navržených hypertermických systémů proběhlo pomocí veličin používaných při plánování hypertermické léčby - parametrů THQ, TC25 a TC50. Dle předpokladu dosáhl nejlepšího výsledku systém skládající se z 16 antén o pracovní frekvenci 150 MHz. Pozitivních výsledků dosáhly i systémy se čtyřmi dipóly, které rovněž splnily podmínku úspěšné léčby, kdy parametr TC25 přesáhl požadovanou hodnotu 75 %.

The aim of this work was to design dipole antenna elements for a regional hyperthermic system for the treatment of tumors in the pelvic region, which is being developed at FBMI CTU in Prague. The partial aim was to create 3D models from real CT images of ten patients treated with tumors in the abdominal cavity. Three dipoles working at 70, 100 and 150 MHz were designed in the program Sim4Life. These antenna elements were placed in a numerical model of the hyperthermic system and virtually tested with respect to the possibility of heating on ten 3D models of patients. Systems using four and eight antennas were simulated and compared at these three frequencies. In addition, a system using 16 antennas in two rings was created for the frequency 150 MHz. The evaluation of the designed hyperthermia systems was performed using the quantities used in the planning of hyperthermia treatment - parameters THQ, TC25 and TC50. As expected, the best result was achieved with the system consisting of 16 antennas working at frequency 150 MHz. Positive results were also achieved with the systems with four dipoles, which also fulfilled the condition of a successful treatment, when the parameter TC25 exceeded the required value of 75 %.