Радиотехническая система лечения раковых опухолей и уплотнений тела
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.14018518Ключевые слова:
высокочастотная гипертермия опухолей, биологические объекты (БО), антенные модули, аппликаторы, фазированная антенная решетка, удельная мощность поглощения, SARЛицензия
Аннотация
Положительное и отрицательное воздействие электромагнитного поля на биологическое тело остается чрезвычайно актуальным вопросом. Одним из положительных эффектов облучения биологических объектов является прогрев отдельных частей тела. Гипертермия (прогрев) является существенно важной стороной при лечении раковых опухолей. В статье рассматривается радиотехническая сторона реализации физиотерапевтического процесса гипертермии, включая стратегию лечения раковых опухолей. Выполнен анализ антенн-аппликаторов, прикладываемых к телу, работающих на частоте 434 МГц и более низких частотах. Приведены расчеты распределения удельной мощности поглощения электромагнитного поля, излучаемого аппликатором – SAR (Specific Absorption Rate) в плоскости апертуры аппликатора. Приводится решение уравнения теплопроводности для получения температуры в каждой точке пространства биологического объекта. Выполнены расчеты статической и динамической (изменяемой) температуры в характерных точках.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Применение гипертермии и гипергликемии при лечении злокачественных опухолей / Н. Н. Александров, Н. Е. Савченко, С. З. Фрадкин, Э. А. Жаврид. – М.: Медицина, 1980. – 256 с.
2. Девятков, Н. Д. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона волн на биологические объекты / Н. Д. Девятков // Успехи физических наук. – 1973. – Т. 110. – №. 3. – С. 453-454.
3. Barnes, F. S. Bioingineering and Biophysical Aspect of Electromagnetic Fields / F. S. Barnes, B. Greenebaum. – CRC Press, 2006. – 440 p.
4. Prasad, B. Role of Simulations in the Treatment Planning of Radiofrequency Hyperthermia Therapy in Clinics / B. Prasad, J. Kim, S. Kim // Journal of Oncology. – 2019. – V. 2019. – DOI: 10.1155/2019/9685476.
5. Kok, H. P. Planning, optimisation and evaluation of hyperthermia treatments. / H. P. Kok, A. N. T. J. Kotte, H. Crezee // International Journal of Hyperthermia. – 2017. – V. 33. – DOI: 10.1080/02656736.2017.1295323.
6. Pennes, H. H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human fore arm / H. H. Pennes // Journal of applied physiology. – 1948. – V. 1(2). – P. 93–122. – DOI: 10.1152/jappl.1948.1.2.93.
7. Field, S. B. An Introduction to the Practical Aspects of Clinical Hyperthermia / S. B. Field, J. W. Hand. –New York: Taylor & Francis, 1990. – 572 p.
8. Treatment Planning and Modelling in Hyperthermia: A Task Group Report of the European Society for Hyperthermic Oncology / ESHO Task group Committee // – Rome, Italy: Tor Vergata, 1992.
9. Gabriel, C. The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey / C. Gabriel, S. Gabriel, E. Corthout // Physics in Medicine & Biology. – 1996. – V. 41(11). – P. 2231–2249.
10. A HF EM installation allowing simultaneous whole body and deep local EM hyperthermia / V. N. Mazokhin, D. N. Kolmakov, N. A. Lucheyov [et al] // International Journal of Hyperthermia. – 1999. – V. 15(4). – P. 309–329.
11. Курушин, А. А. Расчет теплового поля в биологических объектах под воздействием СВЧ излучения / А. А. Курушин. – М.: One-Book, 2015. – 403 c.
12. Van Rhoon, G. C. A 433 MHz Lucite cone waveguide applicator for superficial hyperthermia / G. C. Van Rhoon, P. J. Rietveld, J. Zee // International Journal of Hyperthermia. – 1998. – V. 14(1). – P. 13–27.
13. SAR deposition by curved CFMA-434 applicators for superficial hyperthermia: Measurements and simulations / H. P. Kok, D. Correia, Martijn D. G. [et al.] // International Journal of Hyperthermia. – 2010. – V. 26(2). – P. 171 – 184.
14. Gelvich, E. A. Contact flexible microstrip applicators (CFMA) in a range from microwaves up to short waves / E. A. Gelvich, V. N. Mazokhin // IEEE transactions on bio-medical engineering. – 2002. – V. 49(9). – P. 1015–1023.
15. Overgaard, J. The current and potential role of hyperthermia in radiotherapy / J. Overgaard // International Journal of Radiation Oncology, Biology & Physics. – 1989. – V 16. – № 3. – P. 538-549.
16. Radiotherapy with and without hyperthermia in the treatment of superficial localized breast cancer: results from five randomized control trials / C. C. Vernon, J. W. Hand, S. B. Field [et al.]// International Journal of Radiation Oncology, Biology & Physics. – 1996. – V. 35. – № 4. – P. 731-744. – DOI: 10.1016/0360-3016(96)00154-x.
17. Hyperthermiain combined treatment of cancer / P. Wust, B. Hildebrandt, G. Sreenivasa [et al.] // The Lancet Oncology. – 2002. – V. 3. – № 8. – P. 487–497. – DOI: 10.1016/s1470-2045(02)00818-5.
REFERENCES LIST
1. Primenenie gipertermii i giperglikemii pri lechenii zlokachestvennykh opukholei / N. N. Aleksandrov, N. E. Savchenko, S. Z. Fradkin, E. A. Zhavrid. – M.: Meditsina, 1980. – 256 s.
2. Deviatkov, N. D. Vliianie elektromagnitnogo izlucheniia millimetrovogo diapazona voln na biologicheskie obieekty / N. D. Deviatkov // Uspekhi fizicheskikh nauk. – 1973. – T. 110. – №. 3. – S. 453-454.
3. Barnes, F. S. Bioingineering and Biophysical Aspect of Electromagnetic Fields / F. S. Barnes, B. Greenebaum. – CRC Press, 2006. – 440 p.
4. Prasad, B. Role of Simulations in the Treatment Planning of Radiofrequency Hyperthermia Therapy in Clinics / B. Prasad, J. Kim, S. Kim // Journal of Oncology. – 2019. – V. 2019. – DOI: 10.1155/2019/9685476.
5. Kok, H. P. Planning, optimisation and evaluation of hyperthermia treatments. / H. P. Kok, A. N. T. J. Kotte, H. Crezee // International Journal of Hyperthermia. – 2017. – V. 33. – DOI: 10.1080/02656736.2017.1295323.
6. Pennes, H. H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human fore arm / H. H. Pennes // Journal of applied physiology. – 1948. – V. 1(2). – P. 93–122. – DOI: 10.1152/jappl.1948.1.2.93.
7. Field, S. B. An Introduction to the Practical Aspects of Clinical Hyperthermia / S. B. Field, J. W. Hand. –New York: Taylor & Francis, 1990. – 572 p.
8. Treatment Planning and Modelling in Hyperthermia: A Task Group Report of the European Society for Hyperthermic Oncology / ESHO Task group Committee // – Rome, Italy: Tor Vergata, 1992.
9. Gabriel, C. The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey / C. Gabriel, S. Gabriel, E. Corthout // Physics in Medicine & Biology. – 1996. – V. 41(11). – P. 2231–2249.
10. A HF EM installation allowing simultaneous whole body and deep local EM hyperthermia / V. N. Mazokhin, D. N. Kolmakov, N. A. Lucheyov [et al] // International Journal of Hyperthermia. – 1999. – V. 15(4). – P. 309–329.
11. Kurushin, A. A. Raschet teplovogo polia v biologicheskikh obieektakh pod vozdeistviem SVCh izlucheniia / A. A. Kurushin. – M.: One-Book, 2015. – 403 c.
12. Van Rhoon, G. C. A 433 MHz Lucite cone waveguide applicator for superficial hyperthermia / G. C. Van Rhoon, P. J. Rietveld, J. Zee // International Journal of Hyperthermia. – 1998. – V. 14(1). – P. 13–27.
13. SAR deposition by curved CFMA-434 applicators for superficial hyperthermia: Measurements and simulations / H. P. Kok, D. Correia, Martijn D. G. [et al.] // International Journal of Hyperthermia. – 2010. – V. 26(2). – P. 171 – 184.
14. Gelvich, E. A. Contact flexible microstrip applicators (CFMA) in a range from microwaves up to short waves / E. A. Gelvich, V. N. Mazokhin // IEEE transactions on bio-medical engineering. – 2002. – V. 49(9). – P. 1015–1023.
15. Overgaard, J. The current and potential role of hyperthermia in radiotherapy / J. Overgaard // International Journal of Radiation Oncology, Biology & Physics. – 1989. – V 16. – № 3. – P. 538-549.
16. Radiotherapy with and without hyperthermia in the treatment of superficial localized breast cancer: results from five randomized control trials / C. C. Vernon, J. W. Hand, S. B. Field [et al.]// International Journal of Radiation Oncology, Biology & Physics. – 1996. – V. 35. – № 4. – P. 731-744. – DOI: 10.1016/0360-3016(96)00154-x.
17. Hyperthermiain combined treatment of cancer / P. Wust, B. Hildebrandt, G. Sreenivasa [et al.] // The Lancet Oncology. – 2002. – V. 3. – № 8. – P. 487–497. – DOI: 10.1016/s1470-2045(02)00818-5.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
