Локальная высокочастотная гипертермия злокачественных новообразований

• Автор: Фадеев, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 03.01.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Принцип работы системы локальной гипертермии на основе массива дипольиых излучателей

1.1 Цилиндрический фазированный массив дипольных излучателей

1.2. Формирование абсолютных максимумов при облучении однородной среды

1.3 Выбор рабочей частоты системы фазированных излучателей

2. Моделирование процесса облучения с использованием тканеэквивалентных фантомов

2.1 Влияние области нагрева на размеры локализации при гипертермии

2.2Моделирование с использованием вокселпых моделей

3. Прототип установки для локальной гипертермии

3.1 Принципиальная схема экспериментальной установки
3.2 Делитель мощности Уилкинсона
3.3 Согласование полного сопротивления излучателей
3.4Измерение температуры в облучаемом объеме
3.5 Результаты измерений температуры и сравнение с моделированием
4. Рекомендации по методам планирования процедуры гипертермии
4.1 Основные проблемы
4.2 Конечно-элементный метод для решения уравнения Гельмгольца
4.3 Метод конечных разностей для решения уравнения теплопроводности
4.4 Метод матрицы емкости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В настоящее время проблема борьбы со злокачественными
новообразованиями не только является одной из наиболее актуальных в
медицине, но и затрагивает многие аспекты социальной жизни общества.
Высокие показатели смертности от злокачественных новообразований и
связанные с этим значительные социально-экономические потери позволяют
рассматривать борьбу с этим заболеванием как общемировую проблему
первостепенной важности. Трудности в лечении больных со злокачественными
опухолями обусловливаются, прежде всего, биологическими особенностями и
закономерностями роста и развития опухоли. Даже современный уровень
знаний не дает исчерпывающего представления о сущности опухолевого роста
как биологического процесса. Однако с позиций клинической практики можно
и необходимо выделить те определяющие свойства злокачественной опухоли,
которые оказывают решающее влияние на течение и исход заболевания. К этим
свойствам, в первую очередь, относится способность к неконтролируемому,
относительно автономному, инфильтрирующему росту опухоли и се
метастазированию, т.е. распространению опухолевых клеток из первичного
очага практически в любые ткани организма, где они, в свою очередь, могут
стать источником развития новых очагов опухолевого роста. Стоит признать,
что за последние годы медицине удалось добиться успехов в выявлении ранних
стадий злокачественных опухолей. Например, позитроино-эыиесиоиная
томография позволяет оценить биоактивность тканей посредством фиксации
накопленного радиофармацевтического препарата, что даст возможность
врачам с большой долей точности определить тин образования
(злокачественная опухоль, доброкачественная опухоль, не опухолевые
образования), распространенность опухолевого процесса (региональное,
отдаленное); эффективность лечения и наличие рецидивов. Также широкое
применение получил такой метод функциональной визуализации, как

сцинтиграфия костей скелета. Метод обеспечивает обнаружение с высокой чувствительностью метастазов в кости при раке легкого, молочной железы, а также при раке предстательной и щитовидной железы, раке почек, мочевого пузыря и других видов злокачественных новообразований. Также возможна визуализация первичных злокачественных новообразований костной ткани, в том числе остеомы, остеосаркомы, хондросаркомы и др. Расширился арсенал терапевтических и хирургических воздействий на них. Также увеличивается количество пациентов, у которых остановлен рост злокачественных новообразований.
Актуальной задачей современной онкологии является разработка новых
методов повышения эффективности противоопухолевой терапии,
направленных па решение одной из ее основных проблем — максимального
расширения радио- и химиотерапевтического интервала возможностей и
снижение побочных эффектов от этих методов. И в этом плане наибольший
интерес заслуживает сочетание радио- и химиотерапии с гипертермией.
Гипертермия (от др.-греч. нлг.р «чрезмерно» и Оёррр — «теплота») — это
вид термотерапии, основанный на контролируемом временном повышении
температуры тела, отдельного органа или части органа, пораженного
патологическим процессом. Недоказанные сведения о том, что повышение
температуры оказывает воздействие на процесс развития раковых клеток,
приводя, в некоторых случаях, к его прекращению, имелись давно. Например,
Гиппократ использовал этот метод, прижигая опухоли молочной железы.
Первая статья о терапевтическом действии гипертермии была опубликована в
1886 [1]. Согласно автору, саркома, появившаяся на лице 43-летней женщины,
была вылечена горячкой, вызванной рожистым воспалением. Уе51егтагк [2]
использовал циркулирующую воду высокой температуры для лечения
неоперабельного рака шейки матки. В начале 1920-х годов были проведены
прикладные и фундаментальные исследования гипертермии, но технологии
нагревания тела и измерения температуры оставались на низком уровне,
поэтому положительное клиническое применение гипертермии не было

появились два локальных максимума в районе излучателей №4, №5 и №7, №8. Максимальное значение удельного коэффициента поглощения в них УКПт;1Х1~5,3-10'2 Вт/кг. Во избежание перегрева здоровых тканей следует устранять локальные максимумы. Для этого фазовые значения излучателей №1 и №3 (напротив которых располагаются локальные максимумы) приняты равными Ф1=Ф.1=-60°. Как видно из Рисунка 1.4, значение локального максимума уменьшилось до УКП„ИД.^,4-10'2 Вт/кг, а значение абсолютного максимума возросло до УКП„,„Л~0,1 -Вт/кг. Локализация нагрева также уменьшилась. Дальнейшее уменьшение фаз волн от излучателей №1 и №3, а также увеличение фаз волн от излучателей №5 и №7 привело к возрастанию значения основного пика УКПш„х~0,15-Вт/кг. Локальные пики, прежде располагавшиеся по краям картины распределения, более не наблюдаются. Наибольшее значение коэффициента УКП вне главного максимума составляет 4,7-10'2 Вт/кг. Уменьшить это значение можно посредством изменения Ф,( и Ф8. При Ф4=Ф8=-60° значение УКПШ1А. максимально и составляет 0,16 В т/кг. Таким образом, оптимизация значений фаз волн, генерируемых каждым из дипольных излучателей, позволяет не только обеспечить максимум поглощения в заданной области, но и минимизировать нагрев остальных тканей.