Разработка и исследование микроволновых аппликаторов для тепловой терапии биологических тканей

• Автор: Новрузов, Илья Игоревич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Медицинские СВЧ-технологии и аппаратные средства

для терапии злокачественных новообразований

1.1. СВЧ-гипертермия

1.2. СВЧ-абляция

1.3. Технические средства реализации терапевтических СВЧ-технологий

1.3.1. Системы для контактной

СВЧ-гипертермии

1.3.2. Аппликаторы для контактной локальной

гипертермии
1.3.3. Системы и аппликаторы для
СВЧ-абляции
1.4. Выводы
Глава 2. Математическое моделирование процессов распространения
и поглощения электромагнитных волн СВЧ-диапазона в
биологических средах
2.1. Математические модели процессов СВЧ-нагрева
2.2. Связанная задача электродинамики и теплопроводности
для биологических сред
2.3. Теплофизические и диэлектрические параметры биологических тканей
2.4. Выбор методов и алгоритмизация решения поставленной задачи
2.5. Выводы
Глава 3. Электродинамические и тепловые характеристики
модификаций контактного микроволнового аппликатора
3.1. Выбор конфигурации апертуры и определение геометрических размеров

3.2. Контактный микроволновый аппликатор с фокусирующим элементом
3.3. Выводы
Глава 4. Повышение эффективности интерстициального высокотемпературного СВЧ-нагрева биологических тканей
4.1. Модель штыревого интерстициального СВЧ-излучателя
4.2. Исследование электромагнитных и тепловых полей в ближней
зоне интерстициального аппликатора
4.3. Управление тепловыми источниками в области взаимодействия СВЧ-излучения с биотканями
4.4. Влияние вариаций диэлектрических свойств биотканей на электродинамические и тепловые характеристики СВЧ-аппликатора
4.5. Выводы
Заключение и основные выводы по работе
Список используемой литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Электромагнитное (ЭМ) излучение различных частотных диапазонов широко используется в современных медицинских технологиях. Одной из таких технологий является СВЧ-нагрев биологических тканей, получивший распространение в лечении онкологических заболеваний. Кроме того, СВЧ-энергия применяется для восстановления мышц после травм, ускорения процесса воздействия лекарственных препаратов, стерилизации инструментов и т.д.
Традиционными методами лечения опухолей считаются хирургическая операция, химиотерапия и лучевая терапия. Они имеют ряд недостатков: достаточно высокий уровень осложнений, риск ослабления иммунитета, длительный восстановительный период. Помимо традиционных подходов для лечения опухолей в последнее время получили широкое развитие новые методы лечения, такие как гипертермия и абляция.
Термином «абляция опухоли» обозначается прямое термическое или химическое воздействие на опухолевую ткань с целью ее разрушения. Наиболее распространенными технологиями термической абляции являются: ультразвуковая, радиочастотная, лазерная и микроволновая. СВЧ-абляция обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами: большая глубина проникновения, отсутствие прямого электрического контакта с биологической тканью, высокий темп нагрева, отсутствие ограничений по подводимой мощности к аппликатору, связанных с обугливанием тканей, возможность нагрева сухих тканей (обезвоженных), относительно высокие температуры абляции (выше 100°С), возможность коагуляции сосудов.
Лечебная гипертермия (ЛГ) - это метод лечения онкологических заболеваний, при котором тело, его участки или отдельные органы подвергаются воздействию высокой температуры (до 44-45°С), в результате

Рис. 3. Контактные аппликаторы для системы «Яхта-3»: а - 1Н; б - 2Н; в - ЗН; г
Максимальная глубина терапевтического нагрева для такого типа аппликаторов составляет 3-4 см от поверхности ткани. Установки «Яхта-3» аттестованы Минздравом России и нашли применение в ведущих онкологических институтах (ОНЦ РАМН РФ; НИИО и МР М3 Республики Беларусь; МНИОИ им. П.А. Герцена, МРНЦ РАМН г. Обнинск и др.), онкодиспансерах и специализированных больницах. Отзывы Московского радиологического научного центра и Российского онкологического научного центра им. Н.Н.Блохина показывают, что система «Яхта-3» успешно применяется в лечении онкологических заболеваний. Ее использование позволяет увеличить процент 5-летнего выживания при раке груди, а также снизить процент рецидивных больных с метастазами плоскоклеточного рака на шее [44].