CS243098B1 - Aplikátor pro elektromagnetickou hypertermii s teplotním čidlem - Google Patents

Abstract

Účelem řešení Je vytvořit jednoduchý aplikátor, zabezpečující dosažení stejnoměrného rozložení požadované kritické teploty v nádoru s velkou přesností. Tohoto cíle se dosáhne aplikátorem pro elektromagnetickou hypertemii s teplotním čidlem, kde toto teplotní čidlo je bezkontaktní, má průměr 5 až 10 mm a je umístě­ no v držáku v místě nulových povrchových proudů v ose tělesa aplikátoru. Teplotní čidlo je umístěno v hloubce, kde jeho· směrová teplotní charakteristika je překryta plochou maximálního ohřevu aplikátoru, to je buď v ploše zadní stěny tělesa aplikátoru, nebo uvnitř držáku v hloubce rovné maximálně trojnásobku průměru teplotního čidla.

Description

Vynález se týká aplikátoru pro elektromagnetickou hypertermii s vestavěným teplotním čidlem pro bezdotykové měření teploty.

Pro diagnostiku a terapii zhoubných nádorů se s výhodou využívá fyzikálních vlastností elektromagnetického záření a biofyzikálních účinků záření na nádorovou tkáň, která má jiné dielektrické a tepelné parametry oproti zdravé tkáni. Kombinovaná terapie nádorů se provádí s využitím léčeb ných účinků elektromagnetického záření krátkovlnné oblasti spektro, např. gama záření a elektromagnetickým ohřevem nádorové oblasti na hypertermické teploty, při kterých nastává výrazné poškození nádorových buněk, přičemž zdravé přežívají bez poškození. Hypertermický ohřev se provádí na teploty 42 až 45 °C pomocí generátoru elektromagnetického záření, jehož frekvence se volí podle velikosti a hloubky uložení nádorové oblasti. Energie záření se nádorové tkáni předává pomocí aplikátoru, jehož vlastnosti odpovídají dané frekvenci a požadované geometrické charakteristice vyzařování. Obvykle se volí vlnovodné typy aplikátorů, ale používají se i planární, koaxiální, invazní a další. Vlnovodné aplikátory se používají především proto, že umožňují při jednoduché konstrukcí dosažení největší hloubky ohřevu na dané frekvenci. Aplikátory se obvykle konstruují v sestavách, které tvoří základní vybavení hypertermické soupravy a jsou doplňovány podle speciálních požadavků ošetřujícího lékaře tak, aby bylo dosaženo optimálních podmínek ohře vu. Jedním z hlavních požadavků při elektromagnetické hypertermii Je regulace teploty ozařované oblasti na požadovanou teplotu s přesností minimálně 0,1 °C. Přenos energie záření není v celé ploše aplikátoru rovnoměrný, a proto je rovnovážného stavu teplotního rozložení v nádoru dosaženo až po určité době. U vlnovodných aplikátorů, které se používají především při elektromagnetickém ohřevu v mikrovlnném pásmu, se dosud užívá kontaktní teplotní čidlo měřící diskrétní hodnotu teploty v jedné omezené oblasti nádoru a umísťuje se kolmo na vektor intenzity elektrického pole. Obvykle se měří v místě nejvyšší hustoty výkonu na výstupu aplikátoru teplota kůže. Tento způsob se provádí především při ohřevu nádorů, dostupných s povrchu kůže.

Hlavním nedostatkem této metody měření je skutečnost, že měření teploty se provádí v jednom bodě a v případě, že požadujeme rychlý ohřev nádoru, může dojít v místě největší hustoty výkonu k ohřevu na hypertermickou teplotu, aniž této teploty bylo dosaženo v celé ploše nádoru. V případě, že část nádoru má teplotu nižší než 42 °C, je nebezpečí vzniku termotolerance buněk nádorů, a tím je léčebný účinek podstatně nižší. Proto se v mnohých případech měří v několika místech v ploše aplikátoru a při regulaci výkonu generátoru se hodnotí průměrná hodnota teploty snímaná několika teplotními čidly. Všechna tato, čidla, jsou-li kovová, tj. např. termočlánky, termistory a podobně, musí být umístěna přesně kolmo na vektor intenzity elektrického pole, jinak nastává přehřátí čidla indukovanými proudy.

Výše uvedené nedostatky z velké části odstraňuje aplikátor pro elektromagnetickou hypertermii s teplotním čidlem podle vynálezu. Jeho podstatou je, že teplotní čidlo Je bezkontaktní, má průměr 5 až 10 mm a je umístěno v držáku v místě nulových povrchových proudů v ose tělesa aphkátoru. Teplotní čidlo je umístěno v hloubce, kde jeho směrová charakteristika je překryta plochou maximálního ohřevu aplikátoru, to je bud v ploše zadní stěny tělesa apllkátoru, nebo uvnitř držáku v hloubce rovné maximálně trojnásobku průměru teplotního čidla.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje nejen v jednoduchosti snímání teploty a ve větší přesnosti měření, ale zejména v odstranění pracnosti a možnosti poškození pacienta popálením v případě, že teplotní čidlo se přehřívá indukovanými proudy.

Na připojeném obr. 1 je schematicky uveden příklad uspořádání aplikátoru podle vynálezu a na obr. 2 je v pohledu shora uvedeno teplotní a energetické rozložení vyzařování aplikátoru.

Vlnovodný aplikátor je tvořen tělesem 1» zhotoveným v tomto případě z obdélníkového vlnovodu, má v ose umístěn držák 2, který současně určuje charakteristiku snímání teploty. V držáku 2 je umístěno bezkontaktní teplotní čidlo 3, které je například tvořeno pyroelektrickým detektorem z triflycinsulfátového krystalu a má průměr 5 až 10 mm. Toto teplotní čidlo 3 je umístěno v držáku 2 buď v ploše zadní stěny tělesa 1 aplikátoru, nebo se zasune v držáku 2 do hloubky rovné maximálně trojnásobku průměru tohoto teplotního čidla 3. První případ se užívá při měření průměrné teploty povrchu nádoru a druhý, je-li požadováno měření maximální hodnoty teploty středu povrchu nádoru. V půdorysu, obr. 2, je uvedena oblast 4 maximálního vyzařování energie aplikátoru, ve které je soustředěna převážná vyzařovaná energie, a proto v této oblasti nastává intenzívní ohřev tkáně, přičemž maximum teploty je v oblasti 5 maximálního ohřevu. Provedeme-li držák 2 kruhového průřezu, potom teplotní čidlo 3 měří integrální hodnotu povrchové teploty v ploše kruhu 6, což dobře splňuje požadavek na měření teploty nádorové oblasti, která se volí menší než odpovídá ploše kruhu 6. Tím je zajištěno, že regulace se provádí nikoliv na maximální hodnotu teploty, ale na průměrnou teplotu, což má z hlediska metody hlavní výhodu v dosažení rovnoměrného ohřevu v kratší době, bez možnosti poškození pacienta v případě nesprávně umístěného kontaktního čidla při dosavadním způsobu snímání teploty. Místo obdélníkového vlnovodu je možno použít kruhový, kde umístění teplotního čidla 3 v místě nulových povrchových proudů je také v ose aplikátoru. V případě, že teplotní čidlo 3 má být použito v uspořádání s jiným typem aplikátoru, je nutno volit umístění jednak s ohledem na požadované charakteristiky snímání teploty, jednak na místo, kde jsou nulové povrchové proudy.

Funkce zařízení může být popsána podle obr. 1. Vlnovodný aplikátor vyzařuje elektromagnetickou energii do ohřívané tkáně. Aplikátor má v ose tělesa 1 umístěn držák 2 s teplotním čidlem 3, např. pyroelektrickým detektorem, což umožňuje jednak dosáhnout požadovanou charakteristiku měření teploty a jednak v této části nejsou povrchové proudy, které by mohly ovlivňovat výsledek měření teploty. Volba umístění teplotního čidla 3 určuje průměr oblasti, ve které se měří integrální hodnota teploty. Pro vlnovodný aplikátor zhotovený z obdélníkového vlnovodu je uvedené uspořádání výhodné, protože maximum vyzařované energie aplikátoru je v oblasti 4, přičemž nádor umístěný v ose se v důsledku jiných tepelných a dielektrických parametrů více ohřívá, takže maximum teploty se dosahuje v oblasti 5 maximálního ohřevu, ve které se nachází nádor. Posuvem teplotního čidla 3 v držáku 2 se dociluje charakteristika snímání teploty v ploše kruhu 6 taková, že zasahuje nejvíce oblasti 5 maximálního ohřev, a proto informace získaná teplotním čidlem 3 dává věrohodný obraz integrální teploty vyhřívané oblasti.

Provedeme-li kalibraci teplotního čidla 3 na konstantní rozložení teploty, potom údaj termometru s napojeným teplotním čidlem udává průměrnou teplotu v ploše vymezené charakteristikou uspořádání tj. plochy kruhu 6.

Claims (1)

1. předmEt

   Aplikátor pro elektromagnetickou hypertermii s teplotním čidlem, vyznačující se tím, že teplotní čidlo (3) je bezkontaktní o průměru 5 až 10 mm a je umístěno v držáku (2) v místě nulových povrchových proudů v ose tělesa (1) aplikátoru, a to v hloubce, kde směrová charakteristika teplotního čidla (3) je překryta plochou (5) maximálního ohřevu aplikátoru, to je buď v ploše zadní stěny tělesa (1) aplikátoru, nebo uvnitř držáku (2) v hloubce rovnající se maximálně trojnásobku průměru teplotního čidla (3).

   1 list výkresů