А.М. ФАДЕЕВ Научные руководители – В.Н. БЕЛЯЕВ, д.ф-м.н., профессор
реклама
А.М. ФАДЕЕВ Научные руководители – В.Н. БЕЛЯЕВ, д.ф-м.н., профессор – С.М. ПОЛОЗОВ, к.ф.-м.н., доцент Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ТЕМПЕРАТУРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В СЕЧЕНИИ ОБЛУЧАЕМОГО ТЕЛА ПРИ ВЧ ГИПЕРТРЕМИИ Для гипертермии онкологических заболеваний ведется разработка фазированного массива излучателей [1]. В данной статье представлены результаты моделирования температурного распределения при облучении тела фазированным массивом дипольных излучателей. В МИФИ на кафедре «Электрофизические установки» ведется разработка установки для гипертермии глубоко расположенных злокачественных новообразований. Гипертермия – это дополнительный к традиционным (лучевая терапия, химиотерапия) метод лечения злокачественных новообразований, при котором опухоль нагревается до температур 42-44°С. При проведении сеансов гипертермии первоочередной задачей является контроль температуры опухоли и нормальных тканей. Это возможно сделать еще на стадии планирования процедуры. Уравнение теплопереноса Пеннеса учитывает абсорбционные свойства ткани, ее теплопроводность, плотность, уровень метаболического нагревания ткани, степень васкулярной перфузии и соответствующие ей энергопотери. Также в этой модели можно учесть внешний источник тепла. В данном случае поглощение электромагнитного излучения учитывается в уравнении теплопереноса Пеннеса следующим образом: C∙ρ ∂T/∂t=∇k∇T+ρ∙SAR+A-B∙(T-Tb) (1) где ρ – плотность ткани (кг/м3), C – теплоемкость ткани (Дж/кг/К), k – теплопроводность ткани (Вт/м/К), SAR – удельный коэффициент поглощения (Вт/кг), A – интенсивность метаболизма (Вт/м3), B=CbWb – член, связанный с перфузией крови, Wb - коэффициент перфузии (Вт/К/м3). В данной работе представлены результаты, полученные при моделировании процесса облучения модели конечности фазированным массивом дипольных излучателей. На Рисунке 1 а) представлено распределение удельного коэффициента поглощения (SAR) с указанием значений фаз на каждом из излучателей. Температурное распределение после 1600 с облучения показано на рисунке 1 б). Максимальная мощность питания каждого диполя равна 35 Вт. Также температура воды принята постоянной – 20 °C, т.е. осуществляется охлаждение тела проточной водой. Рис. 1. а) Распределение удельного коэффициента поглощения; б) температурное распределение в сечении облучаемого тела. Изменения температуры опухоли и нормальных тканей со временем показаны на Рисунке 2 а) и Рисунке 2 б). Кривые на графиках соответствуют температурам в опухоли и в точках, обозначенных на Рис. 1 б). Рис. 2. Изменение температуры опухоли и нормальных тканей в зависимости от времени при режиме а) без охлаждения, б) с охлаждением. 42-44°C - наиболее используемый температурный диапазон при гипертермии. Поэтому, достигнув температуры опухоли 42,8°C за 600 с при среднеквадратичном значении мощности на диполях 35 Вт, мощность была понижена до 16 Вт. Температура здоровых тканей в наиболее «горячих» точках достигает 41,1°C (при режиме без охлаждения) и 40,5°C (при режиме с охлаждением). Конечная температура опухоли составила 43,5°C. 1. Список литературы S.M. Polozov, A.M. Fadeev, V.N. Belyaev, E.A. Perelstein. Cylindrical Phased Dipoles Array for Hyperthermia of Deep-Situated Tumors // Proc. of RUPAC2012, p. 521-523.
