РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОСТАТЫ ПРИ СВЧГИПЕРТЕРМИИ АППАРАТАМИ АЛМГП-ОГРАДМИР"

July 14, 2012 by admin Комментировать »

Недбайло Ю. А. АО НИИ радиотехнических измерений, г. Харьков 61118, а/я 1118, Украина Тел. + 38 (0572) 269541; e-mail: nedbaylo@niiri.kharkov.com


Рис. 1. Структурная схема аппарата АПМГП-01: БГ блок генерирования; БКУ блок контроля и управления; ПЭВМ управляющий компьютер; ВОТ волоконно-оптический термометр; УК уретральный катетер; СН согласованная нагрузка;

X ферритовый циркулятор; К коммутатор;

М модулятор; МШУ усилитель и детектор; СФ синхронный фильтр; СД синхронный детектор;R-эталонный резистор

запирая модулятор на время работы СВЧгенератора, как в работе [3].

Аннотация Описан радиометрический термометр, позволяющий повысить оперативность и точность контроля температуры при СВЧ-гипертермии аденомы простаты аппаратами АПМГП-01 и получать информацию о температуре в объеме железы, подвергаемой тепловому СВЧ воздействию.

I.  Введение

Метод СВЧ-гипертермии находит применение при лечении новообразований уже достаточно давно, в том числе в урологии для лечения доброкачественной гиперплазии простаты (англ.аббревиатура ВНР).

Температурный режим сеанса гипертермии, рекомендованный Комитетом по гиперплазии, составляет порядка 55 °С объеме простаты в течение не менее 45 мин. Температура стенок уретры при этом не должна превышать 45 °С. Этого можно избежать, если использовать для излучателя катетер, охлаждаемый жидкостью. В этом случае традиционный электронный термометр, датчик которого установлен в уретральном катетере, будет отображать температуру прилегающих к катетеру тканей, фактически равную температуре охлаждающей жидкости. Получить объективную информацию о температуре в объеме простаты, подвергающейся СВЧ-нагреву, таким способом не представляется возможным.

Использование радиометрического термометра для контроля температуры нагрева простаты, вероятно, является единственно возможным неинвазивным техническим решением. Применение радиотермометрии при СВЧ гипертермии рассматривалось в [1, 2].

Цель нашей работы состояла в исследовании возможности оснащения аппарата АПМГП-01 устройством радиометрического контроля температуры.

II.  Основная часть

Аппараты АПМГП-01 «Радмир» предназначены для трансуретральной СВЧ-гипертермии аденомы простаты. Контроль температуры тела осуществляется многоканальным волоконно-оптическим термометром. Структурная схема аппарата представлена на Рис.1 и содержит устройства, показанные на схеме сплошными линиями. Во время сеанса гипертермии СВЧ-мощность от блока генерирования БГ через плечи 1, 2 ферритового циркулятора X поступает на коаксиальный дипольный излучатель, установленный в уретральном катетере, расположенный в области простаты, и прогревает её. Мощность, отраженная от излучателя, через плечи 2, 3 циркулятора поступает на согласованную нагрузку СН, где рассеивается. Сюда же попадает радиоизлучение тела из зоны гипертермии, которое принимается антенной излучателя. Если к плечу 3 циркулятора подключить радиометр, возможно, в принципе, измерять температуру тела. Сложность в том, как защитить приемник от попадания на вход большой СВЧ-мощности. Нам удалось преодолеть это препятствие, измеряя температуру в моменты кратковременного отключения БГ, который после выхода аппарата на режим работает в ключевом режиме, поддерживая температуру в уретре на установленном уровне, а также

Fig. 1. Flowchart of the ALMHP-01 apparatus:

GU generator unit; TCU treatment control and processing unit; UC urethral catheter; PC controlling computer; FOTfiber-optical thermometer; M modulator; LNA low-noise amplifier and detector; SF synchronous filter; PLD phase-lock detector;

К switcher; R standard resistor

Радиометр выполнен по схеме модуляционного приемника прямого усиления на частоту 1400 МГц с полосой 100 МГц, в виде отдельного блока, который входит в состав аппарата. Элементы схемы радиометра изображены на структурной схеме аппарата Рис.1 пунктиром. Потери, приведенные ко входу приемника, составляют не более 1 дБ. По оценкам флюктуационная чувствительность при времени усреднения 1 с составляет около 0,05 °С.

На время измерения блок генерирования выключается, плечо 3 циркулятора отключается ВЧ коммутатором К от нагрузки СН, которая при работе БГ нагревается отраженной мощностью, и подключается к модулятору М. Модулятор М с частотой 1 кГц попеременно подключает ко входу малошумящего усилителя МШУ сигнал с антенны или сигнал от эталонного резистора R, температура которого поддерживается постоянной, Модулированный сигнал усиливается МШУ, детектируется амплитудным детектором, обрабатывается синхронным фильтром СФ и синхронным детектором СД, затем, после АЦП поступает в ПЭВМ для отображения на мониторе.

Для калибровки радиотермометра использовали водные эталоны. На выбранной частоте глубина зондирования тканей простаты составляет 3 5 см, что согласуется с размерами железы. Одновременно проводили измерения температуры волоконнооптическим термометром, датчики которого устанавливались в соответствующих местах уретрального и ректального каналов. Температурные зависимости представлены на Рис.2.

Рис. 2. Гоафики температуры при сеансе гипертермии простаты а-в ректальном канале; b-в уретральном канале; с температура простаты, измеренная радиометром

Fig. 2. Temperatures taken during the ВНР hyperthermia treatment: a rectal temperature; b urethral temperature; с radiometric temperature of prostate

Мощность излучения генератора на частоте 1300 Мгц достигала 60 Вт. Температура в ректальном канале ограничивалась 42 °С, разбег температуры объясняется разносом датчиков термометра в пространстве. Температура в уретральном канале ограничивалась 44 °С и регулировалась подбором температуры охлаждающей жидкости, а также излучаемой мощности, чтобы получить необходимую температуру в объеме простаты. Температура простаты, измеряемая радиометром, достигала 55 °С.

Применение радиометра для измерения температуры позволяет более точно выбирать режимы гипертермии и уменьшить травмирующее воздействие СВЧ-нагрева на уретральный канал.

III.  Заключение

Таким образом, в работе подтверждена возможность путем незначительной модернизации расширить функциональные возможности аппарата АЛМГП-01, улучшить контроль температуры в зоне нагрева при СВЧгипертермии простаты.

IV. Список литературы

[1]  Поляков В. М., Шмаленюк А.С.

СВЧ-термография и перспективы ее развития Обзор по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1991, вып. 8.

[2]  Пугачев В. Ф„ Троицкий Р. и др.

Радиотермометрия при внутриполостной гипертермии. Медицинская радиология, № 1, 1987.

[3]  Семенюк А. И., Панасюк Н. Н и др.

Малошумящее входное устройство СВЧ-радиоприёмника импульсной РЛС. Материалы НПК. Современные информационные и электронные технологии. Одесса, 28

-31 мая 2001 г.

RADIOMETRIC SURVEILLANCE OF PROSTATE TEMPERATURE DURING MICROWAVE HYPERTHERMIA BY ALMHP-01 RADMIR APPARATUS

Nedbaylo Yu. A.

‘Research Institute of Radio Engineering measurements’ JSC POB 1118, Kharkiv, Ukraine, 61118 phone +380 (572) 269541 e-mail: nedbaylo@niiri. kharkov.com.

Abstract Structure, specifications and design of a radiometric thermometer intended for thermal surveillance during prostate microwave hyperthermia treatment are described. The method is implemented in conjunction with the ALMHP-01 apparatus; clinical trials have been carried out and positive results have been observed.

I.  Introduction

This paper deals with the results of modernizing the ALMHP-01 “RADMIR” apparatus in order to obtain objective information on the prostate temperature during microwave heating. This allows for the functions of the apparatus to be expanded and for a radiometer to be used in measuring internal body temperature during the microwave hyperthermia treatment of benign hyperplasia of prostate (ВНР).

II.  Main part

The flowchart of the ALMHP-01 intended for transurethral microwave hyperthermia of prostate is shown in Fig. 1. Body temperature during microwave hyperthermia is monitored by fiberoptics thermometer (FOT). However, an opportunity exists of implementing microwave radiometer temperature measurements.

We have managed to develop the original radiothermometer design in order to implement two modes of temperature measurements (FOT and microwave) in a single apparatus. A minor modification of the ALMHP-01 allowed for better quality of temperature surveillance during prostate hyperthermia. New structural elements expanding the capabilities of the ALMHP-01 are shown in the schematics by dashed lines.

The radiometer is realized according to a straight amplification switching receiver schematics. The operating frequency is 1,400MHz, frequency band 100MHz, fluctuation sensitivity is approximately 0.05 C at the averaging time of 1s. Temperatures are measured during short switch-off times of the generator. A 1 kHZ modulator alternately connects antenna or standard resistor R to the LNA input. Modulated signal is amplified by the LNA, detected by an amplitude detector, processed by a synchronous filter and synchronous detector, and after an ADC is fed to a PC display. Measurements with the FOT in rectal and urethral channels have been carried out. Water standards for the calibration of the radiometer were used. The radiometric temperature in prostate reached 55°C at the generator output power of 60W and the frequency of 1,300MHz. Temperature diagrams taken during the hyperthermia treatment are shown in Fig. 2. The ALMHP-01 radiator which is a half-way dipole coaxial emitter is used for a radiometer antenna. Using the radiometer for temperature measurements allows for hyperthermia modes to be selected and traumatic effects of microwave heating in urethral channel to be reduced.

III.  Conclusion

The possibility of better temperature surveillance during local microwave hyperthermia of BHPs through a simple modification of the ALMHP-01 using the built-in radiothermometer has been shown in the paper. Technical aspects of radiometry temperature surveillance combined with microwave hyperthermia have been discussed.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты