Biomedic. inženýrství Hypertermie

1. Biomedic. inženýrstvíHypertermie Petr Michalec

2. Historie a vývoj • První informace o reakci nádorů na zvýšenou teplotu v Egyptě (3000 př.n.l.) a Indii (2000 př.n.l.) • 1866 – W. Busch – první regrese nádoru • 1912 – Muller – nádory citlivé na zvýšenou tep. • 1935 – Warren – účinky uměle vyvolaného tepla na beznadějné onkologické případy (32 pacientů) • Výrazný rozvoj v 70.letech 20.století, také díky pokroku v oblasti techniky, zejména elektroniky

3. Historie a vývoj • Intenzivní rozvoj v 90.letech 20.století, kdy byly značně prohloubeny znalosti v oblasti biologických účinků EM energie • 1975 – 1980 – vliv přehřátí na metabolismus nádorů

4. Základní princip • Nádorové buňky jsou termosenzitivnější než zdravá tkáň • Ohřev nádorové tkáně nad teplotu vyšší než 42°C • Zdravá tkáň odolává teplotě do 45°C • Destruktivní účinky zvýšené teploty na buňky • kombinace s radioterapií a chemoterapií • Aplikace 1x týdně Interakce elmag. pole a tkáně Maxwellova rovnice:

5. Použití • Recidiva nádoru ( po vyčerpání možnosti radioterapie) • Nádory nad průměr 2 cm • Radioresistentní nádory • Předoperační zmenšení nádoru • Dětská onkologie Návrhové frekvence aplikátorů a druh léčby

6. Základní princip

7. Klasifikace termoterapie Podle rozsahu ohřevu a s tím související teplotou ohřevu biologické tkáně, dělíme termoterapii: • Lokální (42 až 45 °C) • Regionální (42 až 43 °C) • Celotělová (40 až 42 °C)

8. Vedlejší účinky Termoterapie • Slabost • Bolest • Zvracení • Závratě • Snížení počtu krvinek • Popáleniny,puchýře • Zhoršení ostatních nemocí • Neplodnost • Nežádoucí zvýšené vstřebávání léků

9. Termoterapeutická souprava blokové schéma zapojení soustavy reálná souprava

10. Termoterapeutická souprava 1 2 3

11. Teplotní závislost Závislost teploty na době ohřevu tkáně

12. SAR(Specific Absorption Rate) • Udává míru expozice biologické tkáně elektromagnetickým polem. Definována jako výkon absorbovaný v 1kg tkáně. • Obtížně se měří, proto většinou měříme rozložení teploty nebo elektrické intenzity ( W – absorbovaná elektromagnetická energie, t – čas, m – množství hmoty, P – výkon elektromagnetické vlny šířící se tkání, V – objem tkáně, Ro – hustota tkáně) Vztahy platné při zanedbání teplotní vodivosti

13. Soustava pro 3D měření rozložení SAR

14. Aplikátory • Výhody: • - nejmenší ztráty přenášené energie • - přenos největšího výkonu • - široké přenášené pásmo • - zcela potlačené vyzařování elmag.energie • Požadavky na aplikátor : • - dobrá distribuce energie • - impedančí přizpůsobení (vodní bolus) • - potlačení povrchových a rozptýlených vln • - minimální interference s termometrickými prvky

15. Druhy aplikátorů • vlnovodné aplikátory • aplikátory tvořené úsekem vedení • kapacitní aplikátory • induktivní aplikátory Dále typy dle použití: • intrakavitární koaxiální aplikátory • lokální aplikátory • regionální aplikátory

16. Vlnovodný aplikátor- specifikace • Pro lokální léčbu • teploty 42 – 45°C, • pracovní frekvence 434 MHz • průměr 15 cm • hloubka vniku 3 cm Typy tvarů aplikátorů

17. Vlnovodný aplikátor- technické provedení

18. Vlnovodný aplikátor- distribuce SAR v tkáni

19. Vlnovodný aplikátor- distribuce SAR snímaný termokamerou Vstupní výkon aplikátoru byl 150 W po dobu 2 minut. TermokameraFLIR P25

20. Mikropáskový aplikátor

21. Rozložení SAR v dvou různých hloubkách tkáně Pohled v rovině XZ na hloubku vniku. Mikropáskový aplikátor

22. Intrakavitální koaxiální aplikátor • Vhodné pro střední a vyšší kmitočty (od 434 MHz)

23. Skupiny aplikátorů Regionální léčba • kolem 42°C • delší doba ohřevu • složitější výpočty

24. Skupiny aplikátorů Celotělová léčba • do 40°C • rakovina s metastázami • nejnáročnější z hlediska přípravy, průběhu a vyhodnocení • výzkum možného použití pro léčbu AIDS • Vlhká atmosféra zabraňující pocení a ztrátě energie • Potřebnou teplotu dosáhneme během 60-90min. • - Nevhodné pro lidi s kovovými implantáty nebo kardiostimulátory

25. Klinické výsledky Výsledky radiotermoterapie dosažené hypertermickou skupinou Ústavu radiační onkologie v Praze v letech 1985 – 1990.

26. Klinické výsledky Srovnání klinických výsledků léčby nádorového onemocnění radioterapií a radiotermoterapií u skupiny radiorezistentních typů nádorů.

27. Příklad léčby pacienta Další snímky nejsou určeny pro slabé povahy!!!

28. Příklad léčby pacienta Stav před zahájením léčby

29. Příklad léčby pacienta Stav na konci léčby

30. Příklad léčby pacienta Stav 2 měsíce po skončení léčby

31. Příklad léčby pacienta

32. Příklad léčby pacienta Stav před zahájením léčby

33. Příklad léčby pacienta Stav na konci léčby

34. Příklad léčby pacienta Stav 2 měsíce po skončení léčby

40. Literatura • Vrba, J. : Lékařské aplikace mikrovlnné techniky. Vydavatelství ČVUT, Praha 2003. • Vrba, J. : Úvod do mikrovlnné techniky. Vydavatelství ČVUT, Praha 2003. • Dřížďal, T. : Návod na návrh vlnovodného aplikátoru pro lokální termoterapii v CST MW Studiu. Semestrální práce, Praha 2005. • Vrba, J.; Lapeš, M. (1995): Mikrovlnné aplikátory pro lékařské účely. Vydavatelství ČVUT, Praha. • http://www.rfprop.com/For_students/mit/mit.htm • http://www.pamf.org/radonc/ • http://www.bsdmc.com/index.html • http://hyperthermia.mc.duke.edu/index.htm