Technické aspekty mikrovlnné hypertermie

Konference: 2004 XXVIII. Brněnské onkologické dny a XVIII. Konference pro sestry a laboranty

Kategorie: Ostatní

Téma: Novinky v onkologii

Číslo abstraktu: 161

Autoři: MUDr. Ing. Jakub Cvek, Ph.D.; J. Herza; R. Chovanec; L. Oppl; Jiří Vrba

Úvod
Přínos mikrovlnné hypertermie, tedy mikrovlnného ohřevu nádorové tkáně na teploty zpravidla 40°C a vyšší, byl prokázán v mnoha randomizovaných studiích. V současné době je v ČR pouze jedna souprava pro lokální mikrovlnný ohřev, souprava umožň ující ohřev regionální (tedy hlouběji uložené oblasti) není kdispozici vůbec. Cílem tohoto příspěvku je podat informace o nutném technickém vybavení pro lokální léčbu a pojednat o vývoji regionální soupravy.

Materiál a metody
Každá hypertermická souprava obsahuje PC, který řídí výstupní výkon z mikrovlnného generátoru (cca 200 W na jeden výstup) na základě informací z termometrického systému (potenciálně invazivní-např. termistory, neinvazivní-např. NMR). Nezbytnou součástí je také aplikátor, který rozhoduje o distribuci absorbované energie a tím i teploty v léčené oblasti. Na obr.1 je uvedena hypertermická souprava používána pro povrchově uložené tumory v ÚRO FNB.
Pro lokální léčbu jsou na frekvenci 434 MHz používány komerčně dodávané aplikátory na bázi vlnovodů s rozměry apertur 18x12 a 12x10 cm (viz obr. 2) Tyto aplikátory z důvodů dielektrické výplně vykazují značné tepelné ztráty a pro značnou hmotnost (cca 10 kg) je s nima obtížná manipulace. Na našem pracovišti proto vyvíjíme aplikátory na bázi evanescentních vlnovodů (obr. 3), které obě tyto nevýhody eliminují. Byl navržen aplikátor s aperturou 18x12 cm a jeho vlastnosti byli porovnány s komerčně dodávaným aplikátorem. Aplikátory byly testovány za pomocí vektorového analyzátoru na bázi sixportu. Oba aplikátory umožň ují homogenní ohřev do hloubky cca 4 cm (obr. 4).
Pro lepší kontakt mezi nerovným povrchem lidského těla a aplikátorem je používán vodní bolus, který rovněž přispívá k lepší homogenitě ohřevu. Vodní bolus díky vysoké permitivitě vodní náplně pracuje i na frekvencích nižších jako dielektrický rezonátor. Různé typy oscilací pak interferují s přímým elektromagnetickým polem aplikátoru. Za pomocí simulátorů elektromagnetického pole na bázi FDTD (metoda konečných diferencí v časové oblasti) byly stanoveny optimální rozměry vodního bolusu, kdy dochází k maximalizaci jeho pozitivních vlivů a minimalizaci jeho negativních.
Pro regionální hypertermii je zapotřebí z důvodu vyšší hloubky ohřevu použít nižších frekvencí (70 MHz). Rovněž je zapotřebí navrhnout aplikátor, který umožní fokusovat absorbovaný výkon do oblastí hlouběji uložených. To je vyřešeno systémem více zářičů umístěných kolem pacienta, což umožní skládat jednotlivé příspěvky vyzářeného výkonu podobně jako příspěvky z více polí při radioterapii. V našem případě testujeme dvě varianty. Jednak systém čtyř vlnovodných aplikátorů (obr. 5) a jednak systém osmi rezonančních smyček. V současné době máme za pomocí simulátoru elektromagnetického pole provedeny výpočty, které odpovídají původním teoretickým předpokladům.



Závěr
Současné technické vybavení umožň uje hypertermickou léčbu povrchově uložených tumorů (zejm. ORL oblast a stěna hrudní). Provoz hypertermické soupravy neklade zvláštní nároky na obsluhu, nutností je pouze pravidelná a pečlivá kalibrace termometrického systému. Bylo navrženo několik aplikátorů (apertury 18x12 a 10x8 cm) pro lokální mikrovlnnou termoterapii, které jsou připraveny do klinického provozu.
Komerční regionální souprava v ČR dostupná není, ale ve spolupráci FEL ČVUT a FN Bulovka je intenzivně vyvíjena.

Poděkování: Práce je podporována grantem GAČR č. 102/02/H086 a č. 102/02/0128.

Datum přednesení příspěvku: 26. 5. 2004