ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №9
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.9.5
УДК: 615.47:617-089
Моделирование совмещенного нагрева для абляции опухолей
В.Н. Макаров1,2, Н.А. Боос1
1МИРЭА - Российский технологический университет (Москва), 119454, ЦФО, г. Москва, Проспект Вернадского, д. 78
2ООО Фирма ТЕХНОСВЕТ, 117342, г. Москва, ул. Введенского, 27-2-157
Статья поступила в редакцию 8 августа 2022 г.
Аннотация. В области терапии онкологии в последние несколько десятилетий интенсивно развиваются методы локальной термодеструкции, представляющие собой нагрев злокачественного новообразования до температуры коагуляции и выше. Среди них наиболее распространены радиочастотная абляция (РЧА) и микроволновая абляция (МВА). Основной проблемой существующих установок МВА и РЧА является недостаточная степень коагуляции тканей. В зависимости от типа ткани, могут применяться различные способы воздействия электромагнитным полем. В радиочастотном диапазоне может применяться омический нагрев, подходящий для тканей с высокой степенью проводимости, а для тканей с низкой проводимостью – диэлектрический нагрев. Для увеличения объема нагрева предлагается сочетать омический и диэлектрический нагрев. Целью данной работы являлось исследование возможности совмещения процессов омического и диэлектрического нагревов на основе методов микроволновой и радиочастотной термической деструкции. Было проведено компьютерное моделирование комбинированного нагревательного электрода. Для создания модели использовался программный пакет COMSOL Multiphysics. Алгоритм построения модели заключался в создании геометрии, выборе размеров рабочих зон электродов, задании мощностных параметров и наложении конечно-элементной сетки. Модель была двумерной. Рассмотрены различные конфигурации комбинированного нагревательного электрода. В результате было установлено, что можно создать площадь обогрева большего объема, чем при раздельном воздействии. Общая форма результирующего нагрева во всех случаях имела эллиптическую форму. При этом картина нагрева для РЧА рабочих зон размером 5 мм имела форму, более подходящую для лечения сферических опухолей, чем для рабочих зон с размером 10–20 мм. Полученные результаты демонстрируют возможность увеличения объема нагрева более чем на 40% по сравнению с одиночными режимами работы. Рассчитаны наиболее подходящие размеры РЧА зон нагрева, при которых объем нагрева будет максимальным. Использование комбинированного нагрева в клинической практике частично решит проблемы недостаточного объема нагрева, присущие режиму одноэлектродного нагрева как при РЧА, так и при МВА.
Ключевые слова: абляция, совмещенный нагрев, электрод, компьютерное моделирование.
Финансирование: Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (Грант № FSFZ-2020-0019).
Автор для переписки: Макаров Валерий Николаевич, makarov_vn@bk.ru
Литература
1. Макаров В.Н., Боос Н.А. Сравнение процессов радиочастотной абляции для монополярных и биполярных систем. Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т.24. №3. С.57-63. https://doi.org/10.18127/j15604136-202103-06
2. Макаров В.Н., Боос Н.А. Тенденции развития установок для радиочастотной абляции. Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т.24. №6. С.58-68. https://doi.org/10.18127/j15604136-202106-06
3. Макаров В.Н. Применение распределенного нагрева для теплового разрушения опухолей (краткий обзор). Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. №1. С.54-60. https://doi.org/10.18127/j15604136-201902-01
4. Hocquelet A., Aubé C., Rode A., Cartier V., Sutter O., Manichon A.F., Boursier J., N'kontchou G., Merle P., Blanc J.F., Trillaud H., Seror O. Comparison of no-touch multi-bipolar vs. monopolar radiofrequency ablation for small HCC. J Hepatol. V.66. №1. P.67-74. https://doi.org/10.1016/j.jhep.2016.07.010
5. Fallahi H, Prakash P. Antenna Designs for Microwave Tissue Ablation. Crit Rev Biomed Eng. 2018. V.46. №6. P.495-521. https://doi.org/10.1615/CritRevBiomedEng.2018028554
6. Патент США №9333034. Hancock C.P. Electrosurgical apparatus for RF and microwave delivery. Application Date: 10.10.2013. Publication Date: 10.05.2016. URL: https://patents.google.com/patent/US9333034B2/en?oq=9333034
Для цитирования:
Макаров В.Н., Боос Н.А. Моделирование совмещенного нагрева для абляции опухолей. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №9 https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.9.5