Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2024, № 10 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

Research of new bipolar systems for radiofrequency ablation

V.N. Makarov1, N.A. Boos1, M.A. Mahov2

1 MIREA - Russian Technological University, Moscow, Russia
2 LLC «TECHNOSVET», Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2024.10.3 UDC 615.471 EDN CTRBRP

Abstract

Radiofrequency ablation (RFA) is a minimally invasive way to treat cancer. The main problem of RFA is insufficient heating volume. The aim of the work is to create new electrode systems to improve heating characteristics by increasing the number of electrodes operating in bipolar mode. Studies were carried out on a four-channel installation ‘METATOM-3'. The number of dual electrodes varied from 1 to 8. The results of thermal fields obtained with such electrode systems are presented. Potato, whose structure changes when heated up to 60°C, was used as a simulator of biological tissue for the first time, which allows visualising the volumetric picture of the thermal field. To investigate the temperature distribution in the heating volume, a thermal imaging study of the tissue simulators was also carried out. It was found that the increase in the number of electrodes and transition to bipolar mode make it possible to eliminate the need for switching and increase the uniformity of the resulting heating, which is evident from the results of thermal imaging study.

  • radiofrequency ablation
  • thermal imaging
  • simulator
  • potato
  • Bipolar mode
  • electrode
  • tumour
Аннотация (на русском)

Исследование новых биполярных систем для радиочастотной абляции

Радиочастотная абляция (РЧА) - это малоинвазивный способ лечения онкологии. Основной проблемой РЧА является недостаточный объем нагрева. Цель работы - создание новых электродных систем для улучшения характеристик нагрева за счёт увеличения количества электродов, работающих в биполярном режиме. Исследования были проведены на четырехканальной установке «МЕТАТОМ-3». Количество сдвоенных электродов варьировалось от 1 до 8. Приведены результаты тепловых полей, полученных с помощью таких электродных систем. В качестве имитатора биологической ткани впервые использовался картофель, структура которого изменяется при нагреве до 60°C, что позволяет визуализировать объемную картину теплового поля. Для исследования распределения температур в объеме нагрева было проведено также тепловизионное исследование имитаторов ткани. Установлено, что увеличение числа электродов и переход в биполярный режим позволяют отказаться от необходимости переключений и повысить равномерность получаемого нагрева, что видно из результатов тепловизионного исследования.

For citation

Makarov V.N., Boos N.A., Mahov M.A. Research of new bipolar systems for radiofrequency ablation // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.10.3

References

  1. Kasirajan V. et al. Histopathology of bipolar radiofrequency ablation in the human atrium //The Annals of thoracic surgery. - 2016. - Т. 101. - №. 2. - С. 638-643.
  2. Seki K. et al. Histopathological effect of radiofrequency ablation therapy for primary breast cancer, with special reference to changes in cancer cells and stromal structure and a comparison with enzyme histochemistry //Breast cancer. - 2011. - Т. 18. - С. 18-23.
  3. Решетов И. В., Макаров В. Н. Радиочастотная аблация опухолей головы и шеи без контакта с электродами //Head and Neck/Голова и шея. Российское издание. Журнал Общероссийской общественной организации Федерация специалистов по лечению заболеваний головы и шеи. - 2018. - №. 3. - С. 20-27.
  4. Chang W. et al. No-touch radiofrequency ablation: a comparison of switching bipolar and switching monopolar ablation in ex vivo bovine liver //Korean Journal of Radiology. - 2017. - Т. 18. - №. 2. - С. 279-288.
  5. Deng Q. et al. Radiofrequency ablation in the treatment of hepatocellular carcinoma //International Journal of Hyperthermia. - 2022. - Т. 39. - №. 1. - С. 1052-1063.
  6. Lee D. H. et al. Outcome of no-touch radiofrequency ablation for small hepatocellular carcinoma: a multicenter clinical trial //Radiology. - 2021. - Т. 301. - №. 1. - С. 229-236.
  7. Huang H. W. et al. Confluent thermal lesion formation in liver with radio frequency ablation by using internally cooled multiple-electrode technique: Computational results //Journal of Applied Science and Engineering. - 2015. - Т. 18. - №. 3. - С. 275-288.
  8. Chang W. et al. No-touch radiofrequency ablation: a comparison of switching bipolar and switching monopolar ablation in ex vivo bovine liver //Korean Journal of Radiology. - 2017. - Т. 18. - №. 2. - С. 279-288.
  9. Huang H. W. et al. Confluent thermal lesion formation in liver with radio frequency ablation by using internally cooled multiple-electrode technique: Computational results //Journal of Applied Science and Engineering. - 2015. - Т. 18. - №. 3. - С. 275-288.
  10. Lee J. et al. Percutaneous radiofrequency ablation with multiple electrodes for medium-sized hepatocellular carcinomas //Korean journal of radiology. - 2012. - Т. 13. - №. 1. - С. 34-43.
  11. Lin C. C. et al. The effectiveness of multiple electrode radiofrequency ablation in patients with hepatocellular carcinoma with lesions more than 3 cm in size and barcelona clinic liver cancer stage A to B2 //Liver cancer. - 2016. - Т. 5. - №. 1. - С. 8-20.
  12. Kim T. H. et al. Can "no-touch" radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma improve local tumor control? Systematic review and meta-analysis //European Radiology. - 2023. - Т. 33. - №. 1. - С. 545-554.
  13. Макаров В. Н., Шмелева Д. В., Боос Н. А. Фантом для контроля процесса термоабляции //Russian Technological Journal. - 2021. - Т. 9. - №. 1. - С. 73-78.
  14. Seror O. et al. Histopathologic comparison of monopolar versus no-touch multipolar radiofrequency ablation to treat hepatocellular carcinoma within Milan criteria //Journal of Vascular and Interventional Radiology. - 2014. - Т. 25. - №. 4. - С. 599-607.