Недбайло Ю. А. АТ НДІ радіотехнічних вимірювань, м. Харків 61118, а / я 1118, Україна Тел. + 38 (0572) 269541; e-mail: nedbaylo@niiri.kharkov.com


Рис. 1. Структурна схема апарату АПМГП-01: БГ блок генерування; БКУ блок контролю і управління; ПЕОМ керуючий комп’ютер; ВОТ волоконно-оптичний термометр; КК уретральний катетер; СН узгоджена навантаження;

X феритовий циркулятор; До комутатор;

М модулятор; МШУ підсилювач і детектор; СФ синхронний фільтр; СД синхронний детектор; R-еталонний резистор

замикаючи модулятор на час роботи СВЧгенератора, як в роботі [3].

Анотація Описано радіометричний термометр, що дозволяє підвищити оперативність і точність контролю температури при СВЧ-гіпертермії аденоми простати апаратами АПМГП-01 і отримувати інформацію про температуру в обсязі залози, що піддається тепловому СВЧ впливу.

I. Вступ

Метод СВЧ-гіпертермії знаходить застосування при лікуванні новоутворень вже досить давно, в тому числі в урології для лікування доброякісної гіперплазії простати (англ.аббревіатура ВНР).

Температурний режим сеансу гіпертермії, рекомендований Комітетом з гіперплазії, становить близько 55 ° С обсязі простати протягом не менше 45 хв. Температура стінок уретри при цьому не повинна перевищувати 45 ° С. Цього можна уникнути, якщо використовувати для випромінювача катетер, охолоджуваний рідиною. В цьому випадку традиційний електронний термометр, датчик якого встановлений в уретральном катетері, буде відображати температуру прилеглих до катетеру тканин, фактично рівну температурі охолоджуючої рідини. Отримати об’єктивну інформацію про температуру в обсязі простати, що піддається СВЧ-нагрівання, таким способом не представляється можливим.

Використання радіометричного термометра для контролю температури нагріву простати, ймовірно, є єдино можливим неінвазивним технічним рішенням. Застосування радіотермометрії при СВЧ гіпертермії розглядалося в [1, 2].

Мета нашої роботи полягала в дослідженні можливості оснащення апарату АПМГП-01 пристроєм радіометричного контролю температури.

II. Основна частина

Апарати АПМГП-01 «Радмір» призначені для трансуретральної СВЧ-гіпертермії аденоми простати. Контроль температури тіла здійснюється багатоканальним волоконно-оптичним термометром. Структурна схема апарату представлена ​​на Рис.1 і містить пристрої, показані на схемі суцільними лініями. Під час сеансу гіпертермії СВЧ-потужність від блоку генерування БГ через плечі 1, 2 феритового циркулятора X надходить на коаксіальний дипольний випромінювач, встановлений в уретральном катетері, розташований в області простати, і прогріває її. Потужність, відображена від випромінювача, через плечі 2, 3 циркулятора надходить на узгоджену навантаження СН, де розсіюється. Сюди ж потрапляє радіовипромінювання тіла із зони гіпертермії, яке приймається антеною випромінювача. Якщо пліч 3 циркулятора підключити радіометр, можливо, в принципі, вимірювати температуру тіла. Складність в тому, як захистити приймач від потрапляння на вхід великий СВЧ-потужності. Нам вдалося подолати цю перешкоду, вимірюючи температуру в моменти короткочасного відключення БГ, який після виходу апарату на режим працює в ключовому режимі, підтримуючи температуру в уретрі на встановленому рівні, а також

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;

До switcher; R standard resistor

Радіометр виконаний за схемою модуляційного приймача прямого посилення на частоту 1400 МГц зі смугою 100 МГц, у вигляді окремого блоку, який входить до складу апарату. Елементи схеми радіометра зображені на структурній схемі апарату Рис.1 пунктиром. Втрати, наведені до входу приймача, складають не більше 1 дБ. За оцінками флюктуационная чутливість при часі усереднення 1 з становить близько 0,05 ° С.

На час вимірювання блок генерування вимикається, плече 3 циркулятора відключається ВЧ комутатором К від навантаження СН, яка при роботі БГ нагрівається відображеної потужністю, і підключається до модулятору М. Модулятор М з частотою 1 кГц поперемінно підключає до входу малошумні підсилювача МШУ сигнал з антени або сигнал від еталонного резистора R, температура якого підтримується постійною, Модульований сигнал посилюється МШУ, детектується амплітудним детектором, обробляється синхронним фільтром СФ і синхронним детектором СД, потім, після АЦП надходить в ПЕОМ для відображення на моніторі.

Для калібрування радіотермометрії використовували водні еталони. На обраній частоті глибина зондування тканин простати складає 3 5 см, що узгоджується з розмірами залози. Одночасно проводили вимірювання температури волоконнооптичних термометром, датчики якого встановлювалися у відповідних місцях уретрального і ректального каналів. Температурні залежності представлені на Рис.2.

Рис. 2. Гоафікі температури при сеансі гіпертермії простати а-в ректальному каналі; b-в уретральном каналі, з температура простати, виміряна радіометром

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

Потужність випромінювання генератора на частоті 1300 Мгц досягала 60 Вт Температура в ректальному каналі обмежувалася 42 ° С, розбіг температури пояснюється розносом датчиків термометра в просторі. Температура в уретральном каналі обмежувалася 44 ° С і регулювалася підбором температури охолоджуючої рідини, а також випромінюваної потужності, щоб отримати необхідну температуру в обсязі простати. Температура простати, яка вимірюється радіометром, досягала 55 ° С.

Застосування радіометра для вимірювання температури дозволяє більш точно вибирати режими гіпертермії і зменшити травмуючий вплив НВЧ-нагріву на уретральний канал.

III. Висновок

Таким чином, в роботі підтверджена можливість шляхом незначної модернізації розширити функціональні можливості апарату АЛМГП-01, покращити контроль температури в зоні нагріву при СВЧгіпертерміі простати.

IV. Список літератури

[1] Поляков В. М., Шмаленюк А.С.

СВЧ-термографія та перспективи її розвитку Огляд по електронній техніці. Сер. 1. Електроніка СВЧ, 1991, вип. 8.

[2] Пугачов В. Ф “Троїцький Р. та ін

Радіотермометрії при внутрішньопорожнинний гіпертермії. Медична радіологія, № 1, 1987.

[3] Семенюк А. І., Панасюк Н. Н і ін

Високочутливе вхідний пристрій СВЧ-радіо імпульсної РЛС. Матеріали НПК. Сучасні інформаційні та електронні технології. Одеса, 28

-31 Травня 2001

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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.