New-Tech Magazine | May 2019 | Special Edition for New-Tech 2019 Exhibition

תכנון מערך אנטנות לשימושעבור אבלציה

בלציה תרמית באמצעות גלי מיקרוגל ) הנקראת Microwave Ablation ( גם היפרתרמיה היא שיטת טיפול נגד הסרטן, בה הורסים את תאי גידול על ידי חימום באופן ממוקד בתוך הגוף. השיטה מאפשרת פגיעה ישירה ברקמה סרטנית ללא נזק היקפי, כלומר ללא פגיעה ברקמות בריאות בסביבה. שימוש בטיפול יכול להתבצע במקום או בנוסף לטיפולים כירורגים או לטיפולים תרופתים נוספים. היתרון העצום של השיטה הוא אי-פולשנות, המבטל סיכוני תחלואה לאחר טיפולים כירורגים הכרוכים עם טיפולי סרטן. כיוםהיפרתרמיה באמצעות גלי מיקרוגל יכולה להוות חלופה טובה לשיטות הנפוצות כנגד הסרטן, זאת השיטה המתפתחת וצוברת ערכה כשיטה יעילה ובטוחה. הטכנולוגיה יכולה להיות שימושית לטיפול בגידולים בכבד, כליה, ריאה, עצם, שד וטיפולים קוסמטיים. עקרון הפעולה של השיטה הוא שהאנרגיה של גלי מיקרוגל גורמת לתנודתיות במולקולות המים ברקמה וכך גורמת לנמק קואגולטיבי אשר הורס את הגידול. אורך הגל הקצר יותר מאפשר חימום מהיר יותר של האזור ופחות מהאנרגיה מתבזבזת במעבר ברקמות בעלות צפיפות משתנה מה שמאפשר אזור אחיד יותר וגדול יותרשלהחימום. אבלציהבאמצעותגלים אלקטרומגנטיים יכולה להתבצע באמצעות א אנטנה אחת או מערך אנטנות המאפשר אלומה מכוונת לאזור המטרה. האתגר העיקרי הוא לחמם על ידי קרינה אלקטרומגנטית רק את האזור המטרה ללא חימום היכול לגרום נזק לרקמות הבריאות. לצורך השגת מטרה זאת קיימות מספר טכניקות. אחת מהטכניקות היא לעשות אופטימיזציה של פרמטרים שונים במערך כגון כמות האלמנטים, מרחק ביניהם ובכך למקד אנרגיה על ידי שליטה באמפליטודות ופאזות של המקורות. על ידי כלי חישוב כגון ניתן לבצע את האופטימיזציה. טכניקה Python נוספת מבוססת על משפט הדדיות כאשר אחת מהאנטנות ממוקמת באזור המטרה (אזור בו רוצים לכוון) ומתפקדת כמקור, סימולציה אלקטרומגנטית מחשבת את האמפליטודות ופאזות המתקבלות בשאר האנטנות והערכים אלו מגדירים למעשה את העירורים ומבטיחים מיקוד הקרינה. בעבודה זאת אנו נבדוק את הטכניקה האחרונה, נבצע סימולציות במישור ANSYS HFSS אלקטרומגנטיות ב- התדר על צורות שונות של רקמות ביולוגיות ועל הוכחת .ANSYS המודל המדמה גוף האדם של רעיון של מיקוד האלומה באמצאות טכניקה המבוססת על משפט הדדיות התבצע בחלל .10 GHz ו- 2.5 GHz החופשי עבור שני התדרים .1 תוצאות של השדה החשמלי מוצגים באיור בהתבסס על עבודות הקודמות בנושא, Electromagnetics Infinity LTD , ולדימיר וולפין, נסטיה ורכובסקי

נבדקו פרמטרים שונים בתכנון של המערך והשפעתיהם על יעילות מיקוד האנרגיה. מודל ההתחלתי המורכב משתי שכבות: ) deionized water שכבה חיצונית של מים ( לצורך קירור σ =0 S / m ו- ε r =78.5 בעלת המערכת ושכבה הפנימית המדמה את ממוצע של הרקמה הביולוגית בעלת . המערך נמצא בתוך σ =0.75 S / m ו- ε r = 58 השכבה החיצונית ואלמנט הפועל כמקור נמצא בתוך השכבה הפנימית באזור המטרה. , כאשר 2 גאומטריה של המודל מוצגת באיור .18 אלמנטי המערך הם מסוג דיפול וכמותם זרמי העירור מחושבים על ידי סימולציה אלקטרומגנטית עבור שני תדרים שונים מ"מ מהמרכז. 50 כאשר אזור המטרה נמצא התוצאות של צפיפות ההספק ניתן לראות .3 באיור ניתן להשיג שעבור תדר עבודה 3 מאיור גבוהה יותר האזור המיקוד הוא מרוכז יותר. בנוסף, קיימות עוצמות חזקות סביב השכבה החיצונית, הדבר שיכול לגרום לפגיעה לא רצויה, אך מכייון שתפקיד של השכבה חיצונית הוא לקרר את האזור הערכים אלו הם למעשה ערכים לא אמיתים. המודלים מורכבים יותר בנויים משכבות ביולוגיות שונת כגון: עור, שומן, שריר, עצם. שכבות אלו בעלות פרמטריים חשמלים

New-Tech Magazine l 88