JPH0449424B2 - - Google Patents
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- JPH0449424B2 JPH0449424B2 JP8809085A JP8809085A JPH0449424B2 JP H0449424 B2 JPH0449424 B2 JP H0449424B2 JP 8809085 A JP8809085 A JP 8809085A JP 8809085 A JP8809085 A JP 8809085A JP H0449424 B2 JPH0449424 B2 JP H0449424B2
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- living body
- antennas
- antenna
- heating
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- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 4
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- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
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Landscapes
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高周波加温装置に係り、特に癌治療用
等の医療用に好適な高周波加温装置に関する。
等の医療用に好適な高周波加温装置に関する。
人体等の生体に発生した癌組織を治療するた
め、種々の方法が試みられているが、癌組織のう
ち人体の表面付近のものについては、外科手術、
放射線療法等で治療することが可能である。しか
し、人体の深部に生じた癌組織を治療するには、
いろいろと困難な問題がある。
め、種々の方法が試みられているが、癌組織のう
ち人体の表面付近のものについては、外科手術、
放射線療法等で治療することが可能である。しか
し、人体の深部に生じた癌組織を治療するには、
いろいろと困難な問題がある。
生体の深部に生じた癌組織を治療する一つの方
法としてハイバーサーミア（Hyper thermim）
加温療法が知られている（公知文献１：寺田矩
芳、雨宮好文著、“ハイバーサーミア用ダイポー
ルアレイアプリケータ”、電子通信学会論文(B)、
J65−Ｂ、７、pp898−905（昭57−07））。
法としてハイバーサーミア（Hyper thermim）
加温療法が知られている（公知文献１：寺田矩
芳、雨宮好文著、“ハイバーサーミア用ダイポー
ルアレイアプリケータ”、電子通信学会論文(B)、
J65−Ｂ、７、pp898−905（昭57−07））。
ハイバーサーミアは、他の治療法と併用して癌
組織を42℃程度に加温すると治療することができ
ることから、電磁波を人体に照射して局所的に加
温点を作ることによつて癌組織を治療するもので
ある。最近までは、マイクロ波帯の周波数を用い
ていたが、マイクロ波帯では浸透深さが短く数cm
しかなく深部まで加温できなかつた。そこで、浸
透深さの10cm程度となるVHF等の周波数が用い
られるようになつた。
組織を42℃程度に加温すると治療することができ
ることから、電磁波を人体に照射して局所的に加
温点を作ることによつて癌組織を治療するもので
ある。最近までは、マイクロ波帯の周波数を用い
ていたが、マイクロ波帯では浸透深さが短く数cm
しかなく深部まで加温できなかつた。そこで、浸
透深さの10cm程度となるVHF等の周波数が用い
られるようになつた。
従来のこの種の装置の第１の従来例として、ダ
イポールアンテナを環状に配列し、アンテナの中
央に生体を配置することにより高周波加温装置を
構成するものがある（公知文献１）。第２図にこ
の構成を示す。第２図において、この装置は、ダ
イポールアンテナ３を生体４を中心とする放射状
位置に配列して生体４を囲み、換言すれば生体４
をダイポールアンテナの中央に配列させる。生体
４の深部に加温点を形成するようにしたものであ
る。
イポールアンテナを環状に配列し、アンテナの中
央に生体を配置することにより高周波加温装置を
構成するものがある（公知文献１）。第２図にこ
の構成を示す。第２図において、この装置は、ダ
イポールアンテナ３を生体４を中心とする放射状
位置に配列して生体４を囲み、換言すれば生体４
をダイポールアンテナの中央に配列させる。生体
４の深部に加温点を形成するようにしたものであ
る。
また、第２の従来例として、バイオ・システム
ズ・デザイン社（Bio Systems Design Corp.）
のアニユラー・フエイズド・アレイ
（AnnularPhased Array）がある（Paul Ｆ
Turner“Regional Hyperthermia with an
AnnularPhased Array”IEEE Trans on
BiomedicalEngr.Vol.BME31，No.１，
Jan.1984）。
ズ・デザイン社（Bio Systems Design Corp.）
のアニユラー・フエイズド・アレイ
（AnnularPhased Array）がある（Paul Ｆ
Turner“Regional Hyperthermia with an
AnnularPhased Array”IEEE Trans on
BiomedicalEngr.Vol.BME31，No.１，
Jan.1984）。
これは、第３図に示すように開口部が20×23cm
の平行平面板ラツパ型アンテナ５の中に脱イオン
蒸留水を満たし、これを環状に16箇配列し、中央
に生体６を配置して生体を加温するものである。
第４図は一般にアンテナを環状に配列した場合に
生体内で単位体積当り消耗される電力（加熱ポテ
ンシヤル）の分布を示す。
の平行平面板ラツパ型アンテナ５の中に脱イオン
蒸留水を満たし、これを環状に16箇配列し、中央
に生体６を配置して生体を加温するものである。
第４図は一般にアンテナを環状に配列した場合に
生体内で単位体積当り消耗される電力（加熱ポテ
ンシヤル）の分布を示す。
これは、アンテナの放射パターンｇ（θi，φi）
をｇ（θi，φi）＝Ksinnθi・sinmφi（ｎ，ｍはそれ
ぞれ
θ，φ方向の指向特性をあらわす。）で近似した
ものである。このとき媒質は、筋肉とし、４対の
アンテナが等間隔に直径40cmの円周上に配列され
て同相励振されている場合の正規化加熱ポテンシ
ヤルの分布を示したものである。周波数は、40M
Hzである。上記BSD社のAnnular Phased array
の場合、アンテナの中に脱イオン蒸留水が入つて
いるため、実質的な開口面は脱イオン蒸留水の誘
電率が40MHz、ε≒78であるので√倍に大きく
なる。
をｇ（θi，φi）＝Ksinnθi・sinmφi（ｎ，ｍはそれ
ぞれ
θ，φ方向の指向特性をあらわす。）で近似した
ものである。このとき媒質は、筋肉とし、４対の
アンテナが等間隔に直径40cmの円周上に配列され
て同相励振されている場合の正規化加熱ポテンシ
ヤルの分布を示したものである。周波数は、40M
Hzである。上記BSD社のAnnular Phased array
の場合、アンテナの中に脱イオン蒸留水が入つて
いるため、実質的な開口面は脱イオン蒸留水の誘
電率が40MHz、ε≒78であるので√倍に大きく
なる。
しかし、これでも開口面は、波長λのλ／４く
らいの大きさにしかならない。このくらいの開口
面を持つアンテナではｎ＝ｍ＝１程度の指向性と
考えられるので第４図の正規化加温ポテンシヤル
の分布は、ｎ＝１、ｍ＝１の分布のようになる。
らいの大きさにしかならない。このくらいの開口
面を持つアンテナではｎ＝ｍ＝１程度の指向性と
考えられるので第４図の正規化加温ポテンシヤル
の分布は、ｎ＝１、ｍ＝１の分布のようになる。
これを見てわかるように、正規化加熱ポテンシ
ヤルの分布は、平担なものとなる。したがつて、
この装置でも生体深部を局所的に加温することは
難しい。
ヤルの分布は、平担なものとなる。したがつて、
この装置でも生体深部を局所的に加温することは
難しい。
上記第１の従来例（第２図）において、ダイポ
ールアンテナの放射特性は、直線偏波でで指向性
の広いものである。このような指向性の広いアン
テナを環状に第２図のように放射状位置に配列す
ると隣り合うアンテナ相互間で相互作用が生じて
しまい、アンテナの特性が変つてしまうという欠
点がある。また、ダイポールアンテナ等の指向性
の広いアンテナでは、加熱ポテンシヤル分布が平
担であるため、血流のある生体を局所的に加温す
ることが困難であつた。加えて、指向性の広いア
ンテナでは、電極波を広範囲に放射するので加熱
するには電力効率が低いという欠点がある。
ールアンテナの放射特性は、直線偏波でで指向性
の広いものである。このような指向性の広いアン
テナを環状に第２図のように放射状位置に配列す
ると隣り合うアンテナ相互間で相互作用が生じて
しまい、アンテナの特性が変つてしまうという欠
点がある。また、ダイポールアンテナ等の指向性
の広いアンテナでは、加熱ポテンシヤル分布が平
担であるため、血流のある生体を局所的に加温す
ることが困難であつた。加えて、指向性の広いア
ンテナでは、電極波を広範囲に放射するので加熱
するには電力効率が低いという欠点がある。
また、第２の従来例（第３図）においても、先
に述べたように、正規化加熱ポテンシヤルの分布
が平担なものとなるため、やはり生体深部を局所
的に加温することが困難であるという欠点を有す
る。
に述べたように、正規化加熱ポテンシヤルの分布
が平担なものとなるため、やはり生体深部を局所
的に加温することが困難であるという欠点を有す
る。
本発明の目的は、従来のこの種の装置の欠点を
解決し、生体深部を局所的に集中して、かつ効率
よく加温しうる高周波加温装置を提供することに
ある。
解決し、生体深部を局所的に集中して、かつ効率
よく加温しうる高周波加温装置を提供することに
ある。
上記した問題点を解決するために、本発明は、
加温すべき生体に対して開口が指向する複数の直
線偏波ヘリカルアンテナを前記生体位置を中心と
する放射状位置に設けた点に特徴を有する。
加温すべき生体に対して開口が指向する複数の直
線偏波ヘリカルアンテナを前記生体位置を中心と
する放射状位置に設けた点に特徴を有する。
このような構成によれば、指向特性が脱い直線
偏波ヘリカルアンテナを放射状に配列したことに
より隣り合う各アンテナ相互間の干渉が少なくな
り、生体が位置する中心位置での加熱ポテンシヤ
ル分布を最大にすることができ、したがつて、生
体の深部を局所的に集中して、かつ効率よく加熱
することが可能となる。
偏波ヘリカルアンテナを放射状に配列したことに
より隣り合う各アンテナ相互間の干渉が少なくな
り、生体が位置する中心位置での加熱ポテンシヤ
ル分布を最大にすることができ、したがつて、生
体の深部を局所的に集中して、かつ効率よく加熱
することが可能となる。
次に、第１，４，５，６図を参照して本発明の
実施例を詳細に説明する。第１図は、本発明の実
施例の構成図である。この高周波加温装置は、複
数の指向性の鋭い直線偏波ヘリカルアンテナ１を
その開口が加温すべき生体２に指向するように向
けその生体位置を中心とする放射状位置に配列
し、中央に生体２を設置したものである。これを
動作するには、各アンテナに電磁波を入力し、垂
直偏波を放射すると、中央に設置された生体のと
ころで電磁波が重量されて電磁界が高くなること
より生体の加温点が生ずることになる。このと
き、偏波成分が同一方向でないと各々の偏波で打
ち消し合つて電磁界は重畳されない。
実施例を詳細に説明する。第１図は、本発明の実
施例の構成図である。この高周波加温装置は、複
数の指向性の鋭い直線偏波ヘリカルアンテナ１を
その開口が加温すべき生体２に指向するように向
けその生体位置を中心とする放射状位置に配列
し、中央に生体２を設置したものである。これを
動作するには、各アンテナに電磁波を入力し、垂
直偏波を放射すると、中央に設置された生体のと
ころで電磁波が重量されて電磁界が高くなること
より生体の加温点が生ずることになる。このと
き、偏波成分が同一方向でないと各々の偏波で打
ち消し合つて電磁界は重畳されない。
次に、第１図のようにアンテナを配列した場合
に、生体内で単位体積当り消耗される電力（加熱
ポテンシヤル）の分布が深部で最大値を得る例に
ついて示す。第４図は、正規化加熱ポテンシヤル
の分布であり、アンテナの放射パターンｇ（θ，
φ）＝Ksinnθ・sinmφをｇ（θi・φi）＝Ksinnθi・
sinmφiで近似したものである。ｎ＝１、ｍ＝０
は、ダイポールアンテナに相当する。この程度の
指向性では、加熱ポテンシヤルは、ほぼ一様にな
る。ところが、指向性が鋭くなりｎ＝ｍ＝４以上
となると、中央部に加熱ポテンシヤルの最大値が
形成される。
に、生体内で単位体積当り消耗される電力（加熱
ポテンシヤル）の分布が深部で最大値を得る例に
ついて示す。第４図は、正規化加熱ポテンシヤル
の分布であり、アンテナの放射パターンｇ（θ，
φ）＝Ksinnθ・sinmφをｇ（θi・φi）＝Ksinnθi・
sinmφiで近似したものである。ｎ＝１、ｍ＝０
は、ダイポールアンテナに相当する。この程度の
指向性では、加熱ポテンシヤルは、ほぼ一様にな
る。ところが、指向性が鋭くなりｎ＝ｍ＝４以上
となると、中央部に加熱ポテンシヤルの最大値が
形成される。
ここで、比較のため、第１の従来例（第２図）
に示したダイポールアレイアンテナの加熱ポテン
シヤル分布を第７図に示す。この第７図は、アレ
イの円周角αをα＝π／２として、角度αの中に
含まれるダイポールアンテナの列数Ｎを変えて、
加熱ポテンシヤルの様子を示したものである。こ
の第７図のように、Ｎを増すことによつてψ＝０
方向の加熱ポテンシヤルの増加は押えられるが、
ψ＝π／２方向では逆に不要な加熱ポテンシヤル
の上昇を招くことになるので人体深部を局所的に
加温することは困難となる。
に示したダイポールアレイアンテナの加熱ポテン
シヤル分布を第７図に示す。この第７図は、アレ
イの円周角αをα＝π／２として、角度αの中に
含まれるダイポールアンテナの列数Ｎを変えて、
加熱ポテンシヤルの様子を示したものである。こ
の第７図のように、Ｎを増すことによつてψ＝０
方向の加熱ポテンシヤルの増加は押えられるが、
ψ＝π／２方向では逆に不要な加熱ポテンシヤル
の上昇を招くことになるので人体深部を局所的に
加温することは困難となる。
一方、第５図は、直線偏波ヘリカルアンテナを
４対（８基）環状に配列した場合の１基の指向特
性である。第５図からわかるように、この指向特
性は3dB半値角でθ＝18゜である。これは、アン
テナの放射パターンｇ（θi，φi）で示すと、ｎ＝
ｍ＝６に相当する。このアンテナを用いて４対の
電界分布を測定し、加熱ポテンシヤル｜Ｅ｜2を
算出したものを第６図に示す。この第６図からわ
かるように、中央で最大値を得る加熱ポテンシヤ
ルの分布となることがわかる。
４対（８基）環状に配列した場合の１基の指向特
性である。第５図からわかるように、この指向特
性は3dB半値角でθ＝18゜である。これは、アン
テナの放射パターンｇ（θi，φi）で示すと、ｎ＝
ｍ＝６に相当する。このアンテナを用いて４対の
電界分布を測定し、加熱ポテンシヤル｜Ｅ｜2を
算出したものを第６図に示す。この第６図からわ
かるように、中央で最大値を得る加熱ポテンシヤ
ルの分布となることがわかる。
以上のことから、指向特性の鋭い直線偏波ヘリ
カルアンテナを第１図の如く放射状に配列し、加
温する部位で電磁波の位相を一致するように調整
すれば、生体を局所的に加温することが可能とな
る。また、局所的に加温したい場合には、この方
法だと電力効率が高い。なお、これは生体のみで
なく誘導体であるならばいずれでも適用できる。
カルアンテナを第１図の如く放射状に配列し、加
温する部位で電磁波の位相を一致するように調整
すれば、生体を局所的に加温することが可能とな
る。また、局所的に加温したい場合には、この方
法だと電力効率が高い。なお、これは生体のみで
なく誘導体であるならばいずれでも適用できる。
以上説明したように、本発明の高周波加温装置
によれば、生体などの深部を局所的にかつ効率良
く加温することができる。
によれば、生体などの深部を局所的にかつ効率良
く加温することができる。
第１図は本発明装置の一実施例の構成図、第２
図は従来のダイポールアンテナを用いた高周波加
温装置の第１の従来例を示す構成図、第３図は第
２の従来例であるAnnular phased arrayの構成
図、第４図は正規化加熱ポテンシヤルの分布を示
す図、第５図は本発明において直線偏波へリカル
アンテナを４対放射状に配列した場合の１基の指
向特性を示す説明図、第６図は本発明において直
線偏波ヘリカルアンテナを４対放射状に配列した
場合の中央での加熱ポテンシヤルを示す説明図、
第７図は従来のダイポールアレイアンテナの加熱
ポテンシヤル分布を示す説明図である。 １…直線偏波ヘリカルアンテナ、２，４，６…
生体、３…ダイポールアンテナ、５…アンテナ。
図は従来のダイポールアンテナを用いた高周波加
温装置の第１の従来例を示す構成図、第３図は第
２の従来例であるAnnular phased arrayの構成
図、第４図は正規化加熱ポテンシヤルの分布を示
す図、第５図は本発明において直線偏波へリカル
アンテナを４対放射状に配列した場合の１基の指
向特性を示す説明図、第６図は本発明において直
線偏波ヘリカルアンテナを４対放射状に配列した
場合の中央での加熱ポテンシヤルを示す説明図、
第７図は従来のダイポールアレイアンテナの加熱
ポテンシヤル分布を示す説明図である。 １…直線偏波ヘリカルアンテナ、２，４，６…
生体、３…ダイポールアンテナ、５…アンテナ。
Claims (1)
- １ 加温すべき生体に対して開口が指向する複数
の直線偏波ヘリカルアンテナを前記生体位置を中
心とする放射状位置に設けたことを特徴とする高
周波加温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088090A JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088090A JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247479A JPS61247479A (ja) | 1986-11-04 |
| JPH0449424B2 true JPH0449424B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=13933164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088090A Granted JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247479A (ja) |
-
1985
- 1985-04-24 JP JP60088090A patent/JPS61247479A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61247479A (ja) | 1986-11-04 |
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