SE465500B - ELECTROMAGNETIC ENERGY RADIATORS MAKE LOCAL HYPERTERMY IN THE HUMAN BODY - Google Patents
ELECTROMAGNETIC ENERGY RADIATORS MAKE LOCAL HYPERTERMY IN THE HUMAN BODYInfo
- Publication number
- SE465500B SE465500B SE9000499A SE9000499A SE465500B SE 465500 B SE465500 B SE 465500B SE 9000499 A SE9000499 A SE 9000499A SE 9000499 A SE9000499 A SE 9000499A SE 465500 B SE465500 B SE 465500B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- electromagnetic energy
- carrier
- emitter
- electrode
- human body
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/02—Radiation therapy using microwaves
- A61N5/04—Radiators for near-field treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/26—Surface waveguide constituted by a single conductor, e.g. strip conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Description
465 500 2 en dielektrisk bärare, på vars andra sida en avskärmande elektrod är belägen (IEEE Transactions, Vol. MIT-30, No. 7, 1982, I.J. Bahl and oth. "Mïcrosipip lood radiators for medical applications", p. 1090-1093). 465 500 2 a dielectric carrier, on the other side of which a shielding electrode is located (IEEE Transactions, Vol. MIT-30, No. 7, 1982, IJ Bahl and oth. 1093).
Längden av diametern hos den ringformade utstrålande elektroden i en sådan utstrålare är ungefär lika med dielektriska genomträngningsförmåga. , där 8 är bärarens 'IIVÉ Den utstrålande elektrodens mått kan icke vara mindre, än Å /Tf fä d v s de kan inte göras mindre än en faktor Tf/2 gånger, jämfört med den rektangulära utstrålande elektroden. Dock minskar i praktiken dimensionerna endast med en faktor 1,2-1,5. Härvid är den utstrålande elektrodens mått i ett polariseringsplan och i ett däremot vinkelrätt plan lika, medan måtten för den skapade uppvärmningszonen i samma plan är strikt inbördes beroende.The length of the diameter of the annular radiating electrode in such a radiator is approximately equal to the dielectric permeability. , where 8 is the carrier 'IIVÉ The dimensions of the radiating electrode can not be less than Å / Tf, ie they can not be made less than a factor Tf / 2 times, compared to the rectangular radiating electrode. In practice, however, the dimensions decrease only by a factor of 1.2-1.5. In this case, the dimensions of the radiating electrode in a plane of polarization and in a plane perpendicular to it are equal, while the dimensions of the heating zone created in the same plane are strictly interdependent.
Följaktligen kan man icke ändra uppvärmningszonens form vid sådana utstrålare.Consequently, the shape of the heating zone can not be changed with such radiators.
Sådana utstrålare har begränsad användning, eftersom klinisk praktik fordrar att tumörer med olika former utsättes för hyper- termi: från runda till ganska avlånga, vilka kräver motsvarande uppvärmningszoner.Such radiators have limited use, as clinical practice requires that tumors of various shapes be subjected to hyperthermia: from round to rather elongated, which require corresponding heating zones.
Dessutom måste uppvärmningszonens mått hos en utstrålare, vilken halvt omsluter ett kroppsparti, överstiga dess mått i polarise- ringsplanet med 3-4 gånger jämfört med det plan, som är vinkelrätt mot polariseringsplanet, och en sådan inbördes relation kan icke möjliggöras med den ringformade utstrålande elektroden. fLokala toppar för uppvärmningsintensiteten uppstår i den utstrålan- de elektroden på sådana ställen, där strömar koncentreras, vilket 'resulterar i att uppvärmningen sker inhomogent till betydande del.In addition, the dimensions of the heating zone of a radiator, which half encloses a body portion, must exceed its dimensions in the plane of polarization by 3-4 times compared with the plane perpendicular to the plane of polarization, and such a mutual relationship can not be possible with the annular radiating electrode. . Local peaks for the heating intensity occur in the radiating electrode in such places, where currents are concentrated, which results in the heating taking place to a significant degree of inhomogeneity.
Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en utstrålare av elektromagnetisk energi, vilken 10 15 20 25 30 35 465 500 3 utstrålare har yttermått, vilka är mindre än 1/4 av våglängden i den dielektriska bäraren, i en riktning för ett elektriskt fält, som skapas, genom en ändring av konstruktionen för den utstrålande elektroden.The main object of the present invention is to provide an emitter of electromagnetic energy, which emitter has external dimensions which are less than 1/4 of the wavelength of the dielectric carrier, in a direction of an electric field. , which is created, by a change in the design of the radiating electrode.
Detta syfte uppnås genom att en utstrålare av elektromagnetisk energi i en applikator för att skapa lokal hypertermi i människo- kroppen, vilken utstrålare innefattar en dielektrisk bärare samt utstrålande och avskärmande elektroder, vilka är belägna på var sin sida av den dielektriska bäraren, utstrålande elektrod, som innefattar två separata plattor, vilka är enligt uppfinningen har en elektriskt förenade medelst minst en ledare, vilken genomtränger den dielektriska bäraren och den avskärmande elektroden och vilken ledare bildar ett avsnitt av en avskärmad överföringslinje bakom den avskärmande elektroden.This object is achieved by an emitter of electromagnetic energy in an applicator for creating local hyperthermia in the human body, which emitter comprises a dielectric carrier and radiating and shielding electrodes, which are located on each side of the dielectric carrier, radiating electrode, which comprises two separate plates, which according to the invention have an electrically connected by means of at least one conductor, which penetrates the dielectric carrier and the shielding electrode and which conductor forms a section of a shielded transmission line behind the shielding electrode.
Det är lämpligt, att varje platta är rektangelformad och de båda plattorna är parallellt belägna på den dielektriska bäraren.It is suitable that each plate is rectangular in shape and the two plates are located parallel to the dielectric carrier.
Uppfinningen beskrives närmare nedan i konkreta utföringsformer under hänvisning till bifogade ritningar, där: Fig 1 visar en längdsektionsvy av en utstrålare av elektromagnetisk energi enligt uppfinningen; Fig 2 visar en vy av den utstrålande elektroden hos utstrålaren enligt uppfinningen; Fig 3 visar en vy av den avskärmande ledaren hos en utstrålare enligt uppfinningen; Fig 4 visar en längdsektionsvy av en utstrålare enligt uppfinnin- gen, placerad på ett kroppsparti; Fig 5 visar kurvor för uppvärmningens fördelning, sådan den alstras av en utstrålare enligt uppfinningen. 465 500 4 Utstrålaren av elektromagnetisk energi vid applikatorer, vilka skapar lokal hypertermi i en människokropp, innefattar dels en dielektrisk bärare 1 (fig 1), dels en utstrâlande elektrod, vilken består av två separata plattor 2, 3 som är belägna på den ena sidan 5 av bäraren 1, och dels en avskärmande elektrod 4, vilken är belägen på bärarens 1 andra sida. Plattorna 2, 3 är elektriskt förenade medelst en ledare 5, vars parti 6 genomtränger bäraren 1 och elektroden 4, och varav ett parti 7 är beläget på den sida av den avskärmande elektroden 4, som är motsatt den utstrålande elektro- J den.The invention is described in more detail below in concrete embodiments with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of an electromagnetic energy emitter according to the invention; Fig. 2 shows a view of the emitting electrode of the emitter according to the invention; Fig. 3 shows a view of the shielding conductor of a radiator according to the invention; Fig. 4 shows a longitudinal sectional view of a radiator according to the invention, placed on a body portion; Fig. 5 shows curves for the distribution of the heating, as generated by an emitter according to the invention. 465 500 4 The emitter of electromagnetic energy in applicators which create local hyperthermia in a human body comprises on the one hand a dielectric carrier 1 (Fig. 1) and on the other hand a radiating electrode which consists of two separate plates 2, 3 which are located on one side 5 of the carrier 1, and on the other hand a shielding electrode 4, which is located on the other side of the carrier 1. The plates 2, 3 are electrically connected by means of a conductor 5, the portion 6 of which penetrates the carrier 1 and the electrode 4, and a portion 7 of which is located on the side of the shielding electrode 4 which is opposite the radiating electrode J.
Partiet 7 av ledaren 5 är isolerat från elektroden 4 med ett isoleringsskikt 8 och försett med en skärm 9, vilken också är isolerad från partiet 7 med ett isoleringsskikt 10. Detta resul- i terar i att partier 7 av ledaren 5 bildar avsnitt av en avskärmad överföringslinje på bärarens 1 ena sida. En längd 1 av detta avsnitt bestämmes med följande formel: 1 2, 20 n d k Fa , (4) 21: eoeqvëy 0 s där - ljusets hastighet, - antal avsnitt av överföringslinjen, - underlagets 1 tjocklek, - = 0,4-0,6 - en empirisk korrektionskoefficient, 80 - den dielektriska vakuumkonstanten, El - den relativa dielektriska permeabiliteten hos underlaget 2, 82 - den relativa dielektriska permeabiliteten hos överförings- linjens dielektrikum, Eg- arbetsfrekvensen, s - ytan för varje platta 2 (3). c n P - vågmotstånd hos avsnitten av överföringslinjen, d k Varje platta 2 eller 3 hos den utstrâlande elektroden är så utformad som erfordras för att skapa ett homogent elektriskt fält 10 15 20 25 30 35 465 500 5 under uppvärmning av ett kroppsparti, som har komplicerad form. Det mest fördelaktiga är att plattorna 2, 3 är rektangulära, som framgår av fig 2. På bäraren 1 är plattorna 2, 3 så belägna, att deras sidor är parvis parallella.The portion 7 of the conductor 5 is insulated from the electrode 4 with an insulating layer 8 and provided with a shield 9, which is also insulated from the portion 7 with an insulating layer 10. This results in portions 7 of the conductor 5 forming sections of a shielded layer. transmission line on one side of the carrier 1. A length 1 of this section is determined by the following formula: 1 2, 20 ndk Fa, (4) 21: eoeqvëy 0 s where - the speed of light, - number of sections of the transmission line, - the thickness of the substrate 1, - = 0,4-0, 6 - an empirical correction coefficient, 80 - the dielectric vacuum constant, E1 - the relative dielectric permeability of the substrate 2, 82 - the relative dielectric permeability of the transmission line dielectric, Eg working frequency, s - the surface of each plate 2 (3). cn P - wave resistance of the sections of the transmission line, dk Each plate 2 or 3 of the radiating electrode is so designed as to be required to create a homogeneous electric field 10 15 20 25 30 35 465 500 5 while heating a body portion which has complicated shape . The most advantageous is that the plates 2, 3 are rectangular, as shown in Fig. 2. On the carrier 1, the plates 2, 3 are located so that their sides are parallel in pairs.
För att skapa det homogena elektriska fältet och för att minska dimension h hos utstrålaren så att den blir mindre än l/4 av längden hos vågen för utstrålningen i underlaget 1 kan det erfordras att man förenar plattorna 2 och 3 med flera ledare 5.In order to create the homogeneous electric field and to reduce dimension h of the emitter so that it becomes less than 1/4 of the length of the wave of the radiation in the substrate 1, it may be necessary to connect the plates 2 and 3 with several conductors 5.
Fyra dylika ledare är visade i fig 3, varvid ledarnas partier 7 är belägna över den avskärmande elektroden 4.Four such conductors are shown in Fig. 3, the portions 7 of the conductors being located above the shielding electrode 4.
Utstrålaren innefattar ett hus 11 (fig 4), i vilket ett hålrum 12 är utfört, vilket hålrum 12 är fyllt med vatten för att kyla människokroppens 13 yta. Utstrålaren placeras så på kroppen 13, att den utstrålande elektroden är vänd mot kroppens 13 yta.The emitter comprises a housing 11 (Fig. 4), in which a cavity 12 is made, which cavity 12 is filled with water to cool the surface of the human body 13. The emitter is placed on the body 13 so that the emitting electrode faces the surface of the body 13.
En ytterledare 14 hos en matarlinje 15 är förenad med den avskär- mande elektroden 4, medan en inre ledare 16 är förenad med plattan 3 hos den utstrålande elektroden.An outer conductor 14 of a supply line 15 is connected to the shielding electrode 4, while an inner conductor 16 is connected to the plate 3 of the radiating electrode.
Utstrålaren av elektromagnetisk energi fungerar på följande sätt.The emitter of electromagnetic energy works in the following way.
Mikrovågsfrekvensenergin tillföres genom matarlinjen 15 in i den resonanskrets som bildas av elektroderna och bäraren 1. När kretsen exciteras av en elektromagnetisk våg vid resonansfrekvens uppstår ett elektriskt fält nællan plattorna 2, 3 hos den utstrålande ledaren. Fältets kraftlinjer 17 går från den ena (2) till den andra (3) plattan genom vattenskiktet, husets 11 väggar och krop- pen 13. ' Detta tillförsäkrar kroppens 13 lokala uppvärmning.The microwave frequency energy is supplied through the supply line 15 into the resonant circuit formed by the electrodes and the carrier 1. When the circuit is excited by an electromagnetic wave at resonant frequency, an electric field arises from the plates 2, 3 of the radiating conductor. The force lines 17 of the field go from one (2) to the other (3) plate through the water layer, the walls 11 of the housing and the body 13. This ensures the local heating of the body 13.
Fördelningen av intensiteten för 'värmealstrandet P, vilken. på experimentalt sätt bestämts med simulerade biologiska vävnader, visas i fig 5 längs den axel, som är parallell med polariserings- planet. Kurvan 18 visar 'värmealstringen. i polariseringsplanet, 465 500 6 medan kurvan 19 visar värmealstringen i det plan som är vinkelrätt däremot. Kurvorna 18 och 19 bekräftar, att utstrålaren möjliggör lagom likartad fördelning av värmealstringen, såväl i polarise- ringsplanet som i det plan, som är vinkelrätt därtill, när yttermåtten i polariseringsplanet är små (mindre än 1/4 av längden hos vågen av utstrålningen i underlaget 1).The distribution of the intensity of the heat generating P, which. determined experimentally with simulated biological tissues, is shown in Fig. 5 along the axis parallel to the plane of polarization. Curve 18 shows the heat generation. in the plane of polarization, 465 500 6 while curve 19 shows the heat generation in the plane perpendicular thereto. Curves 18 and 19 confirm that the radiator enables a uniform distribution of heat production, both in the plane of polarization and in the plane perpendicular thereto, when the outer dimensions of the plane of polarization are small (less than 1/4 of the length of the wave of radiation in the substrate 1).
Längden hos uppvärmningszonen i det plan, som är vinkelrätt mot polariseringsplanet, är tillräcklig för att kunna använda utstråla- ren i form av en halvt omslutande kropp, vilket är lämpligt för uppvärmning av sådana halstumör_er som ligger djupt. Inga andra kända utstrålare möjliggör detta.The length of the heating zone in the plane perpendicular to the plane of polarization is sufficient to be able to use the radiator in the form of a semi-enclosing body, which is suitable for heating such neck tumors which lie deep. No other known emitters make this possible.
Den föreslagna utstrålaren har tillämpats i applikatorer för lokal hypertermi av tumörer i huvud- och halsområden, samt även av tumörer i inre organ. 20 hypertermibehandlingar genomfördes med åtta patienter, vilka behandlingar kombinerades med gammabestrål- ning eller kemisk terapi. Temperaturen vid tumörerna var 42-43°C.The proposed radiator has been applied in applicators for local hyperthermia of tumors in the head and neck areas, as well as of tumors in internal organs. 20 hyperthermia treatments were performed with eight patients, which treatments were combined with gamma irradiation or chemical therapy. The temperature at the tumors was 42-43 ° C.
Den föreslagna utstrålaren av elektromagnetisk energi möjliggör uppvärmning av kroppspartier med komplicerad form, tack vare att dess mått i polariseringsplanet är minskade. Detta ökar dess användningsområde väsentligt. ¿.- _vv-The proposed radiator of electromagnetic energy enables heating of body parts with complicated shape, thanks to the fact that its dimensions in the plane of polarization are reduced. This significantly increases its area of use. ¿.- _vv-
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904004768 DE4004768A1 (en) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | Electromagnetic radiator for localised hyperthermia treatment |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9000499D0 SE9000499D0 (en) | 1990-02-12 |
| SE9000499L SE9000499L (en) | 1991-08-13 |
| SE465500B true SE465500B (en) | 1991-09-23 |
Family
ID=6400255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9000499A SE465500B (en) | 1990-02-15 | 1990-02-12 | ELECTROMAGNETIC ENERGY RADIATORS MAKE LOCAL HYPERTERMY IN THE HUMAN BODY |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4004768A1 (en) |
| FR (1) | FR2658424A1 (en) |
| SE (1) | SE465500B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6312426B1 (en) * | 1997-05-30 | 2001-11-06 | Sherwood Services Ag | Method and system for performing plate type radiofrequency ablation |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3680136A (en) * | 1971-10-20 | 1972-07-25 | Us Navy | Current sheet antenna |
| US4069483A (en) * | 1976-11-10 | 1978-01-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Coupled fed magnetic microstrip dipole antenna |
| DK312884A (en) * | 1984-06-27 | 1985-12-28 | Joergen Bach Andersen | APPLICATOR |
| JPS62216409A (en) * | 1986-03-17 | 1987-09-24 | Aisin Seiki Co Ltd | Antenna unit |
-
1990
- 1990-02-12 SE SE9000499A patent/SE465500B/en not_active IP Right Cessation
- 1990-02-15 DE DE19904004768 patent/DE4004768A1/en not_active Ceased
- 1990-02-21 FR FR9002143A patent/FR2658424A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9000499D0 (en) | 1990-02-12 |
| SE9000499L (en) | 1991-08-13 |
| DE4004768A1 (en) | 1991-08-22 |
| FR2658424A1 (en) | 1991-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4346715A (en) | Hyperthermia heating apparatus | |
| EP0048750B1 (en) | Annular electromagnetic radiation application for biological tissue, and method | |
| US4448198A (en) | Invasive hyperthermia apparatus and method | |
| US4702262A (en) | Electromagnetic applicator for localizing hyperthermia heating in a system | |
| US4932420A (en) | Non-invasive quarter wavelength microwave applicator for hyperthermia treatment | |
| WO1989002292A1 (en) | Method and apparatus for hyperthermia treatment | |
| DE2850248A1 (en) | HIGH FREQUENCY APPLICATOR FOR HYPERTHERMIA TREATMENT | |
| Nikawa et al. | An electric field converging applicator with heating pattern controller for microwave hyperthermia | |
| Schaller et al. | Field simulation of dipole antennas for interstitial microwave hyperthermia | |
| US3095880A (en) | Diathermy applicators | |
| CN107335147B (en) | A kind of surface wave energy coupling head suitable for microwave physical therapy | |
| Sandhu et al. | The development of microwave hyperthermia applicators | |
| SE465500B (en) | ELECTROMAGNETIC ENERGY RADIATORS MAKE LOCAL HYPERTERMY IN THE HUMAN BODY | |
| Kato et al. | Present and future status of noninvasive selective deep heating using RF in hyperthermia | |
| Trembly et al. | Comparison of power deposition by in-phase 433 MHz and phase-modulated 915 MHz interstitial antenna array hyperthermia systems | |
| Nikawa et al. | Heating system with a lens applicator for 430 MHz microwave hyperthermia | |
| Schwan | Electromagnetic and ultrasonic induction of hyperthermia in tissue-like substances | |
| SE9000825D0 (en) | APPLICATION DEVICE FOR ASTAD AUTHORIZATION OF A LOCAL HYPERTERMY ON THE HUMAN BODY | |
| JPH0311012Y2 (en) | ||
| JPS6021744B2 (en) | Electromagnetic radiation energy hyperthermia device system and heating application tool for the device system | |
| SU1736511A1 (en) | Directional array | |
| JPH03237985A (en) | Radiation device by electromagnetic force | |
| Marwaha et al. | Comparative Investigation of Different Configurations of Graphene-Based Superficial Microwave Hyperthermia | |
| Singla et al. | Graphene and its Nanocomposites based Microwave Non-Invasive Patch Applicators for Maximum Power Localization | |
| RU94031000A (en) | Electromagnet apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9000499-5 Effective date: 19930912 Format of ref document f/p: F |