Petr MichalecPetr Michalec

Biomedic. Biomedic. inženýrstvíinženýrství

HypertermieHypertermie

Historie a vývojHistorie a vývoj

První informace o reakci nádorů na zvýšenou První informace o reakci nádorů na zvýšenou teplotu v Egyptě teplotu v Egyptě (3000 př.n.l.)(3000 př.n.l.) a Indii a Indii (2000 př.n.l.)(2000 př.n.l.)

1866 – W. Busch – první regrese nádoru1866 – W. Busch – první regrese nádoru 1912 – Muller – nádory citlivé na zvýšenou 1912 – Muller – nádory citlivé na zvýšenou

tep.tep. 1935 – Warren – účinky uměle vyvolaného 1935 – Warren – účinky uměle vyvolaného

tepla na beznadějné onkologické případy tepla na beznadějné onkologické případy (32 (32 pacientů)pacientů)

Výrazný rozvoj v 70.letech 20.století, také Výrazný rozvoj v 70.letech 20.století, také díky pokroku v oblasti techniky, zejména díky pokroku v oblasti techniky, zejména elektronikyelektroniky

Historie a vývojHistorie a vývoj

Intenzivní rozvoj v 90.letech Intenzivní rozvoj v 90.letech 20.století, kdy byly značně 20.století, kdy byly značně prohloubeny znalosti v oblasti prohloubeny znalosti v oblasti biologických účinků EM energiebiologických účinků EM energie 1975 – 1980 – vliv přehřátí na 1975 – 1980 – vliv přehřátí na

metabolismus nádorůmetabolismus nádorů

Základní principZákladní princip Nádorové buňky jsou termosenzitivnější než Nádorové buňky jsou termosenzitivnější než

zdravá tkáňzdravá tkáň Ohřev nádorové tkáně nad teplotu vyšší než 42°COhřev nádorové tkáně nad teplotu vyšší než 42°C Zdravá tkáň odolává teplotě do 45°CZdravá tkáň odolává teplotě do 45°C Destruktivní účinky zvýšené teploty na buňkyDestruktivní účinky zvýšené teploty na buňky kombinace s radioterapií a chemoterapiíkombinace s radioterapií a chemoterapií Aplikace 1x týdněAplikace 1x týdně

Interakce elmag. pole a Interakce elmag. pole a tkánětkáně

EjjEjrotH )`(`)(

).1`(``` tgjj

Maxwellova rovnice:Maxwellova rovnice:

PoužitíPoužití Recidiva nádoru ( po vyčerpání možnosti radioterapie)Recidiva nádoru ( po vyčerpání možnosti radioterapie) Nádory nad průměr 2 cmNádory nad průměr 2 cm Radioresistentní nádoryRadioresistentní nádory Předoperační zmenšení nádoruPředoperační zmenšení nádoru Dětská onkologieDětská onkologie

Návrhové frekvence aplikátorů a druh léčbyNávrhové frekvence aplikátorů a druh léčby

Základní principZákladní princip

Klasifikace termoterapieKlasifikace termoterapie

Lokální Lokální (42 až 45 °C)(42 až 45 °C) RegionálníRegionální (42 až 43 °C) (42 až 43 °C) CelotělováCelotělová (40 až 42 °C) (40 až 42 °C)

Podle rozsahu ohřevu a s tím související teplotou Podle rozsahu ohřevu a s tím související teplotou ohřevu biologické tkáně, dělíme termoterapii:ohřevu biologické tkáně, dělíme termoterapii:

Vedlejší účinky Vedlejší účinky TermoterapieTermoterapie

Slabost Slabost BolestBolest ZvraceníZvracení Závratě Závratě Snížení počtu krvinekSnížení počtu krvinek Popáleniny,puchýřePopáleniny,puchýře Zhoršení ostatních nemocíZhoršení ostatních nemocí NeplodnostNeplodnost Nežádoucí zvýšené Nežádoucí zvýšené

vstřebávání lékůvstřebávání léků

Termoterapeutická Termoterapeutická soupravasouprava

blokové schéma blokové schéma

zapojení soustavyzapojení soustavy

reálná soupravareálná souprava

Termoterapeutická Termoterapeutická soupravasouprava

2

3

1

Teplotní závislostTeplotní závislost

Závislost teploty na době ohřevu tkáněZávislost teploty na době ohřevu tkáně

SARSAR(Specific Absorption Rate)(Specific Absorption Rate)

Udává míru expozice biologické tkáně elektromagnetickým Udává míru expozice biologické tkáně elektromagnetickým polem. Definována jako výkon absorbovaný v 1kg tkáně.polem. Definována jako výkon absorbovaný v 1kg tkáně.

Obtížně se měří, proto většinou měříme rozložení teploty Obtížně se měří, proto většinou měříme rozložení teploty nebo elektrické intenzitynebo elektrické intenzity

( ( WW – absorbovaná elektromagnetická energie, – absorbovaná elektromagnetická energie, tt – čas, – čas, mm – množství hmoty, – množství hmoty, PP – výkon elektromagnetické vlny šířící – výkon elektromagnetické vlny šířící se tkání, se tkání, VV – objem tkáně, – objem tkáně, RoRo – hustota tkáně) – hustota tkáně)

Vztahy platné Vztahy platné při zanedbání při zanedbání

teplotní teplotní vodivostivodivosti

Soustava pro 3D měření Soustava pro 3D měření rozložení SARrozložení SAR

AplikátoryAplikátoryVýhody: Výhody:

- nejmenší ztráty přenášené energie- nejmenší ztráty přenášené energie

- přenos největšího výkonu- přenos největšího výkonu

- široké přenášené pásmo- široké přenášené pásmo

- zcela potlačené vyzařování - zcela potlačené vyzařování elmag.energieelmag.energie

Požadavky na aplikátor :Požadavky na aplikátor :

- dobrá distribuce energie- dobrá distribuce energie

- impedančí přizpůsobení (vodní bolus)- impedančí přizpůsobení (vodní bolus)

- potlačení povrchových a rozptýlených - potlačení povrchových a rozptýlených vln vln

- minimální interference s - minimální interference s termometrickými prvkytermometrickými prvky

Druhy aplikátorůDruhy aplikátorů vlnovodné aplikátoryvlnovodné aplikátory aplikátory tvořené úsekem aplikátory tvořené úsekem

vedenívedení kapacitní aplikátorykapacitní aplikátory induktivní aplikátoryinduktivní aplikátory

Dále typy dle použití:Dále typy dle použití: intrakavitární koaxiální intrakavitární koaxiální

aplikátoryaplikátory lokální aplikátorylokální aplikátory regionální aplikátoryregionální aplikátory

Vlnovodný aplikátorVlnovodný aplikátor- specifikace- specifikace

Pro lokální léčbuPro lokální léčbu

teploty 42 – 45°C, teploty 42 – 45°C,

pracovní frekvence 434 pracovní frekvence 434 MHzMHz

průměr 15 cmprůměr 15 cm

hloubka vniku 3 cmhloubka vniku 3 cm

Typy tvarů aplikátorůTypy tvarů aplikátorů

Vlnovodný aplikátorVlnovodný aplikátor- technické provedení- technické provedení

Vlnovodný aplikátorVlnovodný aplikátor- distribuce SAR v tkáni- distribuce SAR v tkáni

Vlnovodný aplikátorVlnovodný aplikátor- - distribuce SAR snímaný distribuce SAR snímaný

termokameroutermokamerou

Vstupní výkon aplikátoru byl 150 W po dobu 2 minut.Vstupní výkon aplikátoru byl 150 W po dobu 2 minut.

TermokameraFLIR P25TermokameraFLIR P25

Mikropáskový aplikátorMikropáskový aplikátor

Mikropáskový aplikátorMikropáskový aplikátor

Rozložení SAR v dvou různých hloubkách tkáněRozložení SAR v dvou různých hloubkách tkáně

Pohled v rovině XZ Pohled v rovině XZ na hloubku vniku.na hloubku vniku.

Intrakavitální koaxiální Intrakavitální koaxiální aplikátoraplikátor

Vhodné pro střední a vyšší kmitočty (od Vhodné pro střední a vyšší kmitočty (od 434 MHz)434 MHz)

Skupiny aplikátorůSkupiny aplikátorů

Regionální léčbaRegionální léčba kolem 42°Ckolem 42°C delší doba ohřevudelší doba ohřevu složitější výpočtysložitější výpočty

Skupiny aplikátorůSkupiny aplikátorů

Celotělová léčbaCelotělová léčba do 40°Cdo 40°C rakovina s rakovina s

metastázamimetastázami nejnáročnější z nejnáročnější z

hlediska přípravy, hlediska přípravy, průběhu a průběhu a vyhodnocenívyhodnocení

výzkum možného výzkum možného použití pro léčbu použití pro léčbu AIDSAIDS

-Vlhká atmosféra zabraňující pocení a ztrátě energie

- Potřebnou teplotu dosáhneme během 60-90min.

- Nevhodné pro lidi s kovovými implantáty nebo kardiostimulátory

Klinické výsledkyKlinické výsledkyVýsledky radiotermoterapie dosažené hypertermickou skupinou Výsledky radiotermoterapie dosažené hypertermickou skupinou

Ústavu radiační onkologie v Praze Ústavu radiační onkologie v Praze v letech 1985 – 1990.v letech 1985 – 1990.

Úplná odezva (CR)Úplná odezva (CR) 33 33 pacientůpacientů 52,4 %52,4 %

Částečná odezva Částečná odezva (PR)(PR)

20 20 pacientůpacientů 31,7 %31,7 %

Bez odezvy (NR)Bez odezvy (NR) 10 10 pacientůpacientů 15,9 %15,9 %

Klinické výsledkyKlinické výsledkySrovnání klinických výsledků léčby nádorového Srovnání klinických výsledků léčby nádorového

onemocnění radioterapií a radiotermoterapií u onemocnění radioterapií a radiotermoterapií u skupiny radiorezistentních typů nádorů.skupiny radiorezistentních typů nádorů.StudieStudie Počet Počet

pacientůpacientůÚspěšná léčbaÚspěšná léčba

RadioterapieRadioterapie RadiotermoterRadiotermoterapieapie

ArcangeliArcangeli 163163 38 %38 % 74 %74 %

OvergaardOvergaard 6262 34 %34 % 67 %67 %

KimKim 159159 33 %33 % 80 %80 %

KochegaroKochegarovv

161161 16 %16 % 63 %63 %

LindholmLindholm 7272 29 %29 % 39 %39 %

LiLi 124124 29 %29 % 54 %54 %

SeversonSeverson 7575 23 %23 % 61 %61 %

Další snímky Další snímky nejsou určeny pro nejsou určeny pro

slabé povahy!!!slabé povahy!!!

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav před zahájením léčbyStav před zahájením léčby

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav na konci léčbyStav na konci léčby

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav 2 měsíce po skončení léčbyStav 2 měsíce po skončení léčby

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav před zahájením léčbyStav před zahájením léčby

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav na konci léčbyStav na konci léčby

Příklad léčby pacientaPříklad léčby pacienta

Stav 2 měsíce po skončení léčbyStav 2 měsíce po skončení léčby

LiteraturaLiteratura Vrba, J. : Vrba, J. : Lékařské aplikace mikrovlnné technikyLékařské aplikace mikrovlnné techniky. .

Vydavatelství ČVUT, Praha 2003.Vydavatelství ČVUT, Praha 2003. Vrba, J. : Vrba, J. : Úvod do mikrovlnné technikyÚvod do mikrovlnné techniky. .

Vydavatelství ČVUT, Praha 2003.Vydavatelství ČVUT, Praha 2003. Dřížďal, T. : Dřížďal, T. : Návod na návrh vlnovodného aplikátoru pro Návod na návrh vlnovodného aplikátoru pro

lokální termoterapii v CST MW Studiulokální termoterapii v CST MW Studiu. . Semestrální práce, Praha 2005.Semestrální práce, Praha 2005.

Vrba, J.Vrba, J.; ; Lapeš, M. (1995): Lapeš, M. (1995): Mikrovlnné aplikátory pro Mikrovlnné aplikátory pro lékařské účelylékařské účely. Vydavatelství ČVUT, Praha.. Vydavatelství ČVUT, Praha.

http://www.rfprop.com/For_students/mit/mit.htmhttp://www.rfprop.com/For_students/mit/mit.htm http://www.pamf.org/radonc/http://www.pamf.org/radonc/ http://www.bsdmc.com/index.htmlhttp://www.bsdmc.com/index.html http://http://hyperthermiahyperthermia..mcmc..dukeduke..eduedu/index./index.htmhtm