腔道肿瘤微波热疗中有效治疗体积与冷却水温关系研究

肿瘤热疗可用活组织中的有效治疗深度ＥＴＤ（如： 定义为温度在４１～４５℃范围的距离）和有效治疗体积ＥＴＶ（定义为相应于有效治疗温度范围的体积）来衡量一次加热治疗的优劣及满意程度，但在实测时常难以实现。本文根据腔内水冷式微波偶极子辐射器近场辐射模型，求解生物介质热传导方程，运用数值计算方法得到水冷式腔道辐射器在等效组织模型中的稳态温度分布； 并对腔道肿瘤微波热疗时有效治疗体积与冷却水温关系进行仿真计算研究。结果表明：水冷可改善热区温度分布，使径向最高温度点由无水冷时贴近辐射器壁向组织深部迁移（本文示例当冷却水温Ｔｃ＝ １６℃时可达６ ｍ ｍ 以远）；径向治疗深度比无水冷时向组织内部扩展（上述冷却水温下可达３～４ ｍ ｍ 左右）； 相应的有效治疗体积则比无水冷时增加（上述条件下约为３９％ ）； 降低冷却水温（本文示例从１６℃降至１０℃）， 则相应的有效治疗深度又可向组织内部扩展； 有效治疗体积还可增加（约再增３３％ ）。由此引伸出在一次加热治疗时，若采取两步加热法， 即先用低功率、无水冷加热，后用高功率有循环水冷的加热程序，则总有效治疗体积可比完全无水冷时扩大１．２４ 倍（约增加４．３ ｃｍ ３）。

磁热耦合下不同注射方式对温度场的影响

磁流体热疗是具有生物相容性的磁性纳米流体注射到靶向肿瘤组织,通过施加交变磁场使注射区域升温达到杀死肿瘤组织目的。热疗期间的温度分布是磁热疗的关键因素,它直接影响了治疗效果。为分析不同注射方式对治疗效果的影响,采用有限元方法,建立磁热耦合模型,分析亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,讨论了不同电流大小对磁场强度以及温度分布的影响。为了提升治疗效果,分析了不同注射方式对温度分布的影响,并以有效治疗体积这一参数较好的量化了治疗效果。结果表明:亥姆霍兹线圈作为磁场发生装置产生的磁场均匀性较高,不均匀度偏差在1%以内,通入线圈的电流每增加1 A,磁场强度增加195.3 A/m;外加磁场条件相同,采用中心点注射时,组织内的温度最高为49.8℃,有效治疗体积最大为1156.4 mm^(3),效果最好;调节外加磁场,使组织内最高温度保持48℃时,采用多点注射时有效治疗体积最大为1530.7 mm^(3),治疗效果最好。因此,采用多点注射技术可以使治疗区域温度分布较为均匀,达到更好的治疗效果。