可変周波数電磁波発振装置の開発による生体インピーダンスマッチング手法の構築

开发变频电磁波振荡装置构建生物阻抗匹配方法

• 批准号: 13J05622
• 负责人: 山崎 望
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05622/
• 关键词: 手術支援; ラジオ波焼灼療法; 肺内部空気量; 電気インピーダンス; 熱伝導率; 電気伝導率; 空隙率; 温度分布; ラジオ波灼療法; 肺; 加熱量制御

本研究課題では，肺癌へ発振する電磁波の周波数と生体臓器の電気的インピーダンスの関係性の取得及びモデル化を目的とする．そして上記の関係性を肺内部の空気量と関連付け，肺内部空気量の変動に併せて，肺癌へ発振する電磁波の周波数を制御し，癌加熱量手法の構築を提案する．本研究成果により，従来以上に効率良く肺癌の焼灼を可能とすることを本研究の意義とする．RFAでの熱伝導問題で重要な要素となる，熱伝導率及び電気伝導率という二つの重要な物性値に関して肺内部の空気量変動に対し，肺密度及び空隙率という二つのパラメータを用いることで評価を実施した．ここでの空隙率とは，肺内部の空気と肺実質部分の体積比率を表す多孔質媒体のパラメータとする．結果として，肺密度が減少するに伴い，熱伝導率は線形的な減少傾向を示した．また空隙率が増加するに伴い，熱伝導率は線形的に減少することを確認し，多孔質の理論モデルと高い相関で一致することを確認した．肺の電気特性の測定周波数領域は10[Hz]から1000[kHz]であり，特にラジオ波が対象とする470[kHz]付近について注力しモデル化を実施した．結果として，肺密度が減少するに伴い，電気インピーダンスの直流抵抗成分は増加傾向にあるが，肺密度が300[kg/m3]付近を境にして非線形的に増加する傾向を示した．また空隙率依存性についても同様な傾向にあり，空隙率0.7を境として，空隙率増加に伴い非線形的に電気インピーダンスの直流抵抗成分は増加した．470[kHz]における電気インピーダンスの値から各肺密度における電気伝導率を算出しモデル化した．以上のモデル値を用いて，RFA焼灼時の電極針近傍の温度分布の実測値と解析値の比較評価を虚脱肺と膨張肺で実施した．結果として，電気インピーダンス値が1000[Ω]が超えるまでは，実測値と解析値は比較的良好に一致した．

The purpose of this study is to obtain the relationship between the frequency of electromagnetic waves and the electrical characteristics of biological devices in lung cancer. In addition, the relationship between the amount of air in the lung and the relationship between the amount of air in the lung, the variation of the amount of air in the lung, the control of the frequency of electromagnetic waves generated by lung cancer, and the construction of cancer heating methods are proposed. The results of this study indicate that RFA is an important factor in thermal conductivity, thermal conductivity and electrical conductivity, and important physical properties related to the variation of air volume in the lung, lung density and void fraction. The void fraction of the air in the lungs and the volume ratio of the solid fraction of the lungs represent the porosity of the porous media. As a result, lung density decreases, and thermal conductivity decreases linearly. The porosity increases, the thermal conductivity decreases linearly, and the theoretical porosity increases. The frequency range of the measured electrical characteristics of the lung is from 10[Hz] to 1000[kHz], especially for the frequency range of the corresponding image to 470[kHz]. The results showed that the lung density decreased, and the DC resistance component of the lung density increased. Voidage dependency tends to vary from 0.7 to 0.470 [kHz] with increasing voidage, increasing non-linear electrical conductivity and DC resistance components, calculating electrical conductivity for each lung density. The temperature distribution near the electrode needle during RFA cauterization was measured and analyzed. The results show that the electric field value is 1000[Ω] and the measured value is in good agreement with the analytical value.

项目成果

Real-Time Temperature Control System Based on the Finite Element Method for Liver Radiofrequency Ablation: Effect of the Time Interval on Control

基于有限元法的肝脏射频消融实时温度控制系统：时间间隔对控制的影响

• 作者: Yosuke Isobe;HirokiWatanabe;Nozomu Yamazaki;XiaoWei Lu;Yo Kobayashi;TomoyukiMiyashita;Makoto Hashizume;and Masakatsu G. Fujie
• 通讯作者: and Masakatsu G. Fujie