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

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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．