Tahribatsız hipertermi için yakın alan bölgesel odaklama yöntemi
Near field regional focusing method for nondestructive hyperthermia
Yazar: MEHMET ÜNAL
Danışman: PROF. DR. AHMET SERDAR TÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde radyo frekans ve mikrodalga tümör hipertermisi, kanser tedavisinde yeni yöntemlerden biridir. Hipertermi, tümör tedavisinde perkütan (ciltten bir iğne şekilli anten ile tümör içerisine kadar girilerek), laparaskopik (kapalı ameliyat) ya da açık ameliyat yöntemleri ile yapılmaktadır. Perkütan tedavide görüntüleme eşliğinde (genellikle ultrason ya da tomografi ile) organ içerisindeki tümör lokalize edilerek mikrodalga anten tümöre yerleştirilir ve yüksek ısı oluşumu ile canlı dokuda hasar oluşur. 50°C üzeri sıcaklık oluşturulduğunda dokuda geri dönüşümsüz hasar gerçekleşir. Yerleştirilen anten tümör dokusunun ölümüne neden olurken komşu kritik dokularda hasar oluşmamasına çalışılır. Hipertermi yöntemleri karaciğer, böbrek, akciğer, kemik tümör tedavilerinde kullanılmaktadır. Ancak perkütan veya ameliyat ile açık olarak yapılan hipertermi tedavilerinde girişimsel işleme bağlı kanama, enfeksiyon, komşu organlarda hasar gibi bir takım ciddi komplikasyon riskleri bulunmaktadır. Bu nedenle, vücut dışından (tahribatsız) hedef tümör bölgesine odaklanan mikrodalga ile yapılabilecek hipertermi operasyonunda söz konusu komplikasyon riskleri çok daha az olabileceği gibi perkütan olarak ulaşılamayan bazı bölgeler de tedavi edilebilecektir. Bu çalışmada, anten dizilerinin yakın alan örüntüleri kullanılarak kanserli dokularının ısıtılması ve bu suretle vücudun normal dokularına zarar vermeden tahribatsız tedavisi amaçlanmaktadır. İlk olarak, vücut yüzeyine yerleştirilmiş horn anten dizisinin yakın alan ışıma örüntüsü hızlı ve güvenilir bir yöntem olan Analitik Regülarizasyon Metodu (ARM) vasıtasıyla elde edilmiştir. Yakın alan örüntüleri optimizasyon algoritmaları kullanılarak sadece hedeflenen tümörlü bölgeye odaklanmıştır. Bu sayede, tümörlü dokuların organın sağlıklı kısımlarına zarar vermeden ısıtılarak yok edilmesi sağlanabilecektir.

Abstract:
Nowadays, radio frequency and microwave hyperthermia treatment of cancer is one of the new methods. Hyperthermia is done by the methods of percutaneous tumor treatment (by entering in the tumor with a needle-shaped antenna from the skin), laparoscopy (closed surgery) or open surgery. In image guided percutaneous treatment (usually with ultrasound or CT) by localizing the tumor in the organ, a microwave antenna is placed in the tumor and with the formation of high temperature damage occurs in living tissue. If 50°C temperature is generated, irreversible tissue damage occurs. While the antenna in the tumor causing the death of the tissue, it is intended not to cause damage to adjacent critical tissues. Hyperthermia methods are used in liver, kidney, lung, and bone tumor treatments. However, in the hyperthermia treatment by percutaneous or open surgery, there are risks of serious complications such as interventional procedure-related bleeding, infection, and damage to adjacent organs. Therefore, from outside of the body (non-destructive) hyperthermia treatment by focusing microwaves to the target tumor area may have much less risks of complications and possibility of treatment of some areas cannot be reached percutaneously. In this study, it is aimed to use near-field patterns of antenna arrays for non-destructive treatment by heating of cancerous tissues of the body without damaging normal tissues. Initially, near-field radiation pattern of the horn antenna array placed on the body surface has been obtained with a fast and reliable method of Analytical Regularization Method (ARM). Then, near-field patterns have been focused on the tumor using of optimization algorithms. In this manner, heat destruction of tumor tissue can be achieved without damaging the healthy parts of the organ.