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

基本信息

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

项目摘要

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．

该研究项目的目的是获得并模拟肺癌振荡的电磁波频率与活器官电阻抗之间的关系。然后，我们将上述关系与肺内空气量联系起来，根据肺内空气量的变化来控制向肺癌振荡的电磁波的频率，并提出构建癌症加热量方法。这项研究的意义在于，这项研究的结果将能够比以往更有效地消融肺癌。我们通过使用肺密度和孔隙率这两个参数来处理肺内空气体积波动，并针对 RFA 中热传导问题的两个重要物理属性值热导率和电导率进行了评估。这里，孔隙率是多孔介质的参数，表示肺内空气与肺实质的体积比。结果，随着肺密度的降低，热导率呈现线性下降趋势。还证实了导热系数随着孔隙率的增加而线性下降，并证实与理论多孔模型存在高度相关性。肺部电特性的测量频率范围为 10[Hz] 至 1000[kHz]，我们的建模重点是 470[kHz] 左右的频率，这是无线电波的目标。结果，随着肺密度降低，电阻抗的直流电阻成分趋于增加，但当肺密度达到300[kg/m3]左右时，呈现非线性增加趋势。在孔隙率依赖性方面也观察到类似的趋势，电阻抗的直流电阻分量随着孔隙率的增加而非线性增加，从孔隙率 0.7 开始。根据 470[kHz] 的电阻抗值计算并建模每个肺密度下的电导率。利用上述模型值，我们对塌陷和膨胀的肺部进行 RFA 消融时电极针附近温度分布的测量值和分析值进行了对比评估。结果，测量值和分析值匹配得比较好，直到电阻抗值超过1000[Ω]。