Проведение локальной гипертермии
Для проведения локальной гипертермии с более точным соблюдением температурных параметров в тканях создана СВЧ-установка, работающая по принципу обратной связи. Она предназначена для нагрева поверхностных тканей с контролем их температуры 37 — 45°С.
Применение автоматической системы управления замкнутого типа с использованием информации о величине отклонения регулируемой величины от заданного значения позволяет поддерживать температуру биообъекта с точностью ± 0,5°С на любом необходимом уровне от 37 до 45°С. Общий вид установки и блок-схема приведены на рисунках.
Блок-схема генератора СВЧ
Блок-схема генератора СВЧ с автоматическим устройством. 1 — датчик температуры; 2 — задатчик необходимого уровня температуры; 3 — блок усилителя; 4 — температурный блок индикации; 5 — частотно-импульсный преобразователь; 6 — двоичный реверсивный счетчик; 7 — цифроаналоговый преобразователь; 8 — компаратор; 9 — генератор пилообразного напряжения; 10 — синхронизатор; 11 — блок управления тиристорами; 12 — источник питания СВЧ-генератора; 13 — магнетрон; 14 — облучатель; 15 — цифровой счетчик времени; 16 — микровольтметр (В2 — 15); 17 — блок ключей.
Общий вид установки
Общий вид установки для проведения локальной СВЧ-гипертермии
с автоматическим поддержанием заданной температуры
в тканях.
В качестве генератора СВЧ-колебаний использован двуханодный магнетрон с постоянным магнитным полем и рабочими частотами 2415 и 2348 МГц. Питание магнетрона осуществляется от выпрямителя, собранного по двухполупериодной схеме с тиристорным регулятором выходного напряжения, обладающим большим коэффициентом усиления по мощности. Такая схема дает возможность плавно регулировать в широких пределах выходную мощность генератора.
Кроме того, предусмотрена дискретная (в четыре ступени) регулировка мощности путем изменения напряжения вторичной секционированной обмотки высоковольтного трансформатора, питающего выпрямитель магнетрона. Тиристорно-трансформаторная система регулировки позволяет изменять выходную мощность СВЧ-колебаний от 5 до 200 Вт.
Система управления выходной мощностью генератора включает два режима регулирования: ручной и автоматический. Ручной метод осуществляется оператором, который управляет работой генератора при помощи двух ручек, выведенных на переднюю панель. В автоматическом режиме температура биообъекта поддерживается за счет плавного изменения выходной мощности генератора в соответствии с сигналами датчика, введенного в нагреваемые ткани. В качестве датчика температуры используется медьконстантановая термопара.
Один из спаев этой термопары находится в зоне, подвергаемой нагреванию, другой — в термостатированной при 0°С температуре среды. Опорное напряжение в измерительной схеме сравнения устанавливается равным электродвижущей силе, возникающей вследствие эффекта Зеебека в применяемой термопаре при температуре, до которой должен быть нагрет объект. Это обеспечивает высокую точность выхода схемы на работу в заданном режиме.
Аналоговая информация, полученная от измерительных элементов, преобразуется и логически перерабатывается с помощью специализированных электронно-вычислительных блоков. Выработанный управляющий сигнал подается на исполнительную тиристорную схему и корректирует фазу включения напряжения, питающего магнетрон, согласуя излучаемую им мощность с разницей между заданной и достигнутой температурой нагреваемой зоны.
Пороговый уровень срабатывания логических схем не превышает 8 — 10~6В, что обеспечивает поддержание температуры биообъекта с хорошей точностью. Для удобства проведения сеанса гипертермии в установке предусмотрен цифровой счетчик времени работы генератора.
С целью обеспечения безопасности проведения процедуры в аппарат включено устройство автоматического (аварийного) выключения СВЧ-мощности при достижении критической температуры биообъекта (45°С), оно срабатывает также при нарушении нормальной работы какого-либо звена аппарата.
СВЧ-установка с автоматическим поддержанием заданной температуры в тканях испытана в экспериментах на собаках. Во всех опытах заданную температуру достигали в течение 10 мин при подаваемой СВЧ-мощности 30 — 80 Вт, в последующем заданная температура поддерживалась автоматически.
Дополнительный контроль температуры в тканях бедра проводили с помощью термодатчика электротермометра. Показания обоих термодатчиков были идентичны. Эти опыты показали высокую эффективность работы установки для автоматического поддержания заданной температуры в зоне облучения.
В клинике описанная установка применена в 268 сеансах локальной гипертермии при комплексном лечении 29 онкологических больных.
«Применение гипертермии и гипергликемии при лечении
злокачественных опухолей», Н.Н.Александров,
Н.Е.Савченко, С.З.Фрадкин, Э.А.Жаврид
