伊藤 公一

直径0.86mmの細い同軸ケーブルで作られた同軸スロットアンテナを用いて, 組織内加温用マイクロ波フェーズドアレー・ハイパーサーミアの可能性について検討した結果を述べる.同軸スロットアンテナとは, 同軸ケーブルの外導体にリング状スロット放射器を複数個備えたアンテナである.本論文においては, このような侵襲形フェーズドアレー用アンテナを用いた実験的評価を行い, 一本のアンテナについてのSAR分布, 加温分布および2本のアンテナを用いたフェーズド・アレー特性を調べ, 検討を加えている.実験はSAR分布については液体ファントム内での測定を, 加温分布についてはアンテナを寒天ファントムに突き刺してサーモグラフによる温度分布測定を行っている.結果は, この同軸スロットアンテナを用いた侵襲形フェーズドアレー技術が, アンテナの位相と振幅を制御することで, 周辺正常組織を過加温することなく大容量癌組織の加温を可能とする特性を備えていることを示唆した.

We investigated SAR (specific absorption rate) and temperature distributions produced by two different types of hexagonal array applicators. The array applicators were composed of coaxial-slot antennas used for microwave cancer therapy. One array applicator was made of 6 antennas which were placed at apexes of a hexagon. The other array consisted of 6 antennas at apexes and one at the center of the hexagon. The side of the hexagon was chosen to be 3 cm long. The 6-antenna array driven inphase at 430 MHz had a narrow region where the normalized SAR was more than 50%. This may cause a hot spot during hyperthermia treatments. The 7-antenna array driven in-phase provided wider and more uniform heating patterns. Temperature patterns calculated from the SAR patterns agreed well with experimental ones. Finally, we proposed 'heating volume' to evaluate the heating characteristics of the hexagonal arrays.

組織内加温法の一つとして有力視されているマイクロ波アンテナ刺入式の基礎について概説した.同軸線路との類推によってマイクロ波アンテナによる加温パターンの定性的把握を容易にし, 加温範囲に対する客観的評価方法の確立が重要であることを示した.マイクロ波アンテナでは, 組織内刺入長に依存せずアンテナ導体上の電流分布の範囲がアンテナの先端部分に限局され得ることが望ましく, そのための従来の工夫について, 工学的観点から説明を行った.また, アンテナの開発手順について概観するため, マイクロ波アンテナの一例として同軸スロットアンテナについて血流量を考慮した数値解析例を示し, 筋肉等価標準ファントムを用いたSAR推定実験について述べた.マイクロ波アンテナ刺入式においては, アンテナ・アプリケータ自体の開発に加え, 加温装置の特に電力分配システムが今後の重要な課題である.実用的なアンテナの開発には, 医療従事者と様々な分野の開発技術者らの密接な協力が不可決である.