組織内微小領域における誘電特性の温度依存性測定

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650367
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 宮川 道夫 新潟大学, 工学部, 教授 (50239357)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 豊彦 新潟大学, 工学部, 助教授 (40126446)
• Keywords: 組織誘電特性 / 温度依存性 / 生体内計測 / 微小領域 / マイクロ波領域 / 同軸プローブ / 反射法 / 組織加熱

Research Abstract

同軸プローブと結んだ反射計測用ベクトルネットワークアナライザと加熱用の高周波源を同軸スイッチで切り替え、生体組織誘電特性の温度係数をin-vivo計測する手法を開発することが本研究の目標である。
(1)同軸プローブによる誘電特性測定領域の確認と温度センサ一体型同軸プローブの開発
前年度試作した同軸微小プローブ、および同軸平坦プローブの測定領域を実験的に評価先端部直径約7mmの半球状領域がその測定領域であることを確認した。また、同軸プローブ中心導体先端と外部導体に微小温度センサを埋め込み、内外導体間を結ぶリード線による電磁界の乱れを補正して先端部組織内の温度分布と誘電特性を測定できる、平担型の同軸プローブを開発した。
(2)温度係数測定・算出手法の開発と結果の妥当性検証
上記同軸のプローブを用いるとプローブ先端の中心と外部導体中の数点で温度計測が可能になる。電流が内外導体間の狭い領域に集中するため、点熱源と仮定した熱拡散方程式の解と実測温度は良く一致し、ガウス分布型の温度分布となる。従って、原理的には中心と周囲1点の温度測定値からプローブ下の組織内温度分布を推定できる。ただし、深さ方向の温度分布も横方向と比例した分布形となることを仮定する。三次元の温度分布が直視できる高分子ゲル製の生体モデルを用いて観測したプローブ直下の温度分布から、「誘電特性測定領域」を楕円の一部とみなした重み関数を温度分布に掛けて温度の重み付き平均値を求め、測定領域における平均温度分布とする。長軸と短軸の値は、標準ファントムの温度係数を以上の手順で求め、別の手法で精密測定した温度係数値と結果が一致するように決定する。以上の校正のあと、実際に既知の温度係数を持つ生体模擬物質で測定実験を行い、測定結果の妥当性を確認した。

Research Products

• [Publications] 宮川道夫: "組織誘電特性の温度係数-in vivo計測の試み" 日本ハイパーサーミア学会誌. 8. 229 (1992)
• [Publications] 宮川道夫: "組織誘電特性温度依存性のin vivo計測" 医用電子と生体工学. 31. 225 (1993)
• [Publications] 保科紳一郎,宮川道夫,高橋直樹,齊藤義明: "ファントムの電気特性の温度依存性" 電子情報通信学会信越支部大会講演論文集. 397-398 (1993)
• [Publications] 保科紳一郎,宮川道夫: "同軸プローブによるファントムの電気特性評価-温度係数の非破壊的計測の試み-" 電気学会計測研究会資料. IM-94-10. 71-76 (1993)
• [Publications] M.Miyakawa: "An attempt of in vivo measurement of temperature dependent complex permittivity of tissues" Proc.9th Annual Meet.Jpn.Soc.of Hyperthermic Oncol.(in press).