Noninvasive temperature measurement by using electromagnetic waves in a cavity resonator

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25350580
• Research Institution: Hiroshima National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 大和田 寛 広島商船高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (80350726)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ハイパーサーミア / 非侵襲温度計測 / 空胴共振器

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，がんの温熱療法（ハイパーサーミア）の治療効果向上のため，治療時における体内の温度変化分布を画像化して計測する技術の開発である．
がん組織を43℃前後に加温して治療を行うハイパーサーミアにおいて，その加温効果（治療効果）を確認するためには，熱電対や光ファイバ等の温度プローブを生体内に刺入する必要がある．現在のところ，非侵襲に生体内の温度変化分布を計測する手法としては，MRIを利用した方法等があるが，計測装置が大掛かりになってしまうこと等の理由から，臨床応用に耐え得るような非侵襲温度計測法は実現されていない．本研究の目的は，誘電率の温度依存性と加温装置内の電磁界分布の特性を利用して，生体内の温度変化分布を非侵襲に画像化して計測する手法の開発である．これまでに数値解析等による検討から，電磁界分布を利用した電磁界位相分布の逆推定によって，温度変化分布画像が得られる可能性を示している．
本研究実施計画は，温度変化分布再構成画像の高精度化，および実験的検討で使用するための空胴共振器や計測システムの設計・試作に関する検討等である．このうち温度変化分布の高精度化については，三次元有限差分時間領域法を用いた数値解析によって，画像再構成に必要な解析パラメータに関する検討等を実施した．検討の結果，従来利用していた電磁界分布の位相情報に替えて振幅情報を利用して再構成することによって，再構成画像をより高精度化できる可能性を示した．すなわち，より明瞭な温度分布画像が得られ，目標である空間分解能1cmの実現の可能性を示した．本研究計画に記載してある計測システムの設計・試作等の検討までには至らなかったが，今後の実験的検討に必要となる重要な知見を得ることができた．今後これらの検討で得られた知見を基に，今後の実験的検討に必要な温度変化分布解析システムの設計・試作に関する検討を行う予定である．