БЛИННИКОВ А. А., ФАДЕЕВ А. М.
Научный руководитель – С. М. ПОЛОЗОВ, к. ф.-м. н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
СИСТЕМА ПИТАНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ
Для гипертермии онкологических заболеваний ведется разработка фазированного массива излучателей [1]. В данной статье обсуждается система питания диполей.
Региональная гипертермия — это вид термотерапии, основанный на контролируемом, временном повышении температуры тела, отдельного органа или части органа, пораженного патологическим процессом. При гипертермии температура опухоли обычно повышается до 42-44°C. Для гипертермии глубоко расположенных новообразований предложено использовать фазированный массив дипольных излучателей, который окружает тело пациента. Массивы аппликаторов с различными фазами, частотами, амплитудами волн и с различными ориентациями в пространстве дают больше возможностей для контроля картины нагрева во время сеанса гипертермии.[2]
Данная работа посвящена созданию системы каскадного усиления и управления фазой для питания прототипа установки региональной гипертермии. Для проведения испытаний прототипа установки с использованием тканеэквивалентных фантомов решено использовать массив, состоящий из двух излучателей, поскольку даже от двух излучателей можно получить интерференционную картину распределения полей, а при отставании одного сигнала от другого по фазе можно показать смещение пика интерференционной картины в ту или иную сторону.
Технические требования к разрабатываемой системе следующие:
1. Выходная мощность не менее 60 Вт на канал;
2. Фаза сигнала на каждом из каналов должна плавно регулироваться с шириной диапазона 180о;
3. Рабочий диапазон частот 145-155 МГц.
Для обеспечения приведенных требований был разработан усилительный каскад и делитель мощности Уилкинсона. Для осуществления управления фазой сигнала было решено использовать фазовращатели, управляемые напряжением Mini-circuits JSPHS-150. Моделирование было проведено с помощью программ CST STUDIO SUITE и Advanced Design System 2013. Для моделирования работы всей системы были созданы эквивалентные модели как пассивных, так и активных компонентов, основанные на данных, предоставленных производителями. Проведена оптимизация согласующих цепей с целью добиться максимального КПД в рабочей полосе частот. Характеристики, полученные моделированием в рабочей полосе частот: выходная мощность на нагрузку 50 Ом не менее 72 Вт, ширина диапазона регулировки фазы сигнала не менее 236о. По результатам компьютерного моделирования изготовлены реальные платы, общий вид которых представлен на Рисунке 1.
Рис. 1. Общий вид плат системы питания установки для региональной гипертермии.
В работе был разработан и промоделирован усилительный каскад для двухканальной фазированной антенной решетки с возможностью плавной регулировки разности фаз каналов. Изготовлены схемы прототипа установки для региональной гипертермии. Далее планируется провести испытания установки на тканеэквивалентных фантомах.
Список литературы
1. S. M. Polozov, A. M. Fadeev, V. N. Belyaev, E. A. Perelstein. Cylindrical Phased Dipoles Array for Hyperthermia of Deep-Situated Tumors // Proc. of RUPAC2012, p. 521-523.
2. , Применение электроники в медицине и биологии. Электронная техника. Сер. СВЧ – техника. 1993. № 1(455). С. 67-76
