Antenas Micro-Coaxiales de Doble Ranura y Doble Ranura con Recubrimiento Para Tratar Tumores Óseos: Modelado Teórico

Abstract

Resumen-El cáncer de hueso presenta un bajo nivel de morbilidad, pero alto de mortalidad, con predominancia en jóvenes. Los tratamientos más comúnmente usados son cirugía (amputación), radioterapia y quimioterapia; cuyos efectos secundarios afectan la calidad de vida de los pacientes. La termoterapia es una alternativa más amigable para tratar este tipo de tumores. La ablación térmica se refiere a inducir temperaturas de 60°C -100°C en el tejido tumoral y mantenerla por algunos minutos. Se propusieron y diseñaron dos antenas de microondas para tratar tumores óseos por ablación térmica; la de doble ranura y la de doble ranura con recubrimiento. Su comportamiento fue modelado por el método del elemento finito (COMSOL Multiphysics) permitiendo evaluar el efecto de diferentes escenarios. Las simulaciones electromagnéticas y térmicas ayudaron a predecir las áreas de mayor absorción de energía y calentamiento. Los resultados mostraron cambios en el patrón térmico de acuerdo al diseño de la antena y a las características del tratamiento. Los mejores resultados se obtuvieron con una ranura de 1mm a 1 cm de inserción. El SWR vario entre 4.04-2.01 para los modelos óseos y de 3.79-1.85 para los modelos multicapa.Palabras clave-Cáncer de hueso, antenas micro-coaxiales, ablación térmica, termoterapia, antena de doble slot, antena de doble slot y recubrimiento. I. INTRODUCCIÓN A.Tumores óseos El cáncer de hueso es un proceso descontrolado de crecimiento y propagación de células óseas que afecta comúnmente huesos largos como el fémur y la tibia. La Sociedad Americana del Cáncer estima que el 47% de los tumores óseos serán pronosticados mortales para 2017 [1]. Los tumores óseos primarios son los que comienzan en el tejido óseo y hay diferentes tipos: osteosarcomas, sarcoma de Ewing, condrosarcomas, etc. [2]. Según las estadísticas, la mayoría se diagnostican en jóvenes [3]. Aunque es un problema que afecta a la población mundial, pocos grupos de investigación se han enfocado en el estudio de nuevas técnicas para tratarlos. Los tratamientos más comunes son muy agresivos con el paciente. El principal es la cirugía, que normalmente se refiere a la amputación de la extremidad afectada. La quimioterapia y la radioterapia se utilizan con menos frecuencia. Estas presentan efectos secundarios, como náuseas, ulceraciones e incluso necrosis de los tejidos [4,5], disminuyendo la calidad de vida de los pacientes al afectar al organismo entero. Por lo tanto, es necesario proponer nuevos tratamientos que ayuden a erradicar el tumor y mantener la integridad del hueso. B. Ablación térmicaLa necesidad de tratamientos menos invasivos y más económicos, además de generar menos o ningún efecto secundario es evidente. Estos deben de lograr una mayor focalización para afectar únicamente al tumor. La termoterapia se basa en la elevación de la temperatura corporal de una región específica, durante un determinado período de tiempo, para lograr su erradicación o una destrucción sustancial [6]. Para generar un efecto terapéutico real, se requieren tempera...

Proceso de Optimización y Evaluación de una Antena Micro-coaxial para el Tratamiento de Tumores Óseos

“…Modelos electromagnéticos (EM) Los modelos EM son descritos por la tasa de absorción específica (SAR, por sus siglas en inglés), la cual representa la cantidad de energía electromagnética que absorbe el tejido [9]. El SAR está definido por (1) donde, representa la conductividad eléctrica (S/m), la densidad (kg/m 3 ) del tejido en tratamiento y E es el campo eléctrico generado por la antena.…”

“…donde, representa la densidad (Kg/m 3 ), c la capacidad calorífica (J/kg/K), k la conductividad térmica (W/m/K), T la temperatura de los tejidos (K), Q el calor generado por el metabolismo (W/m 3 ), SAR la tasa de absorción específica (W/kg), Cb la capacidad calorífica de la sangre (J/kg/K), W la perfusión sanguínea (kg/m 3 /s) y Tb la temperatura de la sangre (K). Esta ecuación describe el calentamiento de los tejidos a causa de su exposición al campo EM generado por las antenas [9]. La Tabla 2 describe las propiedades dieléctricas y térmicas de los tejidos incluidos en el estudio [9].…”

“…Esta ecuación describe el calentamiento de los tejidos a causa de su exposición al campo EM generado por las antenas [9]. La Tabla 2 describe las propiedades dieléctricas y térmicas de los tejidos incluidos en el estudio [9].…”