Calculation of the Coaxial-Slot Antenna Characteristics used for the Interstitial Microwave Hyperthermia Treatment

• Autorzy: Gas P. , Czosnowski J.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.03.39

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie charakterystyk współosiowej anteny ze szczeliną powietrzną używanej do leczenia śródmiąższową hipertermią mikrofalową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The coaxial-slot antennas are commonly used during the interstitial microwave hyperthermia treatment due to their simplicity and high efficiency of tissue heating. This article presents the numerical estimation of the antenna impedance, the reflection coefficient and antenna radiation patterns in near- and far-field as a function of frequency for the microwave antenna with a 50 Ω coaxial feed. Axial symmetry allows the modelling of this problem using TM electromagnetic wave coupled with the Pennes bioheat transfer equation. For the numerical implementation the finite element method has been used and the simulations have been carried out within the various tissues for the antenna operating frequency of 2.45 GHz.

PL

Anteny współosiowe ze szczeliną powietrzną są powszechnie stosowane w czasie leczenia śródmiąższową hipertermią mikrofalową ze względu na ich prostotę i wysoką efektywność w grzaniu tkanek. Niniejszy artykuł przedstawia numeryczne szacowanie impedancji anteny, współczynnika odbicia oraz charakterystyk promieniowania anteny w polu bliskim i dalekim, jako funkcje częstotliwości dla anteny mikrofalowej z 50 Ω zasilaniem koncentrycznym. Symetria osiowa pozwala na modelowanie problemu przy użyciu elektromagnetycznej fali TM sprzężonej z biologicznym równaniem przepływu ciepła Pennesa. Do realizacji numerycznej wykorzystano metodę elementów skończonych a symulacje przeprowadzono wewnątrz różnych tkanek dla częstotliwości pracy anteny 2.45 GHz.

Słowa kluczowe

EN

interstitial microwave hyperthermia; coaxial-slot antenna; antenna impedance; reflection coefficient; antenna radiation patterns

PL

hipertermia śródmiąższowa mikrofalowa; antena współosiowa ze szczeliną powietrzną; impedancja anteny; współczynnik odbicia; charakterystyka promieniowania anteny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 3
• Strony: 176--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Gas P.

• AGH University of Science and Technology, Department of Electrical and Power Engineering, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

autor

Czosnowski J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Electrical and Power Engineering, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

Bibliografia

• [1] Bieńkowsk i P., Cała P., Influence of metallic spectacle frame on SAR in the head of a mobile phone user, Przeglad Elektrotechniczny, Vol. 89 (2013), No. 12, 353-355.
• [2] Syrek P., Cieśla A., Skowron M., Wpływ położenia i budowy aplikatora eliptycznego stosowanego w magnetoterapii na rozrusznik serca, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 89 (2013), No. 12, 242-244.
• [3] Gas P., Transient Temperature Distribution inside Human Brain during Interstitial Microwave Hyperthermia, Przeglad Elektrotechniczny, Vol. 89 (2013), No. 3a, 274-276.
• [4] Gas P., Schmidt P., Impact of tissue parameters on temperature distribution in time-transient analysis of interstitial microwave hyperthermia, Przeglad Elektrotechniczny, Vol. 89 (2013), No. 2b, 295-298.
• [5] Sawicki B., Miaskowski A., Numerical model of magnetic fluid hyperthermia, Przeglad Elektrotechniczny, Vol. 89 (2013), No. 7, 86-88.
• [6] Balanis C.A., Modern Antenna Handbook, John Wiley & Sons (2008).
• [7] Bertram J.M, Yang D., Converse M.C., Webster J.G., Mahvi D.M., Antenna design for microwave hepatic ablation using an axisymmetric electromagnetic model, BioMedical Engineering OnLine, Vol. 5 (2006):15.
• [8] Gas P., Tissue Temperature Distributions for Different Frequencies derived from Interstitial Microwave Hyperthermia, Przeglad Elektrotechniczny, Vol. 88 (2012), No. 12b, 131-134.
• [9] Pennes H.H., Analysis of Tissue and Arterial Blood Temperatures in the Resting Human Forearm, J. Appl. Physiol., 1 (1998), No. 85, 5-34.
• [10] Misra D.K., Practical Electromagnetics: From Biomedical Sciences to Wireless Communication, John Wiley & Sons, Canada (2007).
• [11] Hasgall P.A., Neufeld E., Gosselin M.C., Klingenbck A., Kuster N., ITIS Database for thermal and electromagnetic parameters of biological tissues. Version 2.4, 2013, Available at: www.itis.ethz.ch/database.