Hypertermie

Alexandr MEGELA

Václav LOUDA

Hypertermie Ohřev tkání na teploty 39°C (nízkoteplotní)

Nebo v intervalu 41 – 45°C (vysokoteplotní)

1. Použití

2. Biologické principy hypertermie

3. Léčba hypertermií

4. Interakce elmag.pole a biolog.tkáně

5. Termometrie

6. Vlnovodné aplikátory

7. Testování aplikátorů a biologické tkáně

8. Klinické studie

9. Závěr

Použití

Recidiva nádoru (byly-li vyčerpány možnosti radioterapie) Nádory s průměrem větším než 2 cm Radioresistentní nádory Předoperační zmenšení objemu nádoru Dětská onkologie

Biologické principy hypertermie

Rakovinná tkáň - spotřeba více energie a živin - vznik nových krevních kapilár (chaotická struktura) – neschopnost reakce na vyšší teploty

Biologické principy hypertermie

Zvýšení teploty – kolaps krevního řečiště nádoru :– Špatný odvod tepla– Nedostatek kyslíku a živin – Zvýšená acidita

Hypertermie ničí zejména zakyselené rak.buňky (rozrušuje cytoskelet,plazmatickou membránu,jádro,narušuje stabilitu buněčných proteinů)

Léčba hypertermiíTERMORADIOTERAPIE

U nádorů s průměrem větším než 2 cm – špatné krevní zásobení s následujícími důsledky:

• Kyselost• Tendence k metastázám• Nedostatek kyslíkových radikálů – odolnost proti

ionizujícímu záření (radioresistence)

Nízkoteplotní hypertermií : zvýšíme průtok krve do tkáně – více kyslíku …

Termoradioterapie Ionizující záření ničí DNA rakovinné buňky, ohřev

zabraňuje jejímu obnovení Fáze dělení buňky a jejich náchylnost k

jednotlivým typům léčby:• G1 … buňka roste, připravuje se na dělení (odolná proti

zvýšené teplotě)• S … zdvojnásobuje se obsah DNA (odolné proti

radioterapii, nejvyšší citlivost na teplotu)• G2 … druhá růstová fáze (citlivost na teplotu)• M … rozdělení buňky ( citlivost na teplotu je malá)

Termochemoterapie

Zvýšením průtoku krve dojde k větší absorpci účinných látek

Látky podávané ve speciálních kapslích (liposomy) se uvolňují působením hypertermie až v nádoru – omezení negativních vlivů

(perfusion)

Vedlejší účinky termoterapie Slabost Bolest Zvracení Závratě Snížení počtu krvinek Popáleniny,puchýře Zhoršení ostatních nemocí Neplodnost Nežádoucí zvýšené vstřebávání léků

Interakce elmag.pole a tkáně

Maxwellova rovnice :

EjjEjrotH )`(`)(

).1`(``` tgjj

tgδ… ztrátový činitel,vzniká díky zpoždění vektoru polarizace za vektorem intenzity vnějšího el. pole

Termometrie

Invazivní Termočlánek Termistor Optický senzor

Komplikace při měření kovovými čidly Elmag. pole je ohřívá Čidla ovlivňují rozložení elmag. pole Díky tepel.vodivosti zkreslení měřené teploty v daném místě

Obrana : čidla zavedena kolmo k vektoru E Generátor energie je střídavě vypínán a zapínán- vyrovnání teplot

Termometrie Neinvazivní

Nukleární magnetická rezonance Mikrovlnná radiometrie

Každé těleso vyzařuje do svého okolí energii(Planckův vyzařovací zákon)Maximum energie v infračervené oblasti, v mikrovlnné oblasti musíme snímaný

šumový signál hodně zesílit tzn. Mikrovlnný radiometr musí obsahovat vf zesilovač, detektor a nf filtr

Radiometr nastavený na určité kmitočtové pásmo měří teplotu v určité hloubce pod povrchem

f(GHz) d(cm)

8,00 0,30,43 2,00,10 3-4

Vlnovodné aplikátoryVýhody:

- nejmenší ztráty přenášené energie

- přenos největšího výkonu

- široké přenášené pásmo

- zcela potlačené vyzařování elmag.energie Požadavky na aplikátor :

- dobrá distribuce energie

- impedančí přizpůsobení (vodní bolus)

- potlačení povrchových a rozptýlených vln

- minimální interference s termometrickými prvky

Typy aplikátorůPro lokální léčbu

- Vlnovodný aplikátor

teploty 42 – 45°C,

pracovní frekvence 434 MHz

průměr 15 cm

hloubka vniku 3 cm

Typy aplikátorů - intersticiální – invazivní, problém s umístěním antén

-intrakavitární – umístěny v dutinách (vagína, děloha, močová trubice, jícen,hyperplasie prostaty…)

Typy aplikátorůPro regionální léčbu:

Kolem 42 °C

Delší doba ohřevu

Soustava lokálních aplikátorů – složitější výpočty

Typy aplikátorů Pro celotělovou léčbu

do 40°C

rakovina s metastázami

nejnáročnější z hlediska přípravy,průběhu a

vyhodnocení

výzkum možného použití pro léčbu AIDS

Vlhká atmosféra zabraňující pocení a ztrátě energie

Potřebnou teplotu dosáhneme během

60-90min.

Nevhodné pro lidi s kovoými implanty nebo kardiostimulátory

Testování aplikátorů a modelování biologické tkáně

Musíme uvažovat :

- permitivita tkáně , el.a tepel.vodivost tkáně

- měrné teplo

-vliv krevního řečiště

- prostorové rozložení biolog tkáně

Tkáň modelujeme pomocí tzv.fantomu

Svalovou tkáň nejlépe vystihuje roztok:

60% … solný roztok

22,5% … cukr

17,5% … superstuff

Dále můžeme použít např. : agar, olej, mouka, med

Soustava pro 3D měření rozložení SAR

SAR(specific absorption rate) – výkon absorbovaný v jednom kilogramu tkáně

Bezpečná hranice = 4 W/kg (hygienická norma 10x menší)

Klinické studie v ČR Studie 1985 – 1990 63 osob (primární nádory 11,zbytek

recidivy nebo metastatické nádory) Výsledky :

Úplná odezva 52,4%

Částečná odezva 31,7%

Bez odezvy 15,9%

Výsledky zahraničních studií – podobný charakter

Závěr

Výsledky studií se jeví jako uspokojivé, přesto však je hypertermie stále ve stádiu dalšího výzkumu.

Většinou je používána jako doplňková léčba k radioterapii a chemoterapii, jejichž účinky zlepšuje.

Zvyšuje procento přežití a kvalitu života pacientů

Jako každá léčba má i hypertermie svá rizika a vedlejší účinky

Seznam použité literatury

Vrba Jan : Lékařské aplikace mikrovlnné

techniky(skriptum ČVUT, Praha 2003) www.bsdmc.com The Lancet Oncology

(www.oncology.thelancet.com)