Microwave ablation system design for cancer applications
Kanser uygulamaları için mikrodalga ablasyon sistemi tasarımı
- Tez No: 811580
- Danışmanlar: PROF. DR. ADNAN KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 260
Özet
Bu doktora tezi, çeşitli kanser tedavilerinde güç aktarım verimliliğini ve etkisini artırmak için foster olmayan devreleri (NFC) ve bir mikrodalga güç amplifikatörünü (PA) içeren bir mikrodalga ablasyon (MWA) sisteminin tasarımına odaklanmaktadır. Çalışma, MWA uygulayıcılarını, PA ve foster olmayan yapıları ilk bölümlerde bağımsız olarak kapsamlı bir şekilde incelemekte, ardından bu fenomenler arasındaki ilişkiyi önermekte, analitik olarak göstermekte ve deneysel olarak doğrulamaktadır. Bu bağlantı, minimal invaziv yaklaşımlar yoluyla kanser tedavisi için umut verici bir perspektif sunmakta ve öngörülebilir tasarımlarla sonuçlanmaktadır. Özellikle, amplifikatörün empedansını ayarlamak, kayıpları telafi etmek ve yeni uygulamalarda kararlı çalışmayı sağlamak ve böylece verimli tedavi protokollerini kolaylaştırmak için aktif bir empedans eşleştirme devresi tasarlanmıştır. Bu araştırma öncelikle Endüstriyel, Bilimsel ve Tıbbi (ISM) bandında 2.45 GHz frekansında çalışan verimli bir mikrodalga aplikatörün geliştirilmesine odaklanmaktadır. Amaç doku tarifi, in vitro, ex vivo ve in vivo çalışma üzerinden tümörlerin yüzeyinde 60 °C'yi aşan bir sıcaklık artışı elde etmektir. Çoklu aplikatörlerin kullanımına ilişkin araştırma, bunun daha büyük bir ablasyon bölgesi ve daha yüksek homojenliğe yol açtığını ve daha büyük tümör lezyonlarının tedavisi için daha uygun olduğunu göstermiştir. Ayrıca, PA ve NFC bağlantısı MWA sisteminin gereksinimlerini çıkış gücü, kazanç ve güç katma verimliliği için sırasıyla % 319, % 33 ve % 225 oranında iyileştirmiştir. Çalışma, darbeli elektromanyetik alan (PEMF) ile desteklenen MWA, meme kanseri hücrelerinde artan apoptoz oranları ile hücre çoğalmasında yaklaşık % 40'lık önemli bir azalmaya neden olduğunu göstermektedir. Deneyin sonuçları, önerilen MWA sisteminin etkinliğini doğrulayan sağlam kanıtlar sunmakta ve tümör tedavisi için özel bir cihaz olma potansiyelini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This doctoral thesis focuses on the design of a microwave ablation (MWA) system that incorporates Non-Foster Circuits (NFC) and a microwave power amplifier (PA) to enhance power transfer efficiency and profit in various cancer treatments. The study extensively examines the MWA applicators, PA and NFC structures independently in the initial sections, followed by proposing, analytically demonstrating, and experimentally verifying association between these phenomena. This interconnection presents a promising perspective for cancer therapy through minimally invasive approaches and resulting in predictable designs. Notably, an active impedance matching circuit is devised to adjust the amplifier's impedance, compensating for losses and enabling stable operation in novel applications, thereby facilitating efficient treatment protocols. The present investigation primarily concentrates on the development of a novel microwave applicator operating at 2.45 GHz within the Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band. The aim is to attain a temperature rise exceeding 60 °C on the tumor surfaces throught tissue recipe, in vitro, ex vivo and in vivo study. The investigation into the utilization of multiple applicators reveals that it leads to a larger ablation zone and higher homogeneity, making it more suitable for treating larger tumor lesions. Furthermore, PA and NFC connection improve the MWA system requirements about 319 %, 33 % and 225 % for output power, gain and power added efficiency, respectively. The study proves that MWA supplemented with pulsed electromagnetic field (PEMF), induces a significant reduction in cell proliferation of nearly 40 % with heightened apoptosis rates in breast cancer cells. The outcomes of the experiment provide robust evidence affirming the benefit of the suggested MWA system indicating its potential to become a dedicated device for tumor treatment.
Benzer Tezler
- Mikrodalga ablasyon sisteminde NiTi malzeme tabanlı biyoımplant anten tasarımı ve uygulamaları
Design and applications of NiTi material based bioimplant antenna in microwave ablation system
AHMET RİFAT GÖRGÜN
Doktora
Türkçe
2019
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
PROF. DR. ADNAN KAYA
- Mikrodalga ablasyon sistem uygulamaları için mikroişlemci tabanlı sıcaklık sensörü ile RF prop tasarımı
RF probe design with microprocessor based temperature sensor for mi̇crowave ablation system application
CANER MURAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERİH PALANDÖKEN
- Mikrodalga ablasyonu tekniğinde kullanılabilecek düşük maliyetli geniş band portatif antenli mikrodalga sistem tasarımı, gerçeklenmesi ve uygulaması
Design, realizaton, and application of a broad band, low cost portable antenna-microwave system which can be used in microwave ablation technique
ONUR ARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
DOÇ. DR. ADNAN KAYA
- Ultra-wideband microwave ablation applicators
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA AŞILI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMississippi State UniversityBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ERDEM TOPSAKAL
- Antenna design for microwave ablation
Mikrodalga ablasyon için anten tasarımı
ŞEYMA KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FULYA ÇALLIALP