Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques
Ηyperthermia is a cancer treatment method that has been used for thousands of years. Hyperthermia is defined as the delivery of a desired and controlled form of heat to a disease site while protecting the surrounding healthy tissue from irreversible damage. As a cancer treatment, hyperthermia has s...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Γλώσσα: | English |
Έκδοση: |
2022
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16033 |
id |
nemertes-10889-16033 |
---|---|
record_format |
dspace |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Hyperthermia MRI hyperthermia Υπερθερμία |
spellingShingle |
Hyperthermia MRI hyperthermia Υπερθερμία Γιαννακάκη, Βασιλική Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
description |
Ηyperthermia is a cancer treatment method that has been used for thousands of years. Hyperthermia is defined as the delivery of a desired and controlled form of heat to a disease site while protecting the surrounding healthy tissue from irreversible damage.
As a cancer treatment, hyperthermia has sparked a lot of attention. In hyperthermia treatments, tumors are selectively heated to temperatures exceeding 40◦C, while healthy tissues are maintained below critical temperatures. Hyperthermia is a non-invasive therapeutic option that has been shown
to be quite effective in clinical treatment. However, the issue of temperature monitoring stifles its growth.
Magnetic resonance imaging is one of the methods under investigation for noninvasive thermometry (MRI). Thermometric image parameters based upon magnetic resonance relaxation times are taken into account. Relaxation times are temperature dependent. In comparison to invasive procedures, MRI-based temperature mapping techniques are safe and have been used to detect temperature changes in a number of applications.
Magnetic resonance imaging (MRI) is a versatile and powerful medical imaging technique that has been widely used in clinical practice. A major advantage of MRI over other imaging modalities, aside from its nonionizing radiation nature, is that it may produce superior and versatile soft tissue contrasts based on the intrinsic features of tissues. Three common contrast methods utilized in clinical applications are proton density–weighted contrast, T1−weighted contrast, and T2−weighted contrast.
During the experimental process we created hyperthermia states in four samples using microwave diathermy antenna. With the use of an MRI system we visualized and correlated the effects of hyperthermia.
The purpose of this work was twofold. The initial goal was to measure and quantify the T2 parameter as a function of temperature in mild hyperthermia, in order to control the T2 index as a way of measuring temperature changes during the hyperthermia process. The T2 parameter was measured for four different samples. The first three had electrical properties -and more specifically
electrical conductivity (EC)- that resembled various tissues at 37◦C. The first solution had conductivity which was resembling fat, the second had grey matter and the third a cerebrospinal fluid.
The fourth solution was a colony of human melanoma cancer cells.
Secondarily, conductivities of the four solutions were measured in a temperature range of 20◦C to 45◦C after the process of heating, in order to quantify conductivity C versus temperature T as well as the conductivity dependence of different heating processes, such as microwave diathermy and
heating induction. |
author2 |
Giannakaki, Vasiliki |
author_facet |
Giannakaki, Vasiliki Γιαννακάκη, Βασιλική |
author |
Γιαννακάκη, Βασιλική |
author_sort |
Γιαννακάκη, Βασιλική |
title |
Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
title_short |
Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
title_full |
Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
title_fullStr |
Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
title_full_unstemmed |
Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques |
title_sort |
temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative mri techniques |
publishDate |
2022 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/16033 |
work_keys_str_mv |
AT giannakakēbasilikē temperaturemeasurementsinmaterialswithdifferentconductivitiesusingmildmicrowavehyperthermiatechniquescorrelationofresultswithquantitativemritechniques AT giannakakēbasilikē metrēseisthermokrasiasmetechnikesēpiasyperthermiasmikrokymatōnseylikadiaphoretikēsagōgimotētassyschetisēapotelesmatōnmetechnikesposotikēsams |
_version_ |
1771297148572270592 |
spelling |
nemertes-10889-160332022-09-05T04:59:34Z Temperature measurements in materials with different conductivities using mild microwave hyperthermia techniques : correlation of results with quantitative MRI techniques Μετρήσεις θερμοκρασίας με τεχνικές ήπιας υπερθερμίας μικροκυμάτων σε υλικά διαφορετικής αγωγιμότητας : συσχέτιση αποτελεσμάτων με τεχνικές ποσοτικής ΑΜΣ Γιαννακάκη, Βασιλική Giannakaki, Vasiliki Hyperthermia MRI hyperthermia Υπερθερμία Ηyperthermia is a cancer treatment method that has been used for thousands of years. Hyperthermia is defined as the delivery of a desired and controlled form of heat to a disease site while protecting the surrounding healthy tissue from irreversible damage. As a cancer treatment, hyperthermia has sparked a lot of attention. In hyperthermia treatments, tumors are selectively heated to temperatures exceeding 40◦C, while healthy tissues are maintained below critical temperatures. Hyperthermia is a non-invasive therapeutic option that has been shown to be quite effective in clinical treatment. However, the issue of temperature monitoring stifles its growth. Magnetic resonance imaging is one of the methods under investigation for noninvasive thermometry (MRI). Thermometric image parameters based upon magnetic resonance relaxation times are taken into account. Relaxation times are temperature dependent. In comparison to invasive procedures, MRI-based temperature mapping techniques are safe and have been used to detect temperature changes in a number of applications. Magnetic resonance imaging (MRI) is a versatile and powerful medical imaging technique that has been widely used in clinical practice. A major advantage of MRI over other imaging modalities, aside from its nonionizing radiation nature, is that it may produce superior and versatile soft tissue contrasts based on the intrinsic features of tissues. Three common contrast methods utilized in clinical applications are proton density–weighted contrast, T1−weighted contrast, and T2−weighted contrast. During the experimental process we created hyperthermia states in four samples using microwave diathermy antenna. With the use of an MRI system we visualized and correlated the effects of hyperthermia. The purpose of this work was twofold. The initial goal was to measure and quantify the T2 parameter as a function of temperature in mild hyperthermia, in order to control the T2 index as a way of measuring temperature changes during the hyperthermia process. The T2 parameter was measured for four different samples. The first three had electrical properties -and more specifically electrical conductivity (EC)- that resembled various tissues at 37◦C. The first solution had conductivity which was resembling fat, the second had grey matter and the third a cerebrospinal fluid. The fourth solution was a colony of human melanoma cancer cells. Secondarily, conductivities of the four solutions were measured in a temperature range of 20◦C to 45◦C after the process of heating, in order to quantify conductivity C versus temperature T as well as the conductivity dependence of different heating processes, such as microwave diathermy and heating induction. Η υπερθερμία έχει προκαλέσει μεγάλη προσοχή ,καθώς είναι μια μη επεμβατική θεραπευτική τεχνική που έχει αποδειχθεί αρκετά αποτελεσματική στην κλινική θεραπεία. Ωστόσο, το θέμα της παρακολούθησης της θερμοκρασίας καταστέλει την ανάπτυξή του. Η μαγνητική τομογραφία είναι μία από τις υπό διερεύνηση μεθόδους για τη μη επεμβατική θερμομέτρηση (MRI). Οι χρόνοι μαγνητικής αποκατάστασης εξαρτώνται από την θερμοκρασία και μπορούν να ληφθούν υποψήν για τις θερμομετρικές παραμέτρους της εικόνας. Σε σύγκριση με τις επεμβατικές διαδικασίες, οι τεχνικές χαρτογράφησης θερμοκρασίας που βασίζονται σε μαγνητική τομογραφία είναι ασφαλείς και έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση μεταβολών θερμοκρασίας σε πολλές εφαρμογές. Η μαγνητική τομογραφία (MRI) είναι μια ευέλικτη και ισχυρή τεχνική ιατρικής απεικόνισης που χρησιμοποιηείτε ευρέως στην κλινική πράξη. ΄Ενα σημαντικό πλεονέκτημα της μαγνητικής τομογραφίας σε σχέση με άλλες μεθόδους απεικόνισης, εκτός από το ότι χρησιμοποιεί μη ιονίζουσα ακτινοβολία, είναι ότι μπορεί να παράγει εικόνες υψηλής αντιθέσης μαλακών ιστών με βάση τα εγγενή χαρακτηριστικά των ιστών. Τρεις συνήθεις μέθοδοι σκιαγραφικής αντίθεσης που χρησιμοποιούνται σε κλινικές εφαρμογές είναι η αντίθεση με έμφαση στην πυκνότητα πρωτονίων, η αντίθεση με έμφαση στην παράμετρο T1 και η αντίθεση με έμφαση στην παράμετρο T2. Κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας, κάνοντας χρήση κεραίας διαθερμίας μικροκυμάτων, δημιουργήσαμε καταστάσεις υπερθερμίας σε τέσσερα δείγματα, εκ των οποίων τα τρία (3) από αυτά ήταν διαλύματα Χλωριούχου Νατρίου (N aCl) που προσομοίαζαν ιστούς, ενώ το τελευταίο αποτελούσε καλλιέργεια καρκινικών κυττάρων μελανώματος. Με τη χρήση ενός συστήματος MRI απεικονίσαμε και συσχετίσαμε τα αποτελέσματα της υπερθερμίας που προκλήθηκαν. Ο σκοπός αυτής της εργασίας ήταν διττός. Αρχικός στόχος ήταν η μέτρηση και ποσοτικοποίηση της παραμέτρου T2 συναρτήσει της θερμοκρασίας σε καταστάσεις ήπιας υπερθερμίας, με σκοπό τον έλεγχο του δείκτη T2 σαν μέσο μέτρησης μεταβολών της θερμοκρασίας, κατά τη διάρκεια μίας διαδικασίας υπερθερμίας. Η μέτρηση του δείκτη T2 πραγματοποιήθηκε για τέσσερα διαφορετικά δείγματα εκ των οποίων τα πρώτα τρία είχαν ηλεκτρικές ιδιότητες και πιο συγκεκριμένα αγωγιμότητα που προσομοίαζαν διάφορους ιστούς σε θερμοκρασία 37◦C. Το πρώτο διάλυμα είχε αγωγιμότητα η οποία προσομοίαζε το λίπος, το δεύτερο προσομοίαζε φαιά ουσία εγκεφάλου και το τρίτο εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Το τέταρτο διάλυμα αποτελούσε καλλιέργεια καρκινικών κυττάρων μελανώματος. Σε δεύτερο χρόνο, μετρήθηκε η αγωγιμότητα των τεσσάρων διαλυμάτων σε εύρος θερμοκρασιών από 20 έως 40 βαθμούς Κελσίου, με σκοπό την ποσοτικοποίηση της αγωγημότητας C συναρτήσει της θερμοκρασίας T καθώς και τη μελέτη συμπεριφοράς της αγωγιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές θέρμανσης (επαφή και διαθερμία μικροκυμάτων). 2022-03-14T07:42:48Z 2022-03-14T07:42:48Z 2022-02-15 http://hdl.handle.net/10889/16033 en application/pdf |