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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이수열
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수29
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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국 문 초 록
본 논문에서는 자기공명영상 장치의 온도영상법과 고주파 전류 온열암 치료 기술을 접목하여 정밀하게 가열부위에 열을 전달하는 가열 법과 빠르고 정확한 온도를 측정하는 기술에 대해 연구 개발하였다.
자기공명 영상 장치와 교류자계를 이용한 자성나노입자 온열암치료 기술의 접목을 시도해 보았지만 자성나노입자가 자기공명영상 이미지에 영향을 미칠 뿐만 아니라 주자장에 의해 자기포화가 발생해 열의 효율이 급격히 낮아지는 것을 모의실험과 실제 실험을 통해서 증명하였다 [27].
온열암 치료기술은 자기공명영상 장치와 간섭현상이 없어야 하는데 고주파 전류 가열법은 주로 전기장을 지배적으로 이용하며 주파수가 다르기 때문에 두 시스템은 상호간 간섭현상이 없어 결합이 용이하다. 이는 정밀한 온도영상법을 활용하여 온도의 분포, 제어를 가능하게 한다. 하지만 단일 전극 고주파 전류 가열에서는 전극간 거리가 전극 크기에 비례해 커지게 되면 전극에 가까운 부분에서 높은 전류 밀도로 인해 높은 열 상승이 발생한다. 효율적인 열의 국지화 또한 이루지 못한다. 본 연구에서 제시한 다전극 고주파 가열 온열암 치료방법은 두 방향으로 전류를 교번하여 인가시켜 표면에서 발생하는 열을 감소시키고 열 전달체를 사용하여 가열부위에 열을 효율적으로 전달하였다 [30,31]. 실험은 두 방향으로 고주파를 가열할 수 있는 가열 시스템을 설계해 한 방향으로 전류를 인가할 때와 두 방향으로 전류를 인가할 때 자기공명 온도영상에서 나타나는 차이점을 비교해 보았다. 실험을 진행하기 전에는 FDTD (Finite-difference-time-domain)방법을 이용한 전자계 모의실험을 통해 전류밀도와 SAR(Specific absorption ratio)의 분포를 살펴보았고 이를 이용해 Pennes bioheat 방정식을 이용한 열해석 모의실험을 통해 실제 실험에서 발생하는 온도를 사전에 예측하고 그 분포를 살펴보았다.
이에 대한 실험 결과는 두 방향 고주파 전류를 교번하여 인가시킨 시스템은 한 방향으로 고주파를 인가하는 기존 방법에 비해 표면 열을 감소시키고 열 전달체는 특정 부위에 밀착하여 주변 부위에 비해 전기전도도가 높아 고주파 전류의 밀도를 향상시키고 그 경계면에서 높은 SAR를 유도한다. 이는 가열 부위에 대한 열 국지화를 효율적으로 형성시킨다. 본 연구는 열 전달체와 두 방향 고주파 전류 인가 방법을 채용하여 정밀하게 가열부위의 열 국지화를 이루고 자기공명영상 시스템의 온도영상법을 통해서 이를 관찰할 수 있게 한다. 이 기술은 암의 주된 치료 기법으로 온열암 치료기술이 채택될 수 있는 밑거름을 제공할 것으로 기대된다.
대표 단어: 다전극 고주파 가열, 열 전달체, 자기공명 영상 온도 영상법
김 기 수
경희대학교 생체의공학과
본 논문에서는 자기공명영상 장치의 온도영상법과 고주파 전류 온열암 치료 기술을 접목하여 정밀하게 가열부위에 열을 전달하는 가열 법과 빠르고 정확한 온도를 측정하는 기술에 대해 연구 개발하였다.
자기공명 영상 장치와 교류자계를 이용한 자성나노입자 온열암치료 기술의 접목을 시도해 보았지만 자성나노입자가 자기공명영상 이미지에 영향을 미칠 뿐만 아니라 주자장에 의해 자기포화가 발생해 열의 효율이 급격히 낮아지는 것을 모의실험과 실제 실험을 통해서 증명하였다 [27].
온열암 치료기술은 자기공명영상 장치와 간섭현상이 없어야 하는데 고주파 전류 가열법은 주로 전기장을 지배적으로 이용하며 주파수가 다르기 때문에 두 시스템은 상호간 간섭현상이 없어 결합이 용이하다. 이는 정밀한 온도영상법을 활용하여 온도의 분포, 제어를 가능하게 한다. 하지만 단일 전극 고주파 전류 가열에서는 전극간 거리가 전극 크기에 비례해 커지게 되면 전극에 가까운 부분에서 높은 전류 밀도로 인해 높은 열 상승이 발생한다. 효율적인 열의 국지화 또한 이루지 못한다. 본 연구에서 제시한 다전극 고주파 가열 온열암 치료방법은 두 방향으로 전류를 교번하여 인가시켜 표면에서 발생하는 열을 감소시키고 열 전달체를 사용하여 가열부위에 열을 효율적으로 전달하였다 [30,31]. 실험은 두 방향으로 고주파를 가열할 수 있는 가열 시스템을 설계해 한 방향으로 전류를 인가할 때와 두 방향으로 전류를 인가할 때 자기공명 온도영상에서 나타나는 차이점을 비교해 보았다. 실험을 진행하기 전에는 FDTD (Finite-difference-time-domain)방법을 이용한 전자계 모의실험을 통해 전류밀도와 SAR(Specific absorption ratio)의 분포를 살펴보았고 이를 이용해 Pennes bioheat 방정식을 이용한 열해석 모의실험을 통해 실제 실험에서 발생하는 온도를 사전에 예측하고 그 분포를 살펴보았다.
이에 대한 실험 결과는 두 방향 고주파 전류를 교번하여 인가시킨 시스템은 한 방향으로 고주파를 인가하는 기존 방법에 비해 표면 열을 감소시키고 열 전달체는 특정 부위에 밀착하여 주변 부위에 비해 전기전도도가 높아 고주파 전류의 밀도를 향상시키고 그 경계면에서 높은 SAR를 유도한다. 이는 가열 부위에 대한 열 국지화를 효율적으로 형성시킨다. 본 연구는 열 전달체와 두 방향 고주파 전류 인가 방법을 채용하여 정밀하게 가열부위의 열 국지화를 이루고 자기공명영상 시스템의 온도영상법을 통해서 이를 관찰할 수 있게 한다. 이 기술은 암의 주된 치료 기법으로 온열암 치료기술이 채택될 수 있는 밑거름을 제공할 것으로 기대된다.
대표 단어: 다전극 고주파 가열, 열 전달체, 자기공명 영상 온도 영상법
김 기 수
경희대학교 생체의공학과
목차
1. 서 론1.1 온열암 치료의 기술적 배경 및 현황1.1.1 온열암 치료 원리 11.1.2 온열암 치료 방법의 종류 21.2 자기공명 온도영상법 41.3 연구 목적1.3.1 해결하려는 과제 61.3.2 기술개발의 기대효과 82. 교류자계를 이용한 자성 나노입자 온열암 치료 방법2.1 교류자계를 이용한 자성 나노입자 가열법 92.2 자기공명영상 내에서 자성나노입자 가열법의 발열 평가 실험 123. 전자계 및 열해석 모의실험 224. 단일 전극 고주파 온열암 치료 방법4.1 고주파 전류 가열법 244.2 열 전달 물질을 이용한 고주파 전류 가열 법의 발열평가 실험4.2.1 열 전달 물질 제작과 인체 조직 모방 팬텀 274.2.2 전기적 물성 측정 실험 284.2.3 실험 방법 314.2.4 실험 결과 364.2.5 결 론 405. 다전극 고주파 온열암 치료 방법 및 장치5.1 인체 모방 팬텀 제작 425.2 다전극 고주파 온열암 치료 장치 설계5.2.1 다전극 고주파 온열암 치료 시스템 435.2.2 고주파 스위치 회로 455.2.3 임피던스 정합 회로 476. 다전극 고주파 온열암 치료 시스템 평가를 위한 실험 방법6.1 다전극 고주파 전류 가열 시스템에 관한 전자계 및 열해석 모의실험 486.2 실험 방법 506.3 위상보정 온도 영상법 527. 실험 결과7.1 전자계 및 열해석 모의실험 결과 557.2 고주파 전류 가열 실험 결과 568. 결론 및 토의 59참고 문헌 61국문 초록 65그림 목차 67표 목차 70
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