Focalizzazione di potenza elettromagnetica e temperatura su regioni tumorali di phantom realistici in trattamenti di ipertermia a microonde = Electromagnetic power and temperature focusing on tumor regions of realistic phantoms in microwave hyperthermia treatments

L'ipertermia a microonde è un trattamento clinico che utilizza antenne singole o schiere di antenne per innalzare la temperatura dei tessuti di interesse fino all’intervallo 40-44°C. È utilizzato nella cura dei tumori in combinazione con altri trattamenti, solitamente con radioterapia e chemioterapia. Tale associazione consente infatti di ottenere un potenziamento dell'efficacia terapeutica, permettendo di ridurre le dosi di farmaci chemioterapici e di radiazioni, con sensibile diminuzione degli effetti collaterali e senza aumento di tossicità per i tessuti sani circostanti. Nei trattamenti di ipertermia, l’ottenimento di un buon risultato è strettamente legato alla capacità di limitare l’innalzamento della temperatura alla regione tumorale, minimizzando il rischio di surriscaldamenti nei tessuti sani circostanti; a tal fine, è fondamentale scegliere il tipo di applicatore più appropriato. Per il trattamento dei tumori interni, si utilizzano solitamente schiere di antenne, con alimentazioni ottimizzate tramite opportuni software di simulazione. Per fare questo, è necessario acquisire scansioni CT o MRI del paziente nella posizione del trattamento, procedere alla creazione di un modello numerico 3D segmentato, risolvere le equazioni di Maxwell e applicare opportuni algoritmi che permettono di focalizzare la radiazione elettromagnetica sul tumore. Il lavoro presentato in questa tesi comprende: la costruzione e l’analisi di un applicatore per ipertermia a microonde nel software di simulazione Sim4Life, costituito da una schiera circolare di 8 antenne patch che operano coerentemente alla frequenza di 434 MHz; l’ottimizzazione delle alimentazioni della schiera al fine di focalizzare la potenza depositata (SAR) su tumori collocati in un phantom semplice (collo cilindrico modellizzato a strati) e in un phantom realistico (donna adulta di 26 anni); l’analisi delle mappe di temperatura corrispondenti ai profili di SAR ottimizzati, ottenute risolvendo l’equazione biotermica di Pennes in Sim4Life, tenendo conto dello scambio termico tra i diversi tessuti e dell’effetto della perfusione sanguigna.