Modélisation par éléments finis des phénomènes électromagnétiques en hyperthermie et optimisation des applicateurs. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Modeling of electromagnetic fields with finite elements in hyperthermia and optimization of the applicators

Modélisation par éléments finis des phénomènes électromagnétiques en hyperthermie et optimisation des applicateurs.

Résumé

Hyperthermia is a therapy used in the treatment of cancerous tumors. Hyperthermia increases the temperature of cancerous cells to therapeutic levels between 42 and 45 OC. This elevation of temperature is obtained by submitting locally the patient to a radiofrequency field for deep-seated tumors or to a microwave field for superficial tumors. In the aim to develop a treatment planning software, a 3D numerical model based on edge elements has been elaborated. This model allows calculating the Specific Absorption Rate (SAR) distribution in the patient during hyperthermia treatment. The Results obtained with the finite element model have been compared to experimental measurements performed on a phantom presenting equivalent electromagnetic characteristics than muscle tissues. This comparison realized at a frequency of 27.12 MHz shows a good agreement between both numerical and experimental results. An optimization procedure based on genetic algorithms of the SAR in the patient has been associated to the finite element model. The treatment planning software allows obtaining a better distribution of the SAR in the tumor. Two hyperthermia devices operating at 27.12 MHz and 1 10 MHz and the geometry of the patient stemming from computerized tomography scans have been modelized. The SAR distribution in the patient with these two hyperthermia devices has been optimized with the treatment planning software.
L'hyperthermie est une thérapie utilisée pour le traitement des tumeurs cancéreuses. Elle consiste à élever la température des cellules cancéreuses à des niveaux thérapeutiques compris entre 42 et 45 O C . Cette élévation de température est obtenue en soumettant localement le patient à un champ radiofréquence pour les tumeurs profondes ou micro-ondes pour les tumeurs superficielles.
Afin de développer un programme de planification du traitement, un modèle numérique 3D basé sur les éléments finis d'arête a été mis au point. Ce modèle permet de calculer la répartition du taux spécifique d'absorption (SAN dans le patient lors du traitement par hyperthermie. Les résultats obtenus à partir de ce modèle éléments finis ont été comparés à des mesures expérimentales réalisées sur un fantôme présentant des caractéristiques électromagnétiques équivalentes aux tissus musculaires. Cette comparaison effectuée à une fréquence de rayonnement égale à 27,12 MHz a montré une bonne cohérence entre les résultats obtenus numériquement et expérimentalement.
Une procédure d'optimisation par algorithme génétique du SAR dans le patient a été associée au modèle éléments finis. Le programme développé permet d'obtenir une meilleure répartition du SAR au niveau du volume tumoral. Deux dispositifs d'hyperthermie fonctionnant respectivement à 27,12 MHz et 110 MHz ont été modélisés ainsi que la géométrie du patient issue de coupes scanner. La distribution de SAR dans le patient a été optimisée pour ces deux dispositifs.
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Dates et versions

tel-00144536 , version 1 (03-05-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00144536 , version 1

Citer

Nicolas Siauve. Modélisation par éléments finis des phénomènes électromagnétiques en hyperthermie et optimisation des applicateurs.. Autre. Ecole Centrale de Lyon, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00144536⟩
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