HYPERTHERMIA FOR BREAST CANCER TREATMENT USING A SLOTTED MICROSTRIP PATCH ANTENNA ARRAY

Shehata, Rana M; Badawi, Mohamed I.; Ismail, Nour Eldin

doi:10.21608/auej.2021.207671

HYPERTHERMIA FOR BREAST CANCER TREATMENT USING A SLOTTED MICROSTRIP PATCH ANTENNA ARRAY

Document Type : Original Article

Authors

¹ Electrical Engineering Department, Alexandria Institute of Engineering and Technology (AIET), Alexandria, Egypt.

² Department of Medical Equipment Technology, Faculty of Applied Health Sciences Technology, Pharos University, Alexandria, EGYPT.

³ Electrical Department, Faculty of Engineering, Alexandria University, Alexandria, EGYPT.

10.21608/auej.2021.207671

Abstract

The main objective of this paper is to investigate the potential of using an inset‐fed rectangular slot microstrip patch antenna (MSA) array applicator operating at 2.45 GHz for hyperthermia treatment. Microwave hyperthermia is considered as an effective method for the treatment of breast cancer. The challenge in hyperthermia is to damage and kill the cancerous tissue by raising its temperature above 42 C without exposing healthy tissue to excessive temperature elevations. The thermal energy is coupled onto the breast tissue through eight MSAs array applicator that transmits microwave energy. The 3D numerical model consists of an eight MSA array elements irradiating breast tissue with tumor is constructed using Computer Simulation Technology (CST) Studio 2019 software. The results obtained shows that the proposed system is capable of steering the array beam to tumor locations by changing the phase and the feeding current distribution of antenna array elements to achieve a precise hyperthermia to the cancerous tissues and minimal injury to normal tissues

تهدف هذه الرساله إلى التحقق من إمکانية استخدام مجموعة من عناصر الهوائيات الميکروشريطية (MSA) مستطيلة الشکل ذات فتحات تعمل في نطاق الترددات الميکروموجية عند تردد 2.45 جيجاهرتز لعلاج سرطان الثدي بارتفاع درجة الحرارة باستخدام برنامج محاکاة.حيث يتم تعرض الأنسجة السرطانية لدرجات حرارة عالية (فوق 42 درجة مئوية) دون تعرض الأنسجة السليمة.عادة ما يکون سرطان الثدي عبارة عن أورام سطحية أي أنها تنمو بالقرب من سطح الجلد، لذلک يعتبر علاج ارتفاع الحرارة الموضعي (local hyperthermia treatment ) من العلاجات المستخدمة لرفع درجة حرارة أنسجة الثدي السرطانية.حيث يتم إنتاج الحرارة من خلال اقتران الطاقة الکهرومغناطيسية داخل الجسم المنبعثة من الهوائيات (MSA) . يتم أجراء هذا البحث باستخدام برنامج محاکاةComputer Simulation Technology (CST) Studio 2019 software لنمذجة وتحليل نظام علاج الثدي بارتفاع درجة الحرارة باستخدام الموجات الکهرومغناطيسية عن طريق مصفوفة من الهوائيات (MSA) بناءً على طريقة العناصر المحدودة ((FEM. أظهرت النتائج المستخرجة من برنامج المحاکاة على قدرة مصفوفة هوائيات MSAعلى ترکيز الطاقة الحرارية على ورم صغير قطره 12 ملم مما يؤکد من إمکانية تطبيقها کأداة في العلاج بارتفاع درجة الحرارة. إلى جانب ذلک ، فإن النطام المقترح قادر على توجيه حزمة الموجات الميکروموجية إلى مواقع مختلفة في الثدي عن طريق تغيير مقدار تغذية وزاوية کل عنصر من عناصر المصفوفة.

Keywords