Vivaldi UWB applicator design for local microwave hyperthermia treatment

Mikrovlnná hypertermie je relativně nová metoda, zabývající se léčbou rakoviny. Její výsledky na klinických studiích jsou velmi dobré. Probíhá množství studií, které se zabývají prostředky pro aplikaci mikrovlnné hypertermie. Cílem mé práce je navrhnout anténu Vivaldiho typu, která bude použitelná jako aplikátor této metody. Návrh byl proveden v matematickém simulátoru. Pomocí studií prováděných na modelu byla jeho geometrie postupně upravována za účelem dosažení co nejlepších výsledků. Výsledná geometrie byla následně použita ke konstrukci reálného modelu. U něj byl v laboratoři pomocí spektrálního analyzátoru proměřen koeficient odrazu. V poslední části byla provedena aplikace mikrovlnné hypertermie na fantom biologické tkáně za použití vytvořeného aplikátoru a výsledek byl nafocen termokamerou. Koeficientodrazu se u matematického modelu pro využitelné frekvence pohyboval od ?9 dB do ?16,5 dB.Proměření zkosntruovaného modelu dosáhlo ještě lepších výsledků koeficientu odrazu, než matematický model, konkrétně jeho rozmezí na použitelných frekvencích bylo od ?9 dB do ?19 dB. Rozložení tepla při zahřívání fantomu přibližně odpovídalo matematickému modelu. Teoretické i praktické pokusy ukázaly, že vyzařovací vlastnosti testovaného modelu jsou velmi dobré. Jak směrovost vyzařování, tak koeficient odrazu. Moje práce prokázala použitelnost Vivaldiho antény jako aplikátoru pro mikrovlnnou hypertermii.Microwave hyperthermia is a relatively new method aiming at a cancer treatment. Its results, within the clinical studies, are very good. There is a great amount of studies focusing on the means for microwave hyperthermia application. The goal of the thesis is to propose a Vivaldi, possible to be used as an applicator of this method. The proposal was designed on the mathematical simulator. Using the studies performed on this model, its geometry was gradually modified in order to gain the best results possible. The resulting geometry was subsequently used to construct a real model, on which, in the laboratory, a reflection coefficient was measured using a spectrum analyzer. The last part of the thesis contains a conduction of a microwave hyperthermia application on a phantom of a biological tissue by the means of the created applicator. the result was captured by the infra red camera. The reflection coefficient was ranging, by the mathematical model for the applicable frequencies, from -9 dB to -16,5 The measurements in the constructed model reached even better results of the reflection coefficient than the mathematical model, particularly its range regarding the applicable frequencies was from -9 dB to -19 dB. The heat distribution within the warming-up of the phantom approximately corresponded with the mathematical model. The theoretical and practical experiments showed that the radiation features of the tested model are very good, as for both the radiation and reflection coefficient. The thesis has proved the applicability of the Vivaldi antenna as an applicator for the microwave hyperthermia