شبیه سازی انتقال حرارت بافت کامسول

شبیه سازی انتقال حرارت بافت کامسول انکولوژی هایپرترمی اثرات بیولوژیکی گرما در درمان سرطان را مطالعه می کند. هدف، پیشنهاد درمان‌های غیرتهاجمی با تکیه بر دستگاه‌هایی مانند آنتن‌های نازک مایکروویو یا پروب‌های فرکانس رادیویی است که مستقیماً از طریق پوست بیمار در تومور وارد می‌شوند. شبیه‌سازی عددی آسیب حرارتی ناشی از گرمایش الکترومغناطیسی بافت بیولوژیکی به بهینه‌سازی تنظیمات بالینی کمک می‌کند. بیایید ببینیم که چگونه این فرآیند را با نرم افزار  مدل سازی کنیم.

آموزش کامسول درمان هایپرترمی برای درمان سرطان

در درمان های هایپرترمی، قدرت و موقعیت مکانی دستگاه منبع حرارت الکترومغناطیسی باید بسته به خونرسانی خون و خواص حرارتی و الکتریکی بافت های سالم و نکروز شده تنظیم شود تا سلول های تومور به طور کامل بدون آسیب به بافت اطراف حذف شوند. بهینه سازی مجموعه بالینی به درک خوبی از پدیده های فیزیکی درگیر در فرآیند متکی است.

نمونه‌ای از فرسایش تومور کبدی با استفاده از گرمایش با فرکانس رادیویی را در نظر بگیرید. این کاوشگر که از یک تروکار و چهار بازوی الکترود ساخته شده است، به داخل تومور وارد می شود. جریان الکتریکی از پروب عبور می کند و میدان الکتریکی در بافت ایجاد می کند و در نتیجه یک منبع گرما به دلیل گرمایش مقاومتی ایجاد می شود. تروکار عایق الکتریکی است، بنابراین منبع گرما در مجاورت بازوهای الکترود قرار دارد. گرما از طریق رسانایی به اطراف الکترودها منتقل می شود و در حجم محدود، جایی که دما برای مدت معینی بالای 45 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد باقی می ماند، سلول های تومور آسیب می بینند.

تصویر زیر پیش بینی عددی آسیب حرارتی (حجم سبز) را با حل توزیع پتانسیل الکتریکی و دما در یک نمایش شماتیک از یک کبد به عنوان یک استوانه نشان می دهد. یک شرایط T = 37 درجه سانتیگراد در مرز بیرونی سیلندر و روی استوانه عمودی نازک که برای یک رگ خونی ایستاده است اعمال می شود. پتانسیل الکتریکی 22 ولت بر روی سطوح الکترود اعمال می شود. مدل از اولین مرحله مطالعه برای حل امواج الکترومغناطیسی، واسط دامنه فرکانس استفاده می کند. سپس عبارت گرمایش مقاومتی از طریق جفت چندفیزیکی گرمایش الکترومغناطیسی به مسئله حرارتی گذرا منتقل می شود. یک مرحله مطالعه وابسته به زمان که شامل رابط انتقال حرارت زیستی است، تغییر دما در طول زمان و آسیب حرارتی ناشی از آن را محاسبه می‌کند.

دو مثال ارائه شده در بالا به محاسبه انتقال حرارت در بافت بیولوژیکی و تجزیه و تحلیل آسیب حرارتی متکی هستند. بیایید ویژگی های مربوطه موجود در COMSOL Multiphysics را با جزئیات بیشتری برای اجرای چنین مدل هایی ارائه کنیم.

تجزیه و تحلیل انتقال حرارت در بافت بیولوژیکی حسابداری آسیب حرارتی بافت بیولوژیکی
بافت زنده می تواند در شرایط دمایی خاص بمیرد یا برای همیشه آسیب ببیند. برای هدف این پست وبلاگ، اجازه دهید فقط فرآیندهای هایپرترمی را در نظر بگیریم. فرآیندهای برودتی ممکن است با تعریف معیارهای مشابه شامل دماهای پایین مدل‌سازی شوند.

در فرآیندهای هایپرترمی، آسیب یا زمانی که از دمای بالا بحرانی فراتر رود (معمولاً در حال جوش) یا زمانی که انرژی حرارتی بیش از حد جذب می شود، رخ می دهد.

به همین ترتیب، ویژگی فرعی آسیب حرارتی، که در زیر ویژگی بافت بیولوژیکی یافت می‌شود، شامل دو مدل تبدیل است: آستانه دما و سینتیک آرنیوس.

آموزش comsol مدل آستانه دما

مدل آستانه دما یک نابرابری یکپارچه ساده از مدت زمانی است که بافت بالاتر از یک دمای خاص بوده است. پارامترهای تعریف شده توسط کاربر شامل دمای آسیب، زمان آسیب و دمای نکروز است. پیش بینی کسر آسیب بافت
در هر دو مدل، کسر آسیب، از میزان آسیب بافتی استنتاج می شود. برای مدل آستانه دما، یا به عنوان حداقل بین و 1 در نظر گرفته می شود، یا اگر دما از دمای نکروز بیشتر یا از آن فراتر رفته باشد، روی 1 تنظیم می شود. مشخص کردن ویژگی های مواد برای بافت آسیب دیده و مدیریت منبع حرارت آسیب و میتوانید جهت مطالعه و بررسی مقاله شبیه سازی خوردگی و حفاظت کاتدی با کامسول در پست قبلی اقدام کنید.

آموزش comsol شبیه سازی انتقال حرارت بافت کامسول

آسیب بافت ناشی از هایپرترمی با تغییر خواص مواد بافت بیولوژیکی و با ارائه منبع گرمای نهان به سیستم، اثر بازخوردی بر انتقال حرارت دارد.

با انتخاب چک باکس تعیین خواص مختلف مواد برای بافت آسیب دیده در ویژگی Thermal Damage، تأثیر آسیب بافتی بر ظرفیت گرمایی مؤثر و هدایت حرارتی در معادله گرمای زیستی را در نظر می گیرید. به طور خاص، هدایت حرارتی خوانده می شود.