هایپرترمی اثرات بیولوژیکی گرما در درمان سرطان کامسول

هایپرترمی اثرات بیولوژیکی گرما در درمان سرطان CANCER کامسول را مطالعه می کنیم. 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 COMSOL Multiphysics مدل سازی کنیم.
درمان هایپرترمی برای درمان سرطان
در درمان 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، به منظور حذف کامل سلول های تومور بدون آسیب رساندن به بافت اطراف. 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 رسانش به اطراف الکترودها و در حجم محدود منتقل می شود، جایی که دما برای مدت معینی از 45 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد باقی می ماند.
زمان، سلول های تومور آسیب دیده است.

انجام پروژه کامسول هایپرترمی اثرات بیولوژیکی گرما در درمان سرطان کامسول

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.
تجزیه و تحلیل گذرا شامل رابط انتقال حرارت زیستی، رابط جریان های الکتریکی، و جفت مولتی فیزیک گرمایش الکترومغناطیسی است. با یک هندسه خاص بیمار، که در آن تومور توسط رگ‌های خونی و شریان‌های کبدی احاطه شده است، یک رویکرد چندفیزیکی مشابه به بهینه‌سازی موقعیت پروب و ورودی قدرت برای آسیب بافت کمک می‌کند.
شرایط، با وجود خنک کنندگی محیط اطراف.
مفاهیم کلیدی برای مدل‌سازی فرسایش بافت با فرکانس رادیویی را می‌توان در یک پست وبلاگ قبلی با جزئیات در مورد مدل‌سازی میدان الکتریکی به طور خاص یافت.
به عنوان مثال دیگر، بیایید درمان انعقادی مایکروویو را در نظر بگیریم، که در آن یک آنتن مایکروویو نازک با فرکانس 2.45 گیگاهرتز در تومور قرار می‌گیرد. این دستگاه از یک کابل کواکسیال نازک با شکاف حلقه ای شکل بر روی هادی بیرونی و اتصال کوتاه در نوک ساخته شده است. یک کاتتر پلاستیکی اطراف آنتن را احاطه کرده است. تصویر زیر پیش‌بینی عددی آسیب را با بهره‌گیری از تقارن چرخشی مدل نشان می‌دهد (با آنتنی که در سمت چپ دامنه دو بعدی محاسباتی نشان داده شده است).
این مدل از اولین مرحله مطالعه برای حل امواج الکترومغناطیسی، رابط 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. مطاله مقاله شبیه سازی سطوح فشار صوت گذرا آکوستیک کامسول در درک مطالب این پست کمک می کند.

انجام پروژه comsol درمان سرطان کامسول

دو مثال ارائه شده در بالا به محاسبه انتقال حرارت در بافت بیولوژیکی و تجزیه و تحلیل آسیب حرارتی متکی هستند. بیایید با جزئیات بیشتری ویژگی های مربوطه را برای اجرای چنین مدل هایی ارائه کنیم.
تجزیه و تحلیل انتقال حرارت در
بافت بیولوژیکی
معادله bioheat یک توصیف استاندارد از انتقال حرارت در بافت بیولوژیکی را به دنبال تقریب Pennes ارائه می دهد:
این معادله هدایت حرارتی و ذخیره گرما را در یک بافت زنده به حساب می‌آورد که به عنوان یک محیط جامد با چگالی، ظرفیت گرمایی و هدایت حرارتی مدل‌سازی می‌شود. این در ویژگی بافت بیولوژیکی رابط انتقال گرما با خواص حرارتی بافت جامد به عنوان ورودی کاربر از پیش تعریف شده است.
خنک‌سازی همرفتی پرفیوژن خون از طریق عبارت انتقال مدل‌سازی می‌شود که در آن تراکم خون، خون است.

ظرفیت گرمایی، و دمای خون است. سرعت پرفیوژن خون، که میزان خنک شدن را کنترل می کند، ممکن است به فضا، زمان، دما یا وضعیت سلامت بافت بستگی داشته باشد.
خواص حرارتی و جریان خون به عنوان ورودی کاربر در ویژگی فرعی Bioheat از ویژگی بافت بیولوژیکی موجود است، همانطور که در زیر نشان داده شده است.
منبع گرمای الکترومغناطیسی، به نوع دستگاه گرمایشی بستگی دارد. توسط کوپلینگ چندفیزیکی گرمایش الکترومغناطیسی اضافه شده است که تلفات سطح الکترومغناطیسی را نیز به حساب می آورد. بسته به اینکه کدام رابط فیزیک الکترومغناطیسی است، عبارات خاصی برای محاسبه می شوند