بهينه سـازي انتقـال حرارت در بـافت زنده با فرض محيـط متخلخل و عدم تعـادل حرارتي بين خون و بافت در روش حرارت درماني

كارشناسي ارشد

هايپرترميا به صورت كلي به معناي افزايش دماي بدن به بيش از ميزان طبيعي آن است. دماي بالاي بدن به طور معمول باعث بيماري مي شود، مثل تب و يا شوك گرمايي، اما افزايش كنترل شده‌ي دما در بعضي از موارد براي درمان بيماري‌ها به ويژه سرطان به كار مي‌رود. گرما درماني، فرآيندي شامل افزايش دماي بافت هاي حاوي تومور معمولا تا بيش از 42 درجه سانتي گراد است و هدف آن از بين بردن سلول هاي سرطاني است. اين فرآيند درماني به طور معمول با ساير روش هاي درمان سرطان مثل پرتودرماني و شيمي درماني همراه مي شود. عدم توزيع حرارت در تمامي سلول‌هاي توموري، ناكافي بودن مقدار گرماي توليدي و نيز تيمار حرارتي ناخواسته سلول‌هاي سالم، مهم ترين چالش هاي روش هاي فعلي هايپرترميا است. بر اساس معادلات انرژي كه در اين پايان نامه به نگرش عدم تعـادل بين بافت و خون (دو معـادله اي) توجه شده است، ابتدا صحت سنجي در يك مدل ساده بر اساس تحقيقات مشابه انجام شده است كه نشانگر تطابق بسيار خوب نتايج شبيه سازي ها هست. در مرحله بعدي با در نظر گرفتن نمونه اي از تومور، شماتيكي از آن را در مدل سازي استفاده كرده و به ارائه يك روند بهينه سازي با استفاده از روش نلدرميد پرداخته شده است. در بهينه سازي انجام شده هدف مينيمم سازي تابع هدفي است كه هم زمـان ماكزيمم افـزايش دمـا در درون تومور و مينيمم افـزايش دمـا بر روي سطح تومور را تضمين كند، بكار گرفته شده است. به طوري كه دماي سطح تومور از 43 درجه سانتي گراد بيشتر نشود و در عين حال دماي مركز تومور بيشينه مقدار ممكن باشد. براي اين منظور تابعي به نام SAR را تعريف كرده كه مي تواند بهينه ترين توان حرارتي و شعاع تزريق را براي هر سرعت جـريان خـون و تخلخلي بيابد. براي نمونه در اين تحقيق سرعت جـريان خون cm/s 4/3 و تخلخل 005/0 را مورد برسي قرار داديم و نتايج حاصله را صحت سنجي كرديم. طبق نتايج به دست آمده مـقدار بهينه ي توان حرارتي MW 861/3 و شعـاع نفوذ ذرات نـانو مغـناظيس mm 537/0 در حالت پايا به دست آمد.

192589

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر مهدي نويدبخش