مدلسازي ليزردرماني بافت كبد با در نظر گرفتن اثر ذوب چربي

مدلسازي ليزردرماني بافت كبد با در نظر گرفتن اثر ذوب چربي

در اين مقاله، مدل رياضي كاملي براي تحليل حرارتي بافت كبد در گرمادرماني سرطان كبد به وسيله ليزر (LITT) ارايه شده است. در مدل ارايه شده، براي اولين بار از روش تحليلي تقريب انتشار به منظور مدلسازي تشعشعي بافت استفاده شده است. مدلسازي انتقال حرارت در بافت زنده با استفاده از مدل پنس و با لحاظ كردن اثر تغييرات ضرايب حرارتي و ضريب تراوش خون با دما انجام شده، همچنين اثر ذوب چربي بر توزيع دما به‌وسيله روش انتالپي در نظر گرفته شده است. در اين محاسبات، بافت تومور به شكل كره‌اي در ميان بافت سالم در نظر گرفته شده است. در نهايت با حل معادلات غير خطي حاصل با استفاده از روش عددي حجم محدود، توزيع دما در بافت طي گرمادرماني در زمان هاي مختلف محاسبه شده است. مقايسه نتايج حاصل با نتايج به دست آمده از طريق آزمايش حاكي از دقت قابل قبول محاسبات است. به‌علاوه با استفاده از نتايج حاصل، اثر پارامترهاي مختلف نظير مشخصات ليزر و تغييرات ضرايب اپتيكي بر محدوده اثرگذاري ليزر بررسي شده است. نتايج حاصل مي‌تواند راهگشاي پزشكان در يافتن يك روند LITT بدون خطر براي از بين بردن بافت سرطاني بدون آسيب رساندن به بافت سالم باشد.

In this paper a comprehensive mathematical model for thermal analysis of liver tissue in thermotherapy of liver cancer by laser is presented. In the present model the diffusion approximation analytical method for radiative heat transfer modeling of heat transfer process in the tissue is used for the first time. Heat transfer modeling in the biological tissue is carried out using Penes model taking into account the influence of thermal and blood perfusion coefficient fluctuations due to temperature changes as well as the effect of lipid melting on temperature distribution through enthalpy method is taken into account. In the present study the tumor is considered as a sphere with thermo-physical properties different with those of healthy tissue. Finally, the obtained non-linear equations are solved using the numerical finite volume method. Temperature distribution at several instants during the thermotherapy is calculated. The comparison of the calculated results with those of experimental results indicate a good agreement between the results. Furthermore, the effects of different parameters such as laser specifications and optic coefficient changes (through proper photopherin injection) on laser-affected area are studied using the present analytical method. These results can help the specialists in order to come upon a safe LITT method for destruction of cancerous tissues without harming the healthy ones.