تحليل عددي گرمادرماني با استفاده از نانو ذرات، تحت تاثير ميدان مغناطيسي

Numerical investigation of nanoparticles hyperthermia under influence of alternating magnetic field

در اين تحقيق، بررسي عددي در خصوص اثر گرمادرماني (افزايش دماي بدن) با استفاده از نانوذرات مغناطيسي، جهت به دست آوردن دماي مطلوب در نقطه خاصي از تومور مدنظر قرار گرفته است. حل عددي براي حل مسيله انتقال گرماي زيستي در دو ناحيه بافت با هندسه كروي و نرخ پرفيوژن خون و متابوليسم بافت ارايه گرديده است. حل تحليلي، صحت حل عددي را نشان مي‌دهد و نتايج پژوهش را مورد تاييد قرار مي‌دهد. معادله انتقال حرارت زيستي براي پيش‌بيني افزايش دما با توجه به مشخصه‌هاي نانوذرات مغناطيسي، ميدان مغناطيسي و خصوصيات بافت به كار مي‌رود. نتايج نشان مي‌دهد كه قدرت ميدان مغناطيسي جريان متناوب فراهم آمده داراي كمترين اثر، كسر حجمي نانوذرات و فركانس ميدان مغناطيسي جريان متناوب داراي اثر متوسط و قطر نانوذرات داراي اثر حداكثري بر افزايش دما مي‌باشد. بين موادي كه در اين پژوهش بررسي شده‌اند، فريت پلاتينيوم داراي بيش‌ترين تاثير جهت گرمادرماني مي‌باشد.

A numerical study has been carried out in order to understand the heating effect of magnetic nanoparticles used in hyperthermia with the goal of producing a desired increase in temperature at a specific point of tumor location inside the muscle. In fact, a numerical scheme is proposed to solve the bio-heat transfer problem in a two-zone tissue in the context of a spherical geometry with blood perfusion and metabolism. The analytical solution reveals the numerical scheme accuracy and their correctness. Moreover, to predict the temperature increase in terms of characteristics of the magnetic nanoparticles, applied magnetic field and the tissue, Pennes bioheat equation is solved. Results show that the strength of applied alternative current (AC) magnetic field has a negligible effect; on the other hand, the volume fraction as well as the frequency of applied AC magnetic field has moderate effect and the diameter of the nanoparticles has the major effect on the rise in temperature . Among materials investigated in this study, FePt has the most significant effect on hyperthermia.