بررسي عددي گرمادرماني تومور تحت تاثير دامنه متغير ميدان مغناطيسي در تزريق چند مكاني

Numerical study of tumor hyperthermia under influence of variable strength of applied magnetic field in multi injection site

توسعه مدل هاي رياضي براي توصيف رفتار گرمايي بافت هاي زنده در شرايط معمولي يا فرآيند گرمادرماني از اهميت روز افزونـي برخـوردار است. به همين دليـل، تهيـه يـك مـدل گرمـايي كامـل بـراي تعيـين تأثيرعوامل مختلف روي توزيع دماي بافت ضروري خواهد بود. در اين پژوهش، بررسي عددي در خصوص اثر گرمادرماني (افزايش دماي بدن) با استفاده از نانوذره مغناطيسي در تزريق چند مكاني و در شرايط متغير ميدان مغناطيسي، جهت بدست آوردن دماي مطلوب در نقطه خاصي از تومور مد نظر قرار گرفته است. حل عددي براي حل مسئله انتقال گرماي زيستي در دو ناحيه بافت با هندسه كروي و نرخ پرفيوژن خون و متابوليسم بافت ارائه گرديده است. معادله انتقال حرارت زيستي براي پيش بيني افزايش دما با توجه به مشخصه نانوذره مغناطيسي فريت پلاتينيوم، ميدان مغناطيسي و خصوصيات بافت به كار مي رود. نتايج نشان مي دهد كه قدرت ميدان مغناطيسي جريان متناوب فراهم آمده داراي كمترين اثر، كسرحجمي نانوذرات و فركانس ميدان مغناطيسي جريان متناوب داراي اثر متوسط و قطر نانوذرات داراي اثر حداكثري بر افزايش دما مي باشد.

Development of mathematical models to describe the thermal behavior of living tissues in normal conditions or hyperthermia process is becoming increasingly important. Therefore, providing a complete thermal model of the temperature distribution of tissue will be necessary to determine various factors. Numerical study has been carried out in order to understand the heating effect of magnetic nanoparticles in multi injection site and in the variable magnetic field 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 two-zone tissue in the context of spherical geometry with blood perfusion and metabolism. Moreover, to predict the temperature increase in terms of characteristics of the magnetic nanoparticles, applied magnetic field and the tissue, Pennes bio-heat equation is solved. Results show that the strength of applied alternative current (AC) magnetic field has 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.