بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله به مطالعه درمان تومور مغزی به وسیله ترکیب روشهای فوتودینامیک درمانی و مغناطیس درمانی میپردازد. در این روش، داروهای حساس به نور توسط پرتو لیزر فعال میشوند که در نتیجه ی آن اکسیژن منفرد 1O2 تولید میشود. لازم به ذکر است که اکسیژن منفرد، عامل از بین برنده سلولهای سرطانی میباشد. بعلاوه، در این مقاله اثر افزودن میدان مغناطیسی در فرآیند لیزر درمانی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که اعمال میدان مغناطیسی به همراه تابشدهی لیزر، منجر به حلالیت بیشتر اکسیژن در خون انسان میشود. همچنین، نتایج شبیهسازی ریاضی گویای این مطلب است که این روش، یک روش موثر، مقرون به صرفه و سریع برای بهبود عملکرد فوتودینامک درمانی میباشد.
کلید واژه: فوتودینامیک درمانی، میدان مغناطیسی، لیزر.
-1 مقدمه
اغلب تومورهای مغزی به وسیله سلولهای بدخیم موجود در مغز به وجود میآیند که این بیماری بسیار مهلک بوده و سلولهای عصبی را ویران میکند . این سلولها از دسته سلولهای خود بزرگ شونده و چندتایی میباشند . برای درمان سرطان، روشهای گوناگونی از جمله جراحی، شیمیدرمانی، پرتودرمانی و فوتودینامیک درمانی وجود دارد. فوتودینامیک درمانی یک روش موثر درمان با بهره-گیری از لیزر در بهبود بیماریهای سرطانی از جمله سرطان مغز میباشد. درمان به شیوه فوتودینامیکی در مقایسه با شیمی درمانی و پرتودرمانی، به دلیل عوارض جانبی کمتر، گزیده تر میباشد. لازم به ذکر است که این روش تقریباً 30 سال است که جهت درمان تومورهای مغزی مورد استفاده قرار گرفته است و نیز تحت پژوهشهای بالینی دقیق میباشد .[1]به دلیل نقش موثر اکسیژن در فوتودینامیک درمانی، در این مقاله، میزان پخش اکسیژن در بافت مغز در حضور میدان مغناطیسی بر مبنای مدل کراگ محاسبه شده است .[2] همچنین، از داروی حساس به نور آمینولِوالینیک اسید - ALA - جهت درمان استفاده شده است.
-2مبانی نظری
بهمنظور انتخاب داروی حساس به نور مناسب، چند عامل باید در نظر گرفته شود: - 1 دارو نباید دارای سمیت باشد. - 2 باید قابلیت ارسال راحت به تومور را داشته باشد. - 3 بتواند توسط پرتو لیزر برانگیخته شود. - 4 در آب محلول باشد. - 5 مقرون به صرفه بوده و همچنین، - 6 در دسترس باشد. برخی از داروهای حساس به نور کارآمد عبارت اند از: - 5- aminolevulinic acid - ALA، فوتوفرینها، پورفرینها، و .[7 ,6] Metvixiaدر شرایط عادی %98 از مولکولهای اکسیژن محدود به هموگلوبین میباشند و تنها حدود % 2 از اکسیژن در خون حل شده است. این در حالی است که تنها اکسیژن حل شده در خون قابلیت پخش در بافت مغز را دارا میباشد .[8] بهطور کلی، نسبت بین اکسیژن مقید و اکسیژن حل شده توسط منحنی انحلال اکسیژن - ODC - بیان میشود. ODC طبق قانون هنری به میزان دی اکسید کربن موجود در خون، PH خون و دما بستگی دارد .[9] همچنین، طبق مرجع [10] میدان مغناطیسی میتواند حلالیت اکسیژن را در آب افزایش دهد. لذا، در این مقاله اثر میدان مغناطیسی بر میزان انحلال اکسیژن در خون مورد مطالعه قرار گرفته است.
بطور کلی دو نوع روش در بهرهگیری از تکنیک فوتودینامیک درمانی وجود دارد .[3] در نوع اول، فعل و انفعال نور و رادیکالهای یونی، تولید اکسیژن منفرد - 1O2 - میکند .[4] در نوع دوم، که به علت اثر بخشی بیشتر نسبت به نوع اول در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است، داروهای حساس به نور توسط پرتو لیزر در طولموج مشخصی برانگیخته میشوند .[5] سپس، اکسیژن حالت پایه - 3O2 - در مغز به اکسیژن منفرد 1O2 برانگیخته میشود .[4] لازم به ذکر است که در اینجا، 1O2 عامل از بین برنده سلول های سرطانی میباشد. اکسیژن منفرد یکی از حالتهای فعال مولکول اکسیژن میباشد که با تغییر اسپین یکی از الکترونهای آخرین تراز اکسیژن بهوجود میآید . عوامل زیادی از جمله داروی استفاده شده، شدت نور، طولموج پرتو لیزر و غلظت اکسیژن موجود، تعیین کننده میزان کارایی اکسیژن منفرد میباشند .[6]
1-2 تئوری و معادلات ریاضی
بهمنظور بررسی میزان اکسیژن حل شده، میتوان معادله پیوستگی را بهصورت زیر تعریف کرد:[11]
که در آن، C غلظت موضعی اکسیژن است. A - r - تابعی وابسته به شعاع است که بیانگر ترخ مصرف متابولیک و اثر لیزر بر میزان اکسیژن میباشد که عبارت است از :[5]
پارامترهای تابع بهعلت تعدد در مرجع [11] تعریف شده است که در آن نرخ مصرف متابولیکی اکسیژن توسطبافت است. نرخ اثر لیزر - 0 - در پارامتر I a قرار دارد، که این پارامتر را میتوان به صورت زیر تعریف کرد:[11]
رابطه غلظت اکسیژن حل شده C d O2 در خون و فشار اکسیژن موجود در خون را میتوان توسط قانون هنری بهصورت زیر نوشت:
در رابطه فوق، aO2 ضریب حل شدگی اکسیژن در خون است و مقدار آن برابر است با:
با افزودن میدان مغناطیسی متغیر به شرایط آزمایش، جمله - - H که نمایانگر تغییر غلظت ایجاد شده به-واسطه تاثیر میدان مغناطیسی است به معادله پیوستگی اضافه میشود.در این مطالعه از میدان مغناطیسی متغیر استفاده شده است. نحوه عملکرد میدان مغناطیسی بر میزان انحلال اکسیژن در اکسیژن و بافت در رابطه زیر بر حسب شدت مغناطیسی نشان داده شده است:
برای دستیابی به رابطه - 7 - ، از رابطه - 6 - مشتق گرفته شده است. همچنین در رابطه - 7 - ،n ضریب شکست وsol میزان اکسیژن حل شده در بافت و O2 میزان اکسیژن حل شده در خون میباشند. طبق قانون آووگادرورابطه مابین فشار P و حجم V و دما T بهصورت زیر می-باشد:
با اعمال مشتق زمانی در طرفین رابطه - 8 - عبارت زیر حاصل میشود:
و برای رابطه بین میدان مغناطیسی متغیر و دما داریم:
با جاگذاری روابط فوق در قانون آووگادرو، میرسیم به:
از آنجا که تغییرات دمایی نداریم - مشتق دما نسبت به زمان صفر است - و معادله - 11 - بهصورت زیر ساده می-شود:
که در آن H میدان مغناطیسی متغیر، V حجم رگ، R ثابت گازها، و T دمای بدن است. میزان اکسیژن حل شده در بافت sol برابربا mmHg 10 5cm 3O2 / cm 3Blood 2.9 می- باشد و میزان اکسیژن موجود در خون O2 برابر با mmHg 10 5cm 3O2 / cm 3Blood 167.58 میباشد. معادله - 12 - میزان تغییر غلظت اکسیژن را به واسطه حضور میدان مغناطیسی نشان میدهد. این رابطه به معادله - 1 - افزوده میشود تا میزان عملکرد درمان PDT با افزودن میدان مغناطیسی مشخص شود.
2-2 نتایج و بحث
شماتیکی از مدل کراگ که نمایانگر نحوه گسترش اکسیژن در بافت است در شکل - 1 - نشان داده شده است.
