بخشی از مقاله
چکیده
روشهای مختلفی برای درمان سرطان وجود دارد اما این روشها اغلب با اثرات منفی بر بافتهای سالم، اثرات مثبت را تحت تأثیر قرار میدهند. یکی از روشهای جداسازی تومورهای سرطانی از بافت سالم، گرما دادن به بافت بدخیم در یک دمای بحرانی جهت کشتن سلولهای سرطانی میباشد که درصد تخریب آن نسبت به روشهای عمومی کمتر میباشد. در این مقاله با استفاده از روش رادیو فرکوئنسی و به کمک نرمافزار کامسول به شبیهسازی بافت سرطانی و تاّثیر دما بر آن پرداخته شده است.
مقدمه
سرطان به عنوان دومین عامل مرگ و میر در دنیا شناخته شده است [1] و پنج روش درمان عمومی دارد که عبارتند از جراحی، شیمی درمانی، هورمون درمانی، پرتو درمانی و ایمنی درمانی - درمان
بیولوژیکی - . البته روشهای مدرنتری بر پایهی منبع گرما از قبیل رادیو فرکوئنسی [2-5]، میکروویو [6]، فراصوت [7,8] و لیزر [9,10] نیز وجود دارند که روش رادیو فرکوئنسی بیش ازروشهای دیگر مورد توجه قرار گرفته است. این درمانها بهمنظور نابود کردن سلولهای سرطانی و برگرداندن سلامت به کار برده میشوند. با توجه به این که بیمار چه نوع سرطانی دارد،متخصصان یک نوع یا ترکیبی از این درمانها را به کار میبرند.
روشهای عمومی درمان سرطان اغلب سبب بروز تأثیرات جانبی منفی نظیر کاهش مقاومت بدن در برابر عفونت، خونریزی درونی،اسهال، حالت تهوع، استفراغ و کمبود اکسیژن خون، از دست رفتن
موها و ضعف میشوند. تأثیرات جانبی، مشکلاتی هستند که به واسطهی درمان در انسان به وجود میآیند. این عوارض به ایندلیل به وجود میآیند که در درمان سرطان هدف از بین بردنسلولهای سرطانی است و در این مبارزه بعضی از سلولهای سالم بدن نیز آسیب میبینند. تشکیل غدد سرطانی به جنس، سن، محیط زندگی و عادات غذایی فرد وابسته است .[11,12] در این پژوهش به منظور نابود کردن تومور به روش رادیو فرکوئنسی و با استفاده از دو الکترود و اعمال اختلاف پتانسیل به آنها در بافت آسیبدیده، گرمایی در حدود 50 درجهی سانتیگراد به وجودمیآوریم.
روش شبیه سازی شده
در این مدل با استفاده از دو الکترود حامل جریان الکتریکی که روی پایهای عایق قرار دارند، گرما را در بافت آسیبدیده متمرکز میکنیم. بافتهای غدهای با گرمای حدود 45 تا 50 درجه سانتیگراد جداسازی میشوند. بنابراین به یک منبع گرمای موضعی نیازمندیم که آن را با دو الکترود و یک پایهی رسانای کوچک برروی پایهی عایق تامین میکنیم. این مدل حجم بافت را مانند یک استوانه بزرگ تقریب میزند و دمای اولیه در ابتدای فرآیند را 37درجه سانتیگراد فرض میکند. شکل - 1 - فرضیات مسئله را بهصورت شماتیک نشان میدهد:
تعریف مدل
تومور نزدیک به مرکز استوانه قرار دارد و دما در اطراف بافت یکسان درنظر گرفته میشود. پایه در امتداد خط مرکز استوانه قرار میگیرد به طوری که الکترودها به ناحیهای که تومور قرار دارد،جفت میشوند. این مدل شامل مقدار زیادی رگ خونی است.معادلهی بیو-گرمای حاکم بر انتقال گرمای درون بافت عبارتاست از:که ts ضریب زمان-مقیاس، چگالی بافت - kg/m3 - ، C گرمای ویژهی بافت - J/kg.K - و k رسانایی گرمایی - W/m.K - است.در سمت راست معادله، b چگالی خون - kg/m3 - ، Cb گرمایویژهی خون - J/kg.K - ، bمیزان تزریق وریدی - 1/s - ، .T bدمای شریانی خون - C - ، درحالیکه Qext و Q met به ترتیب منبع گرما از سوخت و ساز و گرمای موضعی - W/m3 - میباشند. این مدل معادلهی بیو-گرما و مدلهای انتقال گرما را در بخشهایمختلفی از پایه به تناسب مقدار گرمای ویژهی و رسانایی گرمایی نشان میدهد.
تمام متغیرهای سمت راست معادلهی - 1 - صفر میباشند. درادامه شرایط مرزی در مرزهای خارجی استوانه و دیوارههای رگهای خونی را در 37 درجه سانتیگراد ثابت نگه میدارد. شرایطمرزی برای معادلهی بیو-گرما بهصورت زیر است:
در اینجا معادلهی بالا با داشتن شرایط مرزی مشخص برای به دست آوردن دما به صورت تابعی از زمان حل میشود. معادلهی حاکم بر رسانندگی نیز به صورت زیر است :
که در آن V پتانسیل - V - ،رسانایی الکتریکی - S/m - ، .J e چگالی جریان تولید شده - A/m2 - ، Q j منبع جریان - A/m3 - است. مرزهای خارجی استوانه به زمین وصل شده اند . - V=0 - درمرزهای الکترود، پتانسیل الکتریکی 10V است. شرایط مرزی برای رسانندگی به صورت زیر است:
ثابتهای مورد نیاز برای شبیهسازی مدل در جدول شمارهی - 1 - ذکر شدهاند:
همچنین به تصویر کشیدن منطقهای که در آن سلولهای سرطانیکشته میشوند نیز میتواند جالب باشد، یعنی جایی که دما بهحدود 50 درجه سانتیگراد میرسد. شکل - 3 - این مطلب را پس از 8 دقیقه از شروع فرآیند نشان میدهد:
نتایج
شکل - 2 - دما را در نوک یکی از الکترودها نشان میدهد. دمابه سرعت افزایش مییابد تا هنگامی که به وضعیت پایدار درحدود 51 درجهی سانتیگراد برسد:
شکل - 4 - دما را 8 دقیقه پس از اعمال اختلاف پتانسیل به دو الکترود نشان میدهد:
