مدل سازی و شبیه سازی گرما درمانی بینابینی القا شده توسط لیزر در بافت بیولوژیکی با استفاده از روش های المان محدود و المان مرزی
Abstract
گرمادرمانی بینابینی القا شده توسط لیزر(litt) یک روش گرما درمانی به صورت حداقل تهاجمی برای درمان تومور های سرطانی است. مدل کردن اثر لیزر بر بافت در litt مزیت های زیادی نسبت به روش های نظارت بر افزایش دما دارد. در این تحقیق، litt به صورت دو بعدی و سه بعدی شبیه سازی شده است. برای انتشار نور در بافت از روش مونت کارو با گام متغییر و جذب تدریجی استفاده شده است. معادله گرمایی پنس و معادله آرنیوس به ترتیب برای مدل کردن انتقال گرما و ایجاد آسیب در بافت به کار گرفته شدند. روش های حل عددی المان محدود و المان مرزی برای حل این دو معادله مورد استفاده قرار گرفتند. تاکنون برای شبیه سازی اثر لیزر بر بافت در عمل litt از مدل سه بعدی با استفاده از روش مونت کارلو و المان محدود استفاده نشده است. در این تحقیق سعی شد که تمام حالات تاثیر گذار در litt با مدل های سه بعدی با روش المان محدود بررسی شوند. استفاده از مدل های مختلف بافت، استفاده از لیزر های مختلف با طول موج های مختلف، تغییرات در اعمالگر لیزری، تاثیر نرخ پرفیوژن خون، تاثیر تغییر خصوصیات بافت با افزایش دما، انتشار نور و انتقال گرما در سه بافت مختلف مغز، پروستات و کبد از جمله مواردی هستند که در این تحقیق بررسی شدند و در بعضی موارد نتایج با کار های مشابه در تحقیقات دیگر مقایسه شدند. همچنین روش جدید و دقیق و المان مرزی در سه مدل دو بعدی استفاده شد و نتایج آنها با روش المان مرزی مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که انجام شبیه سازی های کامپیوتری برای litt امری شدنیست و روش المان محدود و المان مرزی با دقت بالا به پزشک این امکان را می دهند که با تغییر پارامتر های تاثیر گذار، بهترین انتخاب را برای ایجاد بیشترین صدمه به تومور و کمترین صدمه به بافت سالم اطراف، داشته باشد.