تحلیل حرارتی درمان سرطان به روش هایپرترمیا با استفاده از امواج فراصوت

هایپرترمیا یکی از روش های درمان سرطان است، که در آن با افزایش دمای بافت های تومرال به مقادیر بیش از 42 درجه سانتیگراد برای مدت مشخص، باعث تخریب آن می شوند. برای اعمال حرارت از روش های مختلفی می توان استفاده کرد، از جمله لیزر، امواج الکترومغناطیس، امواج فراصوت و ... . حالت ایده آل در انجام هایپرترمیا، به شرایطی اطلاق می شود، که بافت تومر کاملا از بین رفته و بافت های سالم اطراف سالم باقی بمانند. در این تحقیق با مدل سازی بافت تومر و بافت های اطراف، و همچنین شبکه خون رسانی بافت ها، درمان هایپرترمیا توسط امواج فراصوت، با استفاده از هر دو نوع مبدل امواج فراصوت متداول (مبدل تخت و مبدل منحنی)، شبیه سازی شده است. در مدل ایجاد شده از بافت، خواص ترموفیزیکی و آکوستیکی منحصر به فرد هر بافت اعمال شده و اثر شبکه مویرگی و همچنین رگ های شاخص حرارتی در نظر گرفته شده است. انتشار و جذب امواج فراصوت در بافت به صورت خطی مدل شده و انعکاس امواج فراصوت از سطح مشترک بافت ها و تداخل آن ها با امواج پیشرو شبیه سازی گردیده است. تغییرات پرفیوژن خون به فضای میان بافتی با افزایش دما شبیه سازی شده و تغییرات سرعت صوت در بافت با دما در نظر گرفته شده است. و در نهایت برای شبیه سازی تغییرات حرارت تولیدی توسط متابولیسم با دما، مدل گویی تصحیح و مورد استفاده قرار گرفته است. مدل مشروح به روش حجم محدود حل شده و با استفاده از توزیع دمای به دست آمده، میزان آسیب دیدگی بافت در هر نقطه و در هر لحظه، از طریق مدل های ساپارتو و هنریکیو-موریتز برآورد شده است. در نهایت با پیش بینی برخی از مشکلات پیش رو در هایپرترمیا توسط امواج فراصوت، چند راه حل برای بهبود آن ها ارائه و بررسی شده اند. آسیب دیدگی بافت های سالم اطراف تومر در طول درمان یکی از مشکلات این روش است، که البته با استفاده از سیال خنک کن روی سطح می توان تا حد زیادی آن را رفع کرد. مهم ترین مشکل در هایپرترمیا عبور رگ های شاخص حرارتی از ناحیه تومرال می باشد. به خاطر اثر خنک کنندگی شدید این رگ ها، بخشی از بافت تومر سالم باقی می ماند. راه حل های ارائه شده تنها به میزان محدودی این مشکل را مرتفع کردند. علاوه بر این برخی راه های افزایش کارایی هایپرترمیا نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین مسئله ادامه پیدا کردن فرآیند آسیب دیدگی بافت های تحت درمان پس از قطع منبع حرارت نیز مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند..