تخمین پارامتر ترمال-دز تحت تاثیر سطح موثر تابش و شدت مبدل فراصوتی دیسکی شکل در بافت بیولوژیک

مروزه هایپرترمیای مدرن به عنوان یک روش درمانی است که در آن دمای بافت به مدت 30 دقیقه تا محدوده 45-40 سانتی¬گراد افزایش می¬یابد. با توجه به اثرات موثر ترکیب این روش درمانی با رادیوتراپی و شیمی¬درمانی، می¬توان از این روش درمانی به عنوان یک گزینه مناسب در ترکیب با رادیوتراپی استاندارد استفاده نمود. در هایپرترمی بر اساس مطالعات دوزیمتری، اغلب به دلیل موقعیت تومور، توزیع دما در ناحیه هدف به شدت ناهمگن می¬باشد و دستیابی به اهداف مد نظر در پروتکل درمانی سخت می¬باشد. در این مطالعه ابتدا با استفاده از مدل انتگرال رایلی توزیع فشار صوتی در محیط محاسبه شده و سپس با استفاده از معادله زیست گرمایی پنس، توزیع حرارتی در بافت برآورد می-شود. طرح درمان صوتی- حرارتی با نتایج تجربی اعتبار سنجی خواهد شد و اثر سطح موثر تابش، فرکانس، مد تابش دهی و شدت مبدل فراصوتی دیسکی شکل بر روی توزیع دما و دوز حرارتی محاسبه می¬گردد. مواد و روش¬ها: در این مطالعه به دلیل شدت پایین امواج فراصوتی، از انتگرال رایلی به منظور محاسبه فشار صوتی استفاده شد. اعتبار سنجی نتایج فشار صوتی حاصل از مدل¬ با اندازه¬گیری فشار توسط هیدروفون پیستونی در محیط آب انجام شد. همبستگی نتایج فشار صوتی حاصل از مدل و تجربه با آنالیز همبستگی پیرسون بررسی شد و تابع رگرسیون خطی با سطح اطمینان بیش از 95 درصد برآورد شد. به منظور محاسبه توزیع حرارت در بافت بیولوژیک از مدل زیست گرمایی پنس استفاده شد که با روش تفاضل محدود حل گردید. با اندازه¬گیری دما توسط میکروترموکوپل¬های 4 و 2 کاناله،¬ اعتبار سنجی نتایج دمایی حاصل از مدل زیست گرمایی پنس، در تومور آدنوکارسینومای مدل موشbalb/c انجام شد و همبستگی میان نتایج دمایی مدل حرارتی و دمای تومور با آنالیز همبستگی پیرسون و رگرسیون خطی بررسی شد. اثر پارامترهای تابش فراصوتی مبدل دیسکی شکل شامل فرکانس (1 و 3 مگاهرتز)، شدت (5/0، 1، 5/1 و 2 وات بر سانتی متر مربع)، سطح مقطع موثر تابش (8/0 و 5 سانتی متر مربع)، مد تابش (پیوسته و پالسی 80 درصد) و زمان تابش در طرح صوتی- حرارتی ارائه شده در این مطالعه بررسی و مقایسه شد. نتایج: ضریب برازش حاصل از رگرسیون خطی میان مقادیر اندازه¬گیری شده و حاصل از مدل¬سازی فشار صوت برای فرکانس¬های 1و 3 مگاهرتز به ترتیب 82/0 و 84/0 می¬باشد. مقدار ضریب برازش میان نتایج حاصل از مدل¬سازی معادله پنس و اندازه¬گیری تجربی در موشbalb/c برای چهار مبدل فراصوتی مورد استفاده در این مطالعه و در شدت 2 وات بر سانتی¬متر مربع 99/0 می¬باشد. مقایسه اندازه پهنای باریکه صوتی محاسبه شده برای یک میدان ساده شده و مدل¬سازی در این مطالعه نشان می¬دهد که ضریب برازش برای دو فرکانس 1و 3 مگاهرتز و شعاع 50/0 و 26/1 سانتی¬متر به ترتیب 87/0، 88/0، 92/0 و 82/0 می¬باشد. نتایج دوز حرارتی محاسبه شده از مدل ساپارتو نشان می¬دهد با افزایش شعاع مبدل فراصوتی از 50/0 به 26/1 سانتی¬متر در دو فرکانس 1 و 3 مگاهرتز، این پارامتر پس از 5 دقیقه تابش به ترتیب از 106 × 36/1 به 1011 × 96/3 ثانیه و از 1012 × 74/2 به 1024 × 87/7 ثانیه تغییر می¬کند. با افزایش شدت صوت اولیه مبدل فراصوتی از 1 به 2 وات بر سانتی¬متر مربع مقدار دوز حرارتی برای فرکانس 1 مگاهرتز و شعاع 50/0 سانتی¬متر از 103 × 19/1 به 106 × 36/1 ثانیه افزایش می¬یابد