16079

16079

مطالعه عددي و آزمايشگاهي فرآيند درمان سرطان به كمك نانو ذرات مغناطيسي

دكتري

تبديل انرژي

خرداد 1395

خرداد 1395

دكتر مهدي نويدبخش

مكانيك

چكيده هايپرترميا يا گرما افزايي به روش درماني اطلاق مي‌شود كه دماي قسمتي از بدن را به‌منظور از بين بردن سلول‌هاي سرطان و يا حساس كردن آن‌ها به روش‌هاي درماني ديگر، مانند شيمي‌درماني، بالا مي‌برند. هايپرترميا با سيالات مغناطيسي يك روش جديد براي درمان سرطان محسوب مي‌شود. در اين روش، نانو ذرات مغناطيسي به تومور منتقل‌شده و تحت تأثير ميدان مغناطيسي حرارت توليد مي‌كنند. در تحقيق پيشرو، بررسي‌ها به دو بخش تجربي و شبيه‌سازي عددي تقسيم‌شده‌اند، در بخش نخست هدف به دست آوردن تابع نرخ جذب مخصوص يا به‌عبارت‌ديگر حرارت توليدي توسط نانو ذرات بوده است، تابع نرخ جذب مخصوص با استفاده از ثبت دما در داخل ژل در فواصل زماني و نقاط مختلف در حالت‌هاي با تزريق و ايجاد يك مخلوط يكنواخت از ژل و نانو ذرات به دست مي‌آيد. همچنين در مطالعات تجربي سعي بر مشاهده تأثير جريان بر روي تابع حرارت توليد، غلظت نانو ذرات و چگونگي توزيع ذرات در محيط ژل شده نيز بوده است. سپس با استفاده از تابع به‌دست‌آمده از بخش تجربي بر اساس معادلات انرژي كه در اين رساله به دو نگرش تعادل حرارتي بين خون و بافت (تك معادله‌اي) و عدم تعادل بين بافت و خون (دو معادله‌اي) تقسيم‌بندي شده‌اند. در هر دو نگرش ابتدا صحت سنجي در يك مدل ساده بر اساس تحقيقات مشابه انجام‌شده است كه نشانگر تطابق بسيار خوب نتايج شبيه‌سازي‌ها هست، در مرحله بعدي با در نظر گرفتن نمونه‌اي از تومورهاي ايجادشده در پروستات و سينه، شماتيكي از آن‌ها را در مدل‌سازي تومور استفاده كرده و به ارائه يك‌روند بهينه‌سازي با استفاده از روش ندلرميد و همچنين يك مدل عددي براي دماي ماكزيمم (دماي محل تزريق) و مدت‌زمان رسيدن به حالت‌پايا پرداخته‌شده است. در بهينه‌سازي انجام‌شده هدف مينيمم سازي تابع هدفي است كه هم‌زمان ماكزيمم افزايش دما در درون تومور و مينيمم افزايش دما بر روي سطح تومور را تضمين كند بكار گرفته‌شده است. در قسمت ارائه مدل رياضي براي مقادير مختلف تخلخل، سرعت جريان خون و ماكزيمم حرارت توليدي پيش‌بيني ميزان افزايش دما و مدت‌زمان آن شبيه‌سازي در حالت تومورهاي شماتيك شده است. واژه‌هاي كليدي: گرما افزايي، سرطان، نانو ذرات مغناطيسي، محيط متخلخل