27964

بررسي اثر پارامترهاي تزريق بر عملكرد هايپرترميا با نانوذرات مغناطيسي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1398

1401/8/30

محمد حق پناهي

مهندسي مكانيك

سرطان يكي از بزرگ¬ترين مشكلات بهداشتي در جهان است و سالانه موجب مرگ ميليون¬ها نفر در سرتاسر دنيا مي¬شود. در حال حاضر، روش¬هاي رايج درمان سرطان با عوارض و محدوديت همراه هستند. در دهه¬هاي اخير هايپرترميا براي درمان سرطان مورد توجه قرار گرفته و با پيشرفت فناوري نانو از نانوذرات مغناطيسي براي انتقال و توزيع هدفمند گرما استفاده مي¬شود. در اين روش، پس از ترزيق نانوذرات به تومور، با اعمال ميدان مغناطيسي متناوب، حرارت ايجاد مي¬شود. به منظور بررسي توانايي حرارت¬دهي نانوذرات آزمايش¬هايي انجام شده ولي همچنان مطالعات گسترده¬تري لازم مي¬باشد. در حل برخي از اين مسائل از مدل¬سازي و شبيه¬سازي¬هاي كامپيوتري استفاده مي¬شود. ميزان موفقيت اين روش درماني به اندازه و توزيع دماي نهايي بستگي دارد. بنابراين در اين مطالعه سعي شده است كه با انتخاب مدل و پارامترهاي مناسب، توزيع دماي مطلوب حاصل شده و حداقل 90 درصد از تومور در محدوده¬ي دمايي 40 تا 50 درجه سانتي¬گراد قرار گيرد. در اين مطالعه ابتدا معادلات حاكم بر مسئله مشخص شد و سپس به كمك مدل¬سازي كامپيوتري فرايند درمان شبيه سازي شد و نتايج آن نشان مي¬دهد كه از ميان پارامترهاي بررسي شده، بيشتر تأثير مربوط به قطر نانوذرات، فركانس و شدت ميدان مغناطيسي اعمال شده مي¬باشد. همچنين نتايج بدست آمده از اعتبار سنجي مدل از دقت مطلوب شبيه¬سازي انجام شده حكايت دارد به گونه¬اي كه ميزان خطاي حاصل ميان نتايج اين پژوهش و مقاله¬ي مرجع در حدود 16/3 درصد مي¬باشد. در نهايت از اين پژوهش مي¬توان اين¬گونه نتيجه گرفت كه در فرايند درمان به روش هايپرترميا، با تغيير دادن پارامترهايي نظير قطر نانوذرات، شدت و فركانس ميدان مغناطيسي و همچنين ثابت ناهمسانگردي مغناطيسي نانوذرات و برخي پارامترهاي ديگر مي¬توان به محدوده دماي مطلوب درمان دست يافت.

1401/11/30

Investigating the Effect of Injection Parameters on the Performance of Magnetic Nanoparticles Hyperthermia

11/21/2023 12:00:00 AM

Cancer is one of the biggest health problems in the world and it kills millions of people worldwide every year. Currently, the common methods of cancer treatment are associated with complications and limitations. In recent decades, hyperthermia has been considered for cancer treatment, and with the advancement of nanotechnology, magnetic nanoparticles are used for the targeted transfer and distribution of heat. In this method, after the injection of nanoparticles into the tumor, heat is generated by applying an alternating magnetic field. Experiments have been conducted to check the heating ability of nanoparticles, but more extensive studies are still needed. Computer modeling and simulations are used to solve some of these problems. The success rate of this treatment method depends on the magnitude and distribution of the final temperature. Therefore, in this study, it has tried to achieve the optimal temperature distribution by choosing the appropriate model and parameters, and at least 90% of the tumor is placed in the temperature range of 40 to 50 °C. In this study, the governing equations of the problem were determined first, and then the treatment process was simulated with the help of computer modeling. The results show that among the investigated parameters, the effect of the nanoparticles' diameter, the frequency and the amplitude of the applied magnetic field is the most important. Also, the results obtained from the model validation indicate the desired accuracy of the performed simulation, so the error rate between the results of this research and the reference article is about 3.16%. Finally, from this research, it can be concluded that in the process of hyperthermia treatment, by changing parameters such as the diameter of nanoparticles, the amplitude and frequency of the magnetic field, as well as the magnetic anisotropy constant of nanoparticles and some other parameters, it is possible to reach the desired treatment temperature range.

هايپرترميا , نانوذرات مغناطيسي , روش اجزا محدود , روش معكوس , بهينه سازي

Hyperthermia , Magnetic Nanoparticles , Finite Element Method , Inverse Method , Optimization

Mohammad Mehdi Raeisi

Mohammad Haghpanahi