تاثير چشمه هاي حرارتي مغناطيسي بر آسيب بافت سرطاني

The Influece of Magnetic Heat Sources on Damage of Cancerous Tissue

در اين پژوهش، بررسي عددي اثر چشمه هاي حرارتي مغناطيسي (باقيمانده و پسماند) كه در گرمادرماني مي توانند مفيد باشند و اثر آن ها بر بافت سرطاني بررسي شده است. معادلات حاكم پيوستگي، مومنتوم، غلظت، انرژي و معادله تخريب بافت آرنيوس به صورت كوپل شده در نرم افزار عددي كامسول تعريف، حل و مورد بررسي واقع شده اند. براي جريان خون درون مويرگ سرطاني از لزجت غيرنيوتني و وابسته به دما استفاده شده است. مدل هندسي به صورت سه بعدي شامل مويرگ و بافت سرطاني شبيه سازي شده است. خواص ترموفيزيكي خون و بافت نيز وابسته به دما تعريف شده اند. نتايج حاكي از آن بود كه كه چشمه حرارتي باقيمانده نقش اصلي در افزايش دماي خون و بافت را دارد و مي توان از اثر گرماي پسماند چشم پوشي كرد. چشمه حرارتي باقيمانده با اندازه ذرات رابطه عكس دارد و در ابعاد بالاي 100 نانومتر بي اثر مي شود ولي چشمه حرارتي پسماند با اندازه نانوذرات مغناطيسي رابطه مستقيم دارد و براي ذرات با اندازه 150 نانومتري، 1 درجه افزايش دما را براي بافت در پي خواهد داشت. افزايش دما خون براي نانوذرات مغناطيسي با اندازه 25 نامتري با چشمه حرارتي باقيمانده بيشترين تخريب را در بافت سرطاني به وجود مي آورند. همچنين ويسكوزيته خون با غلظت نانوذرات مغناطيسي در ديواره مويرگ و دماي خون رابطه عكس دارد.

In this study, numerically investigated effect of magnetic heat sources (residual and hysteresis) that can be useful in hyperthermia and their effects on cancerous tissue. The governing equations of continuty, momentum, concentration, energy and Arrhenius tissue destruction equation in the form of couplings are defined, solved and investigated in the finite-element COMSOL software. For blood flow inside the cancerous capillary, non-newtonian and temperature dependent model is used. The geometric model is simulated in three dimensions, including the capillary and cancerous tissue. Thermophysical properties of blood and tissue are also temperature dependent. Results indicated that the residual heat source plays a major role in increasing the temperature of the blood and tissue and can be ignored the effect of hysteresis heat source. The residual heat source has an inverse relation to the particle size and is ineffective in the particle size above 100 nm but hysteresis heat source is directly related to the size of the nanoparticles, and for particles with a size of 150 nm, it will result in a 1 degree increase in temperature for the tissue. The increase in blood temperature for 25 nm magnetic nanoparticles with the residual heat source can lead to the most destruction in cancerous tissue. Also, the viscosity of blood has an inverse relation with the concentration of magnetic nanoparticles in the capillary wall and blood temperature.