بررسي عددي اثر چاه حرارتي رگ در هنگام گرمادرماني تومور كبدي با استفاده از امواج مايكروويو و فركانس راديويي

Numerical Analysis of the Heat Sink Effect of Blood Vessels on Hepatic Radiofrequency and Microwave Ablation

در سه دهه گذشته، روش هاي متعددي براي درمان سرطان مورد استفاده قرار گرفته است. در اين بين گرما درماني يكي از روش هاي درمان سرطان است كه در آن با اعمال دماي بين C°46-41، رشد سلول هاي سرطاني متوقف مي شود. گرما درماني تومورهاي كبدي در مجاورت رگ هاي بزرگ، تحت تاثير اثر چاه حرارتي رگ قرار مي گيرد. در اين پژوهش اثر چاه حرارتي رگ در هنگام گرما درماني تومور كبدي با استفاده از امواج مايكروويو و فركانس راديويي تك قطبي مورد بررسي قرار گرفته است. در شبيه سازي هاي حاضر، معادلات انتقال حرارت زيستي به همراه معادلات جريان الكتريكي يا امواج الكترو مغناطيسي حل شده است. به منظور بررسي اثر چاه حرارتي، يك بار بافت همراه با رگ و بار ديگر بافت تنها بدون حضور رگ مدل شده است. سه قطر 5، 10 و 15ميلي متر براي رگ در نظر گرفته شده و ميزان نكروز براي هر حالت محاسبه شده است. نتايج حاضر نشان مي دهند زماني كه رگ در فاصله كمتر از 8ميلي متر از منبع حرارتي قرار گيرد، ميزان نكروز به شدت كاهش مي يابد و اثر چاه حرارتي مهم مي شود و براي فواصل بزرگ تر از 30ميلي متر، اثر چاه حرارتي از بين مي رود. از طرف ديگر، در بررسي تاثير قطر رگ مشاهده شد كه با افزايش قطر، به دليل افزايش جريان خون، اثر چاه حرارتي رگ افزايش مي يابد. همچنين براساس نتايج تحقيق اخير، گرمادرماني با استفاده از امواج مايكروويو در مقايسه با فركانس راديويي تك قطبي، كمتر تحت تاثير اثر چاه حرارتي رگ قرار مي گيرد.

During the last 3 decades, different therapeutic methods have been used for cancer treatment. Hyperthermia is one of these methods, which destroys the tumor cells with applying temperatures about 41-46°C. Thermal ablations of hepatic tumors near large blood vessels are affected by the heat sink effect of blood vessels. In this study, the heat sink effect of blood vessels on hepatic mono-polar radiofrequency and microwave ablation was investigated. The simulation is performed by numerical solution of bio-heat transfer equation with equations of electrical current or electromagnetic waves. To analyze the heat sink effect of blood vessels, the tissue is modeled with and without blood vessel. The fraction of necrotic tissue is determined for 3 different diameters of blood vessels including 5, 10, and 15 mm. The results show that when the applicator distance to the blood vessel is less than or equal to 8 mm, the necrotic value significantly decreases and the heat sink effect becomes important; however, for distances larger than 30 mm, the necrotic value does not change and the heat sink effect is diminished. The heat sink effect increases with blood vessel diameter due to the blood flow increase. In addition, the results indicated that the microwave ablation is less affected by the heat sink effect in comparison with the mono-polar radiofrequency.