بررسی شبیه‌سازی اثرات هایپرترمیای ناشی از کاربرد نانو ذرات مغناطیسی بر بافت همگن واقع در میدان مغناطیسی خارجی

در مطالعات کلینیکی، مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و بافت تومورال در هنگام درمان هایپرترمی دشوار است. از آن‌جا ‌که با حس‌گرهای مرسوم، دما تنها در تعداد مکان محدودی اندازه‌گیری می‌شود، مطالعات شبیه‌سازی کمک می‌کند تا پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دوبعدی بر اساس تصاویر توزیع‌های نانوذره در تومورهای 3pc، 145du و 4lapc در محیط کامسول بازسازی شده است. تصاویر، پیش از وارد شدن در کامسول در متلب پیش‌پردازش می‌شوند. مدل توزیع یک‌نواخت به عنوان گروه کنترل اضافه می‌شود. توزیع دما، دمای ماکزیمم، زمان رسیدن به حالت ثابت، 43cem، دوز هم اثر و شار گرما در مرز بافتتومور برای ارزیابی اثر توزیع نانوذره بر درمان هایپرترمی آنالیز شده است. نتایج نشان می‌دهند که در توان گرمایی بالا، توزیع چگال‌تر نانوذره اثر بهتری از توزیع یک‌نواخت در آسیب به بافت ناسالم دارد اما در توان‌های گرمایی پایین توزیع یک‌نواخت عمل‌کرد بهتری نسبت به توزیع چگال دارد. برای توزیع‌های چگال نانوذره، در محلی که نانوذرات متمرکز می‌شوند، روی پارامترهای گرمایی، از جمله شار گرما در مرز بین توموربافت سالم، تاثیر می‌گذارد. هر چه تمرکز نانوذرات به مرکز تومور نزدیک‌تر باشد، اثربخشی درمان بیش‌تر خواهد بود.

Simulation of NanoParticle Mediated Hyperthermia inside Homogeneous Tissue in External Magnetic Field

In clinical studies, it is difficult to determine the temperature distribution throughout both tumor and normal tissue during hyperthermia treatment, since temperatures are sampled at only a limited number of locations with conventional sensors. Simulation studies can help physicians understand better the effects of the treatment. In this study, three 2D tumor models are built in the COMSOL software environment based on the images of nanoparticle distributions in sliced PC3, DU145 and LAPC4 tumors. The images are preprocessed in MATLAB before being imported into COMSOL. A uniform distribution model is added as a control group. Temperature distribution, maximum temperature, time to reach steady state, CEM43, isoeffective dose and heat flux at tumortissue boundary are analyzed to evaluate the effect of the nanoparticle distribution on hyperthermia treatment. The results indicate that a more concentrated nanoparticle distribution is better in damaging diseased tissue than the uniform distribution under high heating power. A more uniform distribution is better than the concentrated distribution under low heating power. For concentrated nanoparticle distributions, the location where the nanoparticles are concentrated influences tissue damage: a more centered one has a better effect. Tumor tissue is more likely to be defective.