آنالیز دمایی بافت زیستی بر اساس مدل انتقال گرمای اصلاح شده در محیط متخلخل

سرطان رشد و گسترش کنترل نشده سلول‌ها می‌باشد. یک راه حل شایع در درمان سرطان، در معرض گرما قرار‌دادن تومور است. در این مقاله جهت این که مشکل پاسخ آنی تغییرات به گسیل شار گرمایی در درمان های زیستی برطرف شود، از مدل غیر ‌فوریه ای استفاده می شود. یک ایراد دیگر که در معادلات گرمایی زیستی وجود دارد عدم تاثیر جهت جریان خون روی توزیع دما است. در این مطالعه از دو مدل انتقال گرمای زیستی، مدل محیط متخلخل و مدل پنس در دو حالت فوریه‌ای و غیر‌فوریه‌ای، جهت پیش‌بینی دمای یک بافت خاص با هندسه کروی، استفاده می کنیم. معادلات حاکم با روش المان محدود توسط نرم افزار comsol حل شده است. این مطالعه در دو اندازه و سرعت جریان خون در ضرایب تخلخل و پراکندگی مختلف، بررسی می‌شود. تعادل گرمایی در اندازه های کوچک خون، مشاهده می‌شود. نتیجه جالب توجه در حالت غیر‌فوریه‌ای مدل پنس رخ می دهد،که پس از پایان اعمال شار گرمایی، دمای بافت ثابت می ماند. با افزایش ضریب تاخیر زمانی دمای بافت تقریبا مستقل از ضریب پراکندگی شده، به طوری‌که با ضریب تاخیر زمانی 10 ثانیه دمای بافت در محدوده 38 درجه سلسیوس، ثابت می‌ماند.

temperature analysis of biological tissue based on a modified heat transfer model in porous medium

cancer is defined as uncontrolled growth and spread of cells. thermal therapy is a prevalent tumor treatment in which body tissue is exposed to high temperatures. in this study, a non-fourier model is applied to circumvent the problem of quick response of changes to the thermal gradient in biological therapies. another drawback in the biological thermal equations is that blood direction does not affect the thermal distribution. in the current study, two bio-heat transfer models, porous medium model and pennes’ model in both fourier and non-fourier conditions are used to predict the temperature response of a spherical tissue. governing equations are solved by using the finite-element code comsol software. this study considers two pairs of blood vessel sizes and velocities for several values of porosity and perfusion coefficients. thermal equilibrium is observed in the smaller blood diameter sizes. another interesting result obtained in the non-fourier condition of pennes model is that the temperature of the tissue remains constant after finishing the implementation of thermal dose. by increasing the relaxation time, the temperature of the tissue becomes independent of perfusion coefficient in such a way that the tissue temperature becomes constant in 38 °c for relaxation time of 10 sec.