اثر سطح- مقطع تابش فراصدای متمرکز پر- شدت (هایفو) بر توزیع حرارتی بافت هدف

فن‌آوری هایفو به عنوان روش درمانی غیر‌تهاجمی مبتنی بر تبدیل انرژی صوتی به انرژی حرارتی به صورت کانونی در ناحیه هدف است. در این تحقیق اثر سطح-مقطع تابش بر توزیع حرارت در بافت هدف بررسی می‌شود. برای بررسی اثر سطح مقطع تابش، در این مطالعه از روش عنصر متناهی و نرم‌افزار شبیه‌سازی کامسول، در حالت انتشار خطی امواج فراصدا استفاده شد. در بیشینه شدت صوتی ورودی 10 وات بر سانتی‌مترمربع، معادله موج فشار با در نظر گرفتن سیال گرمالزج، در دو سطح-مقطع 1/5 و 0/8 سانتی‌مترمربع حل شد. براساس معادله انتقال حرارتی پنس، توزیع میدان حرارتی در بافت پوست، چربی زیر پوستی و ماهیچه محاسبه شدند. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی، همبستگی نتایج حاصل از الگوی ریاضی و نتایج تجربی با سطح اطمینان 95 درصد ارزیابی شدند (عدد p کم‌تر از 0/05). در شدت صدای ورودی 10 وات بر سانتی‌مترمربع و در فاصله کانونی 4/5 میلی‌متر از سطح پوست، با افزایش سطح-مقطع از 0/8 به 1/5 سانتی‌مترمربع، بیشینه فشار صدا از 8/6 به 20/9 مگاپاسکال و بیشینه دما از 60 به 139 درجه سلسیوس افزایش یافت. نتایج نشان دادند، توزیع فشار صدا و دُز حرارتی بافت هدف به سطح-مقطع تراگذارهای صدا وابسته است. نتیجه‌گیری می‌شود برای دستیابی به پروتکل درمان منتخب، بایستی طرح درمان براساس ورودی تابش و مشخصات فیزیکی بافت شبیه‌سازی شود.

Effect of cross-sectional area of high-intensity focused ultrasound (HIFU) on the thermal distribution of the target tissue (Research Article)

HIFU technology is a noninvasive treatment method based on the conversion of acoustic energy into thermal energy focused on the target area. In this study, the effect of radiation cross section on heat distribution in the target tissue is investigated. To investigate the effect of radiation cross section, in this study, finite element method and COMSOL simulation software were used in the linear emission mode of ultrasonic waves. At a maximum input sound intensity of 10 W/cm2, the pressure wave equation was solved by considering thermoviscous fluid at two cross sections of 1.5 and 0.8 cm2. Based on the Pennes heat transfer equation, the heat field distribution in skin tissue, subcutaneous fat, and muscle was calculated. To validate the simulation results, the correlation between the results of the mathematical model the experimental method with a 95% confidence level (p<0.05) was evaluated. At an input sound intensity of 10 W/ cm2 and at a focal length of 4.5 mm from the skin surface, with an increase in cross section from 0.8 to 1.5 cm2, the maximum sound pressure from 8.6 to 20.9 MPa and the maximum temperature from 60 to 139 °C. The results showed that the sound pressure distribution and the thermal dose of the target tissue depended on the crosssectional area of the sound transducers. It is concluded that in order to achieve the selected treatment protocol, the treatment plan should be simulated based on radiation input and physical characteristics of the tissue.