بررسی عددی اثر چاه حرارتی رگ در هنگام گرمادرمانی تومور کبدی با استفاده از امواج مایکروویو و فرکانس رادیویی

در سه دهه گذشته، روش های متعددی برای درمان سرطان مورد استفاده قرار گرفته است. در این بین گرما درمانی یکی از روش های درمان سرطان است که در آن با اعمال دمای بین c °46-41، رشد سلول های سرطانی متوقف می شود. گرما درمانی تومورهای کبدی در مجاورت رگ های بزرگ، تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار می گیرد. در این پژوهش اثر چاه حرارتی رگ در هنگام گرما درمانی تومور کبدی با استفاده از امواج مایکروویو و فرکانس رادیویی تک قطبی مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیه سازی های حاضر، معادلات انتقال حرارت زیستی به همراه معادلات جریان الکتریکی یا امواج الکترو مغناطیسی حل شده است. به منظور بررسی اثر چاه حرارتی، یک بار بافت همراه با رگ و بار دیگر بافت تنها بدون حضور رگ مدل شده است. سه قطر 5، 10 و 15میلی متر برای رگ در نظر گرفته شده و میزان نکروز برای هر حالت محاسبه شده است. نتایج حاضر نشان می دهند زمانی که رگ در فاصله کمتر از 8میلی متر از منبع حرارتی قرار گیرد، میزان نکروز به شدت کاهش می یابد و اثر چاه حرارتی مهم می شود و برای فواصل بزرگ تر از 30میلی متر، اثر چاه حرارتی از بین می رود. از طرف دیگر، در بررسی تاثیر قطر رگ مشاهده شد که با افزایش قطر، به دلیل افزایش جریان خون، اثر چاه حرارتی رگ افزایش می یابد. همچنین براساس نتایج تحقیق اخیر، گرمادرمانی با استفاده از امواج مایکروویو در مقایسه با فرکانس رادیویی تک قطبی، کمتر تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار می گیرد.

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

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 4146 °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 monopolar radiofrequency and microwave ablation was investigated. The simulation is performed by numerical solution of bioheat 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 monopolar radiofrequency.