Υπολογιστική μελέτη της καρκινοθεραπείας με μαγνητική υπερθερμία:
Creators: name: Χορόζογλου, Αλέξης Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Μοντέλο
Υπερθερμία
Νανσωματίδια
Model
Hyperthermia
Nanoparticles

description: Στην καρκινοθεραπεία μαγνητικής υπερθερμίας, η μέθοδος της άμεσης έγχυσης νανοσωματιδίων στον καρκινικό ιστό, υπό μορφή νανοϋγρού, χρησιμοποιείται ευρέως. Η πρόβλεψη της κατανομής των νανοσωματιδίων μέσα στον ιστό είναι πολύ σημαντική για τον υπολογισμό της θερμικής κατανομής. Σε αυτήν τη μελέτη αναπτύσσεται ένα ποροελαστικό μοντέλο ιστού για τη διερεύνηση της έγχυσης του μαγνητικού νανοϋγρού στον όγκο καθώς και της τελικής κατανομής της θερμοκρασίας μέσα σε αυτόν. Το μοντέλο λαμβάνει υπόψη τη μίξη δύο φάσεων, νανοσωματιδίων και υγρού φορέα, την παραμόρφωση του ιστού, τη διέγερση των νανοσωματιδίων με εξωτερικό εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο και τη μεταφορά θερμότητας σε βιολογικούς ιστούς. Η λύση του μοντέλου γίνεται αριθμητικά με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για δύο τύπους βελόνας, μιας συνηθισμένης βελόνας Χάμιλτον και μιας βελόνας τύπου μικροβελόνας με έξι οπές που προσφέρουν τον ίδιο ρυθμό ροής. Τα κύρια ευρήματα της εργασίας είναι ότι για δεδομένο ρυθμό ροής έγχυσης, συγκεκριμένη συγκέντρωση νανοϋγρού και συγκεκριμένη ποσότητα νανοϋγρού, η μέγιστη θερμοκρασία και ο όγκος του θερμαινόμενου καρκινικού ιστού είναι περίπου ίδιος. Αξιοσημείωτη διαφορά, είναι ότι στην περίπτωση της μικροβελόνας επιτυγχάνεται ίδιος ρυθμός ροής έγχυσης με τη βελόνα Χάμιλτον, αλλά με μικρότερη πίεση του νανοϋγρού από τις οπές εξόδου, το οποίο υποδεικνύει τη χρησιμότητά της στην άμεση έγχυση σε μαλακούς καρκινικούς ιστούς, όπου τα φαινόμενα ρήξης ιστού επιφυλάσσουν κινδύνους.
description: In Magnetic Hyperthermia Cancer Treatment, the method of direct infusion of nanoparticles in the cancer tissue, in the form of nanofluid, is widely used. The prediction of the distribution of the nanoparticles within the tissue itself is considered to be vital for the estimation of thermal distribution. In this study, a poroelastic model tissue is developed aiming at scrutinizing the infusion of the magnetic nanofluid in the tumor as well as the final distribution of the temperature in it. This model stipulates the combination and mixing of two phases, nanoparticles and fluid matrix that is, tissue deformation, nanoparticle excitation with an external alternating magnetic field and heat transfer in biological tissue. The Finite Element Method is employed for the numerical solution of the governing equations, for two types of needles, the typical Hamilton needle and a Microneedle type needle with six exit holes on the sides, allowing the same flow rate. The main findings of the study indicate that for a given flow rate of infusion, a given nanofluid concentration and a given injection amount, the maximum temperature and the mass of the heated cancer tissue are almost the same for both types of needles. A remarkable difference is that in order for the Microneedle type of needle to obtain the same flow rate as the Hamilton needle a lower side hole pressure is needed; this highlights its significance in soft cancer tissue direct infusion where the incidents of tissue breakage are more than risky.