DOI: 10.14457/tu.the.2020.1177
title: The characteristics of thermal respond during microwave ablation process using slot antenna in liver tissue: bioheat model embedded with large blood vessels&porous liver model

description: การบำบัดมะเร็งด้วยเทคนิคไมโครเวฟ (Microwave ablation) เป็นการรักษามะเร็งโดยสอดแทรกท่อนำคลื่นขนาดเล็กตรงเข้าไปยังบริเวณก้อนมะเร็งเพื่อทำให้ก้อนมะเร็งเกิดความร้อนโดยใช้พลังงานจากคลื่นไมโครเวฟ โดยกระบวนการรักษานี้คลื่นไมโครเวฟจะถูกสร้างและส่งผ่านท่อนำคลื่นไมโครเวฟไปยังก้อนมะเร็งโดยตรง คลื่นไมโครเวฟจะถูกดูดซับและเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนให้กับเนื้อเยื่อร้ายในบริเวณนั้น โดยเป้าหมายของการรักษาด้วยวิธีนี้ คือ การทำให้เนื้อเยื่อร้ายหรือก้อนมะเร็งถูกทำลายโดยความร้อนจากคลื่นไมโครเวฟโดยที่เนื้อเยื่อดีบริเวณรอบ ๆ นั้นไม่ได้รับความเสียหาย โดยจุดเด่นของการรักษาด้วยวิธีนี้ คือ เป็นการรักษาที่รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยจากผลกระทบข้างเคียง อย่างไรก็ตาม การบำบัดมะเร็งด้วยเทคนิคไมโครเวฟนั้นอาจเกิดอันตรายเมื่อรักษาในเงื่อนไขที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นการศึกษาถึงสภาวะและเงื่อนไขที่เหมาะสมของรักษาด้วยเทคนิคไมโครเวฟ จึงเป็นสิ่งที่จำเป็นและเร่งด่วนในการพัฒนา โดยแบบจำลองของการถ่ายเทความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพนั้น ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์เพื่อวางแผนก่อนการรักษา และช่วยให้เข้าใจถึงรูปแบบของพลังงานความร้อนที่จะเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการรักษา รวมถึงตัวแปรที่มีผลต่อการรักษา เพื่อที่จะลดอาการบาดเจ็บและอันตรายในกระบวนการรักษา รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาให้สูงขึ้นด้วย ที่ผ่านมาแม้จะมีการศึกษาการบำบัดมะเร็งด้วยเทคนิคไมโครเวฟอยู่บ้าง แต่การศึกษาผ่านมายังไม่ครอบคลุมการรักษาในสภาวะต่าง ๆ เช่น บริเวณใกล้หลอดเลือดขนาดใหญ่ รวมถึงยังไม่ได้มีการศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบบจำลองเชิงความร้อนที่นำมาใช้ทำนายผลการรักษาอย่างเป็นระบบ โดยวิทยานิพนธ์ฉบับนี้จะมุ่นเน้นนำเสนอการศึกษาผลกระทบเชิงความร้อนและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อทำการรักษามะเร็งตับที่อยู่ใกล้หลอดเลือดขนาดใหญ่ด้วยเทคนิคไมโครเวฟ (Microwave ablation) ผ่านแบบจำลองเชิงตัวเลขสามมิติ โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEM) ในคำนวณพลังงานไมโครเวฟจากสมการแม็กซ์เวลล์ และคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และการไหลของเลือดในหลอดเลือดภายในปริมาตรควบคุมสามมิติ แบบจำลองเชิงคณิตศาสตร์ในการศึกษาครั้งนี้พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การถ่ายเทความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพ และการไหลภายในหลอดเลือดควบคู่กัน นอกจากนี้อิทธิพลของตำแหน่งของหลอดเลือดขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้กับก้อนมะเร็งในระหว่างการรักษาจะถูกศึกษาและนำเสนอผลกระทบผ่าน อัตราการดูดกลืนพลังงานจำเพาะ การถ่ายเทความร้อน และเนื้อเยื่อที่เสียหายที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการรักษา โดยผลลัพธ์แสดงถึงปริมาตรเนื้อเยื่อที่เสียหายในระหว่างกระบวนการรักษาที่อยู่ใกล้กับหลอดเลือดแนวตั้งมีปริมาณน้อยกว่าปริมาตรเนื้อเยื่อที่เสียหายในระหว่างกระบวนการรักษาที่อยู่ใกล้กับหลอดเลือดแนวนอน นอกจากนี้ผลลัพธ์จากการจำลองเชิงตัวเลขแสดงถึงการกระจายตัวของอุณหภูมิแบบไม่สมมาตร ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นของการใช้สมมติฐานสามมิตินอกจากนี้วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ยังนำเสนอเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบบจำลองเชิงความร้อนในกระบวนการรักษามะเร็งตับด้วยเทคนิคไมโครเวฟ (Microwave ablation) ผ่านท่อนำคลื่นชนิดแกนร่วมในเนื้อเยื่อที่ได้รับการพิจารณาแบบวัสดุพรุน โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEM) ในการศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบบจำลองความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพ ระหว่าง แบบจำลองความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพ (Bioheat model) แบบจำลองความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพที่อยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีวัสดุพรุนแบบความเร็วคง (Porous model with constant velocity) แบบจำลองความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพที่อยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีวัสดุพรุนแบบความเร็วไม่คงที่ (The Darcy-Brinkman porous model) โดยผลลัพธ์บ่งชี้ว่าแบบจำลองความร้อนในเนื้อเยื่อชีวภาพที่อยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีวัสดุพรุนแบบความเร็วไม่คงที่ (The Darcy-Brinkman porous model) มีความยืดหยุ่นในการใช้งานมากกว่าแบบอื่น ๆ เนื่องจากทำนายผลการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นได้ครอบคลุมกว่า โดยการศึกษาของวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ช่วยเสริมความเข้าใจในสถานการณ์จริงของอันตรกิริยาระหว่างคลื่นไมโครเวฟและเนื้อเยื่อมนุษย์ในการรักษาโรคมะเร็งให้เพิ่มมากขึ้น รวมถึงก่อให้เกิดองค์ความรู้ใหม่ที่ได้รับการยอมรับและมีคุณภาพระดับนานาชาติ สามารถตีพิมพ์วารสารระดับโลกได้ สามารถยกระดับมหาวิทยาลัยทางด้านวิชาการ เป็นแหล่งเรียนรู้และเป็นแนวทางของนักศึกษา สามารถนำไปพัฒนาและประยุกต์ต่อยอดและนำไปใช้เพื่อออกแบบเครื่องมือทางการแพทย์ที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมพลังงานได้ดียิ่งขึ้น เกิดการพัฒนานวัตกรรมชิ้นใหม่ที่มีประสิทธิภาพและสามารถใช้งานได้จริงในเชิงทางการแพทย์