شبیه‌سازی تشدید میدان مغناطیسی ناشی‌از نانوذرّات بر بافت همگن واقع در میدان مغناطیسی خارجی

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، تهران

10.22041/ijbme.2014.13046

چکیده

آشکارسازی تومورها در مراحل اولیه برای تشخیص سرطان از اهمّیّت بالایی برخوردار است. لذا برای تشخیص سلول­های سرطانی لازم است در شروع متاستازها از سلول­های نرمال متمایز شوند. مواد کنتراست فعلی به علّت اندازه­ی بزرگ و پوشش­های ضروری برای جلوگیری از فعّالیّت شیمیایی در بدن، تنها در فضای خارج از سلول قابل استفاده هستند. نانوذرات به سبب اندازه­ی کوچک و قابل مقایسه با سلول­ها، امکان ورود به سلول را دارد. بدین جهت، برای تصویربرداری مولکولی ازین مواد استفاده می­شود. درین مقاله، تغییرات میدان مغناطیسی خارجی (تسلا) در اثر اعمال میدانمغناطیسی ناشی­از نانوذرات مغناطیسی بر بافت همگنبا استفاده از روش اجزای اِلمان محدود مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت. بدین منظور، شبیه­سازی در حضور نانوذرات مغناطیسی و بدون آن انجام شد. با اعمال روش اجزای المان محدود، تبدیل معادلات دیفرانسیلی و انتگرالی حاکم بر سیستم فیزیکی به معادلات ساده و قابل حل که ازلحاظ عددی پایدار هستند، امکان پذیر شد. نتایج به دست آمده حاکی­از آن است که میدان مغناطیسی خارجی در اثر حضور نانوذرات مغناطیسی تشدید می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Magnetic resonance simulation of nanoparticles on homogeneous tissue in the presence of external magnetic field

نویسندگان [English]

  • Sahar Rezaei
  • Nader Riahi Alam
Medical Physics Department, Faculty of Medicine, Tehran University, Tehran, Lran
چکیده [English]

Detection of tumors at an early stage is important for the diagnosis of cancer. Therefore, to detect cancer cells it is necessary to distinguish between metastases from normal cells at an early stage. Due to the large size and coverage necessary to prevent chemical reactions of the current contrast agents in the body, they are just applicable to the extracellular space. Due to the small size of nanoparticles in comparison to cells, it is possible for them to enter the cells. Therefore, these materials are used for molecular imaging. In this paper, variations in the external magnetic field (Tesla) due to magnetic nanoparticles in homogeneous tissue were studied by the finite element method. For this purpose, a simulation was performed in the presence of magnetic nanoparticles and without it. By the finite element method, conversion of differential and integral governing equations to simple and solvable equations that are numerically stable was made possible. The results obtained indicate that the external magnetic field is intensified by the presence of magnetic nanoparticles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simulation
  • Magnetic nanoparticles
  • Magnetic field
  • FEM method

[1]     J. Jin, “The Finite Element Method in Electromagnetics” Jhon Wiley and Sons, second edition pp.1-15, 2002.

[2]     ABMA Hossain, M. Cho, S. Lee, “Magnetic nanoparticle density mapping from the magnetically induced displacement data” BioMedical Engineering 2012.

[3]     C. Sprouse, “Equipment Design for Magnetic Nanoparticle Treatment”.

[4]     A. Barchanski, “Simulations of low-frequency electromagnetic fields in the human body” TU Darmstadt 2007.

[5]     P. K. Tiwari, S. K. Kang, G. J. Kim, et al. “Modeling of Nanoparticle-Mediated Electric Field Enhancement Inside Biological Cells Exposed to AC Electric Fields” Japanese Journal of Applied Physics 48 (8): 087001, 2009.

[6]     G. Wimmer, M. Clemens, J. Lang, “calculation of magnetic field with Finite Element”