نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی پزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2
دانشیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشکدهی فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران / مرکز تحقیقات سلولهای بنیادی، موسسهی مهندسی بافت و پزشکی بازساختی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3
دانشیار، دانشکدهی فیزیکالتراپی و انستیتو علوم توانبخشی، کالج پزشکی، دانشگاه چنگگانگ، تائویوان، تایوان / مرکز تحقیقات استخوان و مفاصل، بیمارستان چنگگانگ، لینکو، تایوان
4
دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکدهی فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
تکنیک های مختلف هایپرترمیا در چند سال گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است و در میان روش های دیگر درمان سرطان کمتر تهاجمی است. اما هنوز با چالش های زیادی مواجه است. نکروز حرارتی ناقص و برگشت پذیر در تومور، آسیب به بافت سالم اطراف تومور، طولانی شدن مدت زمان فرآیند فرسایش به خصوص در تومور های حجیم که پزشک مجبور است چندین مرتبه به نواحی مختلف تومور حرارت اعمال کند از مشکلات این روش است. لیزر درمانی حرارتی بین بافتی یکی از رایج ترین انواع هیپرترمیا فرسایشی برای تخریب بافت تومور و درمان سرطان است. در این روش یک منبع حرارتی که توسط فیبر لیزری تامین می شود، بافت سرطانی را به مرحله نکروز حرارتی غیر قابل برگشت هدایت می کند. برای شبیهسازی آن، یک هندسه استوانهای از بافت پستان حاوی تومور در نظر گرفته شده است که توسط یک شکل گاوسی از تابش لیزر عمل میکند. سپس امکان تزریق و قرارگرفتن لایه چربی در اطراف تومور در طول درمان به صورت مدلسازی بررسی می شود. به منظور در نظر گرفتن سرعت محدود انتقال حرارت و مشکلات موجود در معادله پنس که خلاف قانون دوم ترمودینامیک می باشد، مدل تأخیر فاز دوگانه DPL برای پیشبینی نتایج حرارتی اجرا شده است. درمان با و بدون حضور یک لایه چربی در اطراف تومور پستان انجام می شود. نتایج نشان می دهد که تخریب در تومور با تزریق یک لایه چربی 4/0 سانتی متر مکعب افزایش می یابد. همچنین، وجود یک لایه چربی در اطراف تومور نشان می دهد که فرسایش برگشت ناپذیر با سرعت بیشتری اتفاق می افتد. علاوه بر این با وجود لایه چربی در اطراف تومور از آسیب های احتمالی به بافت سالم اطراف جلوگیری به عمل می آید و حجم فرسایش حرارتی بیشتری در داخل تومور صورت می گیرد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Impact of Fat Layer as a Protective Agent to Address Challenges in Cancer Treatment via Laser Therapy: Modeling Heat Based on Dual Phase Lag
نویسندگان English
Hossein Nazmdeh
1
Shahrokh Shojaei
2
Mohammad Nikkhoo
3
Maryam Otadi
4
1
Ph.D. Student, Department of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2
Associate Professor, Department of Biomedical Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran / Stem Cells Research Center, Tissue Engineering and Regenerative Medicine Institute, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3
Associate Professor, School of Physical Therapy and Graduate Institute of Rehabilitation Science, College of Medicine, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan / Bone and Joint Research Center, Chang Gung Memorial Hospital, Linkou, Taiwan
4
Associate Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English
Hyperthermia techniques (HT) have recently received much attention and are less invasive than other cancer treatment methods. However, they still face many challenges. Incomplete and reversible thermal necrosis in the tumor, damage to healthy tissue around the tumor, and prolonged ablation time, especially in large tumors where the doctor has to heat different areas of the tumor several times, are some of the problems with this method. Laser Interstitial thermal therapy (LITT) is one of the most common types of ablation hyperthermia for tumor tissue destruction and cancer treatment. In this method, a heat source provided by a laser fiber drives the cancerous tissue to the irreversible thermal necrosis stage. A cylindrical geometry of breast tissue containing the tumor is considered, simulated by a Gaussian shape of the laser radiation. Then, the possibility of injecting and placing a fat layer around the tumor during treatment is investigated by modeling. In order to account for the limited rate of heat transfer and the problems inherent in the Pennes equation that violate the second law of thermodynamics, a dual phase lag (DPL) model was implemented to predict thermal outcomes. Treatment was performed with and without a fat layer surrounding the breast tumor. The results show that tumor destruction is enhanced by the injection of a 0.4 cm3 fat layer. Also, a fat layer surrounding the tumor indicates irreversible ablation occurs more rapidly. In addition, a fat layer surrounding the tumor prevents damage to surrounding healthy tissue. This allows a larger volume of thermal ablation to occur within the tumor.
کلیدواژهها English
Breast cancer
Hyperthermia
Dual phase lag equation
Fat layer
Laser therapy
