مکانیزم حرارت دهی
انجام مطالعات آزمایشگاهی و بالینی، استفاده از مکانیسم های مختلف انتقال حرارت در هایپرترمیا را نشان میدهد.
برای انتقال حرارت، سه فرآیند اصلی وجود دارد:
1- هدایت حرارتی گرما از یک منبع در درجه حرارت بالاتر
2- ترکیبی از تلفات مقاومتی و دی الکتریک در بافت که ناشی از امواج الکترومغناطیسی (EM) اعمال شده می باشد.
3- تلفات مکانیکی ناشی از نوسانات مولکولی به دلیل موج فشاری اولتراسونیک
1-4- میزان جذب امواج الکترومغناطیسی(EM)
توجه به خواص مغناطیسی بافت های بدن بسیار مهم است. مکانیسم اولیهی گرمایش بافتها با تغییرفرکانس متفاوت میشود. در محدودهی بسامد رادیویی (RF) (حدود صدکیلوهرتز تا چند مگا هرتز)، میدان متناوب باعث جنبش الکترون های آزاد شده که موجب جذب انرژی ناشی از تلفات مقاومتی (اهمی) به دلیل اتلاف جریان های الکتریکی در بافت میشود. در فرکانس های مایکروویو (MW) (صد مگا هرتز تا حدود ده گیگاهرتز)، تلفات دی الکتریک در بافت نقش غالب را داشته و حرارت عمدتا به دلیل اصطکاک ناشی از فعل و انفعالات بین مولکول های قطبی آب (چرخش و نوسان مولکولهای آب برای حفظ هم راستایی با میدان متغیر با زمان) می باشد.
در فرکانس های بالاتر، قدرت نفوذ سطحیتر می باشد، در حالی که در فرکانس های پایین، نفوذ عمیقتری صورت میپذیرد. فرکانسهای رادیویی (RF) نفوذ خوبی دارند، اما به مناطق بزرگی از بدن اعمال می شوند، در حالی که فرکانسهای ماکرویو (MW) را می توان به طور متمرکز در بافت تومور اعمال کرد. با وجود تعداد زیادی از روشهای گرمایشی، در حال حاضر روش های الکترومغناطیسی در زمینهی هایپرترمیا بیشتر مورد توجه قرار دارند. برای گرمادهی الکترومغناطیسی روش های مختلفی وجود دارد که در ادامه به توضیح هریک می پردازیم.
1-4-1- هایپرترمیای تابشی
هایپرترمیای تابشی برای تولید گرما، از امواج با فرکانس پایین استفاده می کند. در میان روشهای پرتو درمانی، امواج رادیویی(RF) دارای طولانیترین طول موج و بیشترین قدرت نفوذ هستند. برای گرم کردن تومورهای بزرگ در قسمت های داخلی بدن، RF در محدودهی 10الی120 مگاهرتز با طول موج هایی که در مقایسه با ابعاد بدن بزرگ بوده استفاده می شود. با این روش انرژی را در منطقه قابل توجهی (استافر[1]، 2005) می توان اعمال کرد. هایپرترمیای تابشی، یک میدان الکتریکی متناوب در بافت تومور ایجاد کرده و یون ها را تحریک میکند.
این تحریک یونی سبب ایجاد حرارت اصطکاکی در داخل بدن شده که حرارت تولیدی را میتوان به راحتی از طریق مدلکردن مقدار انرژی رادیویی فرستاده شده ( حبش و همکاران، 2006) کنترل کرد. در بعضی از موارد به جای امواج رادیویی، از امواج با مقیاس میکرو میتوان بهره برد.
میکروویو- هایپرترمیا معمولا با یک آنتن هادی موج که با فرکانس های 434،915 و2450 مگاهرتز کار میکند، همراه است. معمولا در این روش با استفاده از کوپل کردن این آنتن ها، انرژی الکترومغناطیسی را به مکان مورد نظر هدایت می کنند . در این حالت، بدن توسط آرایهای از آنتنها احاطه می شود که این آنتنها میدانی با شدت و فرکانس مشخص ایجاد میکنند. در این روش معمولا از کیسه های حامل آب برای خنک کاری استفاده میشود.
[1] Stauffer
لینک جزییات بیشتر و دانلود این پایان نامه:
مدل سازی درمان سرطان به روش هایپرترمیای نانو سیال مغناطیسی در تومورهای سه بعدی