 |
ابلیشن تومور کبدی
معرفی
یکی از روش‌های حذف تومورهای سرطانی از بافت سالم، گرم کردن بافت بدخیم تا دمای بحرانی است که سلول‌های سرطانی را از بین می‌برد. این مثال گرمایش موضعی را با قرار دادن یک کاوشگر الکتریکی چهار بازو که جریان الکتریکی از آن عبور می کند، انجام می دهد. معادلات میدان الکتریکی برای این مورد در رابط جریان های الکتریکی ظاهر می شود، و این مثال آنها را با معادله گرمای زیستی، که میدان دما را در بافت مدل می کند، جفت می کند. منبع گرمایی حاصل از میدان الکتریکی به عنوان گرمایش مقاومتی یا گرمایش ژول نیز شناخته می شود . مدل اصلی از S. Tungjitkusolmun و دیگران می آید ( مراجعه 1)، اما ما برخی از ساده سازی ها را انجام داده ایم. به عنوان مثال، در حالی که نسخه اصلی از گرمایش RF (با جریان AC) استفاده می کند، مدل COMSOL Multiphysics انرژی را با جریان های DC تقریب می کند.
این روش پزشکی بافت تومور را با گرم کردن آن در دمای بالای 45 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد از بین می برد. انجام این کار به یک منبع گرمای موضعی نیاز دارد که پزشکان با قرار دادن یک پروب الکتریکی کوچک ایجاد می کنند. پروب از یک تروکار (میله اصلی) و چهار بازوی الکترود همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ساخته شده است . تروکار به جز نزدیک بازوهای الکترود عایق الکتریکی است.
جریان الکتریکی از طریق پروب باعث ایجاد میدان الکتریکی در بافت می شود. این میدان در مجاورت کاوشگر قوی ترین است و گرمایش مقاومتی ایجاد می کند که به دلیل میدان الکتریکی قوی در اطراف بازوهای الکترود پروب غالب است.
شکل 1: دامنه مدل سازی استوانه ای با پروب الکتریکی چهار بازو در وسط، که در کنار یک رگ خونی بزرگ قرار دارد.
تعریف مدل
این آموزش از رابط انتقال حرارت زیستی، رابط جریان های الکتریکی و یک ویژگی چندفیزیکی، منبع حرارت الکترومغناطیسی، برای پیاده سازی یک تحلیل گذرا استفاده می کند.
واحد دمای استاندارد در COMSOL Multiphysics کلوین (K) است. این آموزش از مقیاس دمای سانتیگراد استفاده می‌کند که برای مدل‌های مربوط به معادله گرمای زیستی راحت‌تر است.
این مدل بافت بدن را با یک استوانه بزرگ تقریب می‌کند و فرض می‌کند که دمای مرزی آن در طول کل فرآیند روی 37 درجه سانتیگراد باقی می‌ماند. تومور در نزدیکی مرکز سیلندر قرار دارد و دارای خواص حرارتی مشابه بافت اطراف است. این مدل کاوشگر را در امتداد خط مرکزی سیلندر قرار می دهد به طوری که الکترودهای آن ناحیه ای را که تومور در آن قرار دارد بپوشاند. هندسه همچنین شامل یک رگ خونی بزرگ است.
انتقال حرارت
معادله گرمای زیستی بر انتقال حرارت در بافت حاکم است
که در آن δ ts یک ضریب مقیاس زمانی است. ρ تراکم بافت (kg/m3 ) است. C گرمای ویژه بافت است (J/(kg·K)). و k هدایت حرارتی آن است (W/(m·K)). در سمت راست برابری، ρ b چگالی خون (kg/m 3 ) را نشان می دهد. C b گرمای ویژه خون است (J/(kg·K)). ω b نرخ پرفیوژن آن (1/s) است. T b دمای خون شریانی ( Κ ) است. در حالی که Q ملاقات کرد و Q extبه ترتیب منابع گرمایی ناشی از متابولیسم و گرمایش فضایی هستند (W/m3 ) .
در این مثال، معادله گرمای زیستی همچنین انتقال حرارت را در قسمت‌های مختلف پروب با مقادیر مناسب برای گرمای ویژه، C (J/(kg·K)) و هدایت حرارتی، k (W/(m·K) مدل می‌کند. ). برای این قسمت ها، تمام عبارت های سمت راست صفر هستند.
مدل بعدی شرایط مرزی را در مرزهای بیرونی سیلندر و در دیواره‌های رگ خونی تا دمای 37 درجه سانتیگراد تنظیم می‌کند. تداوم شار حرارتی را در تمام مرزهای دیگر فرض کنید.
دمای اولیه در همه حوزه ها برابر با 37 درجه سانتیگراد است.
علاوه بر معادله انتقال حرارت، این مدل یک محاسبه انتگرال آسیب بافت را ارائه می دهد. این یک ایده در مورد درجه آسیب بافت α در طول فرآیند، بر اساس معادله آرنیوس می دهد:
که در آن A ضریب فرکانس (s -1 ) و Δ E انرژی فعال سازی برای واکنش آسیب برگشت ناپذیر (J/mol) است. این دو پارامتر به نوع بافت بستگی دارد. کسری از بافت نکروزه، θd ، سپس با:
جریان الکتریسیته
معادله حاکم برای رابط جریان های الکتریکی است
که در آن V پتانسیل (V)، σ هدایت الکتریکی (S/m)، J e چگالی جریان تولید شده خارجی (A/m 2 )، Qj منبع جریان (A/m 3 ) است .
در این مدل هر دو J e و Q j صفر هستند. بنابراین معادله حاکم به صورت زیر ساده می شود:
.شرایط مرزی در مرزهای بیرونی سیلندر زمین ( پتانسیل 0 ولت) است. در مرزهای الکترود پتانسیل برابر با 22 ولت است. تداوم را برای تمام مرزهای دیگر فرض کنید.
شرایط مرزی برای رابط جریان های الکتریکی عبارتند از:
شرایط مرزی معادله bioheat عبارتند از:
مدل معادلات فوق را با شرایط مرزی داده شده حل می کند تا میدان دما را به عنوان تابعی از زمان به دست آورد.
نتایج و بحث
این مدل نشان می دهد که چگونه دما با گذشت زمان در بافت اطراف الکترود افزایش می یابد.
نمودار برش در شکل 2 میدان دما را در پایان روش نشان می دهد.
شکل 2: میدان دما در زمان 10 دقیقه.
شکل 3 دمای نوک یکی از بازوهای الکترود را نشان می دهد. دما به سرعت بالا می رود تا زمانی که به دمای حالت پایدار در حدود 97 درجه سانتی گراد
شکل 3: دما در مقابل زمان در نوک یکی از بازوهای الکترود.
همچنین تجسم منطقه ای که سلول های سرطانی می میرند، یعنی جایی که دما به حداقل 50 درجه سانتی گراد رسیده است، جالب است. شکل 4 یکی را بعد از 10 دقیقه نشان می دهد.
شکل 4: تجسم منطقه ای که پس از 10 دقیقه به 50 درجه سانتیگراد رسیده است.
علاوه بر شکل قبلی، می توانید کسر بافت نکروزه را در نمودار برش شکل 5 تجسم کنید .
شکل 5: کسری از بافت نکروزه.
در نهایت، شکل 6 کسر بافت نکروزه را در سه نقطه مختلف بالای بازوی الکترود نشان می دهد. مشاهده کنید که نکروز در کنار الکترود و نوک تروکار سریعتر اتفاق می افتد.
شکل 6: کسری از بافت نکروزه در سه نقطه بالای بازوی الکترود.
ارجاع
1. S. Tungjitkusolmun, S. Tyler Staelin, D. Haemmerich, JZ Tsai, H. Cao, JG Webster, FT Lee, Jr., DM Mahvi, and VR Vorperian, “Three-Dimensional Finite Elements Analyses for Radio-Frequency Hepatic. Tumor Ablation، IEEE Transactions on Biomedical Engineering ، جلد. 49، شماره 1، 2002.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_انتقال_حرارت/تکنولوژی_پزشکی/تومور_ابلیشن
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، AC/DC>Electric Fields و Currents>Electric Currents (ec) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Heat Transfer>Bioheat Transfer (ht) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
ابتدا پارامترهای جهانی مدل و هندسه را تعریف کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
rho_b | 1000 [kg/m^3] | 1000 کیلوگرم بر متر مکعب | تراکم، خون |
ج_ب | 4180 [J/(kg*K)] | 4180 J/(kg·K) | ظرفیت حرارتی، خون |
omega_b | 6.4e-3[1/s] | 0.0064 1/s | میزان پرفیوژن خون |
T_b | 37 [درجه سانتیگراد] | 310.15 K | دمای خون شریانی |
T0 | 37 [درجه سانتیگراد] | 310.15 K | دمای اولیه و مرزی |
V0 | 22 [V] | 22 V | ولتاژ برق |
xc_v | 26[mm] | 0.026 متر | مختصات x مرکز سیلندر کشتی |
زمان | 10 دقیقه] | 600 s | زمان فرسایش |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 0.9144 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 60 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 60 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 10 |
7 | تیک Layers on side را پاک کنید . |
8 | تیک Layers on bottom را انتخاب کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
لوله 1 (tor1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Torus کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Torus ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Major radius ، 7.5 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی Minor radius ، 0.2667 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار زاویه انقلاب ، 180 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 8 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن z ، 60 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، محور y را انتخاب کنید . |
9 | قسمت Rotation Angle را پیدا کنید . در قسمت متن چرخش ، -90 را تایپ کنید . |
10 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
چرخش 1 (rot1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی tor1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 |  روی Range کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Range ، 0 را در قسمت متن شروع تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن Step ، 90 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن توقف ، 270 را تایپ کنید . |
8 | روی Replace کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
10 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 5 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 120 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، xc_v را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
سیلندر 3 (cyl3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius عدد 50 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 120 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
تعاریف
مرزهای بیرونی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Exterior Boundaries را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . تیک همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Output Entities را پیدا کنید . از لیست موجودیت های خروجی ، مرزهای مجاور را انتخاب کنید . |
بافت کبد
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Liver Tissue را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
رگ خونی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Blood Vessel را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 8 را انتخاب کنید. |
الکترودها
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Electrodes را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه های 2 و 5-7 را انتخاب کنید. |
نکته تروکار
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Trocar Tip را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
تغییر پایه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Trocar Base را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 4 را انتخاب کنید. |
تروکار
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Trocar را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، الکترودها ، نکته تروکار و پایه تروکار را انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
بافت و تروکار
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Tissue and Trocar را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در لیست انتخاب‌ها برای افزودن ، بافت کبد و تروکار را انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
بافت و تروکار، مرزهای بیرونی
1 | در نوار ابزار تعاریف ،  روی مجاور کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مجاور ، Tissue and Trocar، Exterior Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت انتخاب‌های ورودی ، روی افزودن کلیک کنید .  |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، Tissue and Trocar را در لیست انتخاب‌های ورودی انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
نوک تروکار و الکترودها، مرزهای بیرونی
1 | در نوار ابزار تعاریف ،  روی مجاور کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مجاور ، Trocar Tip and Electrodes, Exterior Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت انتخاب‌های ورودی ، روی افزودن کلیک کنید .  |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌های ورودی ، الکترودها و نکته تروکار را انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Bioheat>Liver (human) را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
کبد (انسان) (mat1)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، بافت کبد را انتخاب کنید . |
3 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0.333 [S/m] | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
خون
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، Blood را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، رگ خونی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0.667 [S/m] | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 0.543 [W/(m*K)] | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | rho_b | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | ج_ب | J/(kg·K) | پایه ای |
الکترودها
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، الکترودها را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، الکترودها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 1e8[S/m] | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 18[W/(m*K)] | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 6450 [kg/m^3] | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 840 [J/(kg*K)] | J/(kg·K) | پایه ای |
نکته تروکار
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Trocar Tip را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، نکته Trocar را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 4e6[S/m] | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 71[W/(m*K)] | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 21500 [kg/m^3] | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 132 [J/(kg*K)] | J/(kg·K) | پایه ای |
تغییر پایه
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Trocar Base را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست Selection ، Trocar Base را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 1e-5[S/m] | S/m | پایه ای |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 0.026 [W/(m*K)] | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 70 [kg/m^3] | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 1045 [J/(kg*K)] | J/(kg·K) | پایه ای |
جریان های الکتریکی (EC)
در مقیاس زمانی فرآیند فرسایش تومور، میدان الکتریکی ساکن است. شکل معادله را بر این اساس تغییر دهید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electric Currents (ec) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان های الکتریکی ، برای گسترش بخش معادله کلیک کنید . |
3 | از لیست فرم معادله ، Stationary را انتخاب کنید . |
برای کاهش اندازه مسئله محاسباتی، ترتیب عناصر پایین‌تر را انتخاب کنید.
4 | برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . از لیست پتانسیل الکتریکی ، خطی را انتخاب کنید . |
زمین 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Exterior Boundaries را انتخاب کنید . |
پتانسیل الکتریکی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، تروکار نوک و الکترودها ، مرزهای خارجی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متنی V 0 ، V0 را تایپ کنید . |
انتقال حرارت زیستی (HT)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Bioheat Transfer (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتقال گرما ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، بافت و تروکار را انتخاب کنید . |
بافت بیولوژیکی 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer (ht) روی Biological Tissue 1 کلیک کنید .
آسیب حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Thermal Damage را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای آسیب حرارتی ، بخش آسیب دیده بافت را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Transformation ، Arrhenius kinetics را انتخاب کنید . |
Bioheat 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Bioheat 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Bioheat ، بخش Bioheat را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T b ، T_b را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی C p,b ، c_b را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ω b ، omega_b را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ρ b ، rho_b را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer (ht) روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید . |
جامد 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Solid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Solid ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Trocar را انتخاب کنید . |
دما 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Temperature را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دما ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، بافت و تروکار، مرزهای خارجی را انتخاب کنید . |
4 | بخش دما را پیدا کنید . در قسمت متنی T 0 ، T_b را تایپ کنید . |
چند فیزیک
گرمایش الکترومغناطیسی 1 (emh1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electromagnetic Heating را انتخاب کنید .
Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electromagnetic Heating را انتخاب کنید .مش 1
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 2 و 5-7 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.38 را تایپ کنید . |
8 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.35 را تایپ کنید . |
سایز ۲
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 3 و 4 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.3 را تایپ کنید . |
8 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.1 را تایپ کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن Resolution of narrow regions عدد 0 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، min را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,a_time/4,a_time) را تایپ کنید . |
برای صرفه جویی در کسری از بافت نکروزه و دما در طول زمان در برخی نقاط مشخص، پروب ها را اضافه کنید.
تعاریف
Domain Point Probe 1
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Point Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Point Probe ، قسمت Point Selection را پیدا کنید . |
3 | در ردیف مختصات ، x را روی -4 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف مختصات ، z را روی 65 تنظیم کنید . |
عبارت Point Probe 1 (ppb1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Domain Point Probe 1 را گسترش دهید ، سپس روی Point Probe Expression 1 (ppb1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point Probe Expression ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Reversible Transformation>ht.theta_d – Fraction of damage را انتخاب کنید . |
3 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد .  روی Add Plot Window کلیک کنید . |
Domain Point Probe 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی Domain Point Probe 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Point Probe ، قسمت Point Selection را پیدا کنید . |
3 | در ردیف مختصات ، x را روی -12 تنظیم کنید . |
Domain Point Probe 3
1 | روی Domain Point Probe 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Point Probe ، قسمت Point Selection را پیدا کنید . |
3 | در ردیف مختصات ، x را روی 20- تنظیم کنید . |
Domain Point Probe 4
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Point Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Point Probe ، قسمت Point Selection را پیدا کنید . |
3 | در ردیف مختصات ، x را روی -0.2667 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف مختصات ، y را روی 15.5 تنظیم کنید . |
5 | در ردیف مختصات ، z را روی 60 تنظیم کنید . |
عبارت Point Probe 4 (ppb4)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Domain Point Probe 4 را گسترش دهید ، سپس روی Point Probe Expression 4 (ppb4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point Probe Expression ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Temperature>T – Temperature – K را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Table and Window Settings را پیدا کنید .  روی Add Plot Window کلیک کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست جدول و واحد نمودار ، degC را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
پتانسیل الکتریکی (EC)
اولین نمودار پیش فرض پتانسیل الکتریکی در حجم را نشان می دهد. آن را تغییر دهید تا نتایج در برش های مناسب نمایش داده شود.
جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Potential (ec) را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Electric Potential (ec)>Volume 1 کلیک راست کرده و Delete را انتخاب کنید . |
پتانسیل الکتریکی (EC)
در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Electric Potential (ec) کلیک کنید .
چند برش 1
1 | در نوار ابزار Electric Potential (ec) ، روی  More Plots کلیک کنید و Multislice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش z-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>Dipole را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Electric Potential (ec) ، روی  Plot کلیک کنید . |
هنجار میدان الکتریکی (EC)
نمودار پیش فرض دوم، هنجار چگالی جریان را در برش ها نشان می دهد. برای تجسم بهتر می توانید یکی از برش ها را بردارید.
چند برش 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Field Norm (ec) را گسترش دهید ، سپس روی Multislice 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش z-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
ساده سازی چند تکه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Streamline Multislice 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش z-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Electric Field Norm (ec) ، روی  Plot کلیک کنید . |
دما (ht)
نمودار سوم پیش فرض دما را در زمان نهایی نشان می دهد.
برای بازتولید نمودار دو برشی دما در 10 دقیقه نشان داده شده در شکل 2 ، به صورت زیر عمل کنید.
قبل از افزودن برش ها، گره پیش فرض Surface را حذف کنید .
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature (ht) را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Temperature (ht)>Surface کلیک راست کرده و Delete را انتخاب کنید . برای تایید روی Yes کلیک کنید . |
دما (ht)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما (ht) کلیک کنید .
برش 1
1 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Slice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Temperature>T – Temperature – K را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
دما (ht)
در پنجره Model Builder ، روی دما (ht) کلیک کنید .
برش 2
1 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Slice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Temperature>T – Temperature – K را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
8 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
9 | روی OK کلیک کنید . |
10 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . |
11 | از لیست Plot ، Slice 1 را انتخاب کنید . |
12 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
13 |  روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
خطوط همدما (ht)
نمودار پیش فرض چهارم خطوط همدما را برای آخرین بار نشان می دهد.
برای بازتولید شکل 4 ، این گروه نمودار را به صورت زیر تغییر دهید:
ایزورفیس
1 | در پنجره Model Builder ، گره Isothermal Contours (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Isosurface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Isosurface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Levels را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، سطوح را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Levels عدد 50 را تایپ کنید . |
خطوط همدما (ht)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Contours Isothermal (ht) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Isothermal Contours (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
بافت آسیب دیده، 1D
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، بافت آسیب دیده، 1D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، بخش Fraction of damage را در مکان‌های کاوشگر در طول زمان تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Fraction of damage (1) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، Damaged Tissue، گره 1D را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
امتیاز: (-4، 0، 65) |
امتیاز: (-12، 0، 65) |
امتیاز: (20-، 0، 65) |
5 | در نوار ابزار بافت آسیب دیده، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودارهایی برای نشان دادن کسر بافت نکروزه ایجاد کنید.
دما در یک نوک الکترود
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، در قسمت نوشتار برچسب ، Temperature at One Electrode Tip را تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Temperature (degC) را تایپ کنید . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، دما را در یکی از نوک الکترود در طول زمان تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature at One Electrode Tip را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
امتیاز: (-0.2667، 15.5، 60) |
5 | در نوار ابزار Temperature at One Electrode Tip ، روی  Plot کلیک کنید . |
بافت آسیب دیده، سه بعدی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، بافت آسیب دیده، 3D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
برش 1
1 | در نوار ابزار سه بعدی، بافت آسیب دیده ، روی  Slice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Reversible Transformation>ht.theta_d – Fraction of damage را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
برش 2
1 | بر روی Slice 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، قسمت Title را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
6 | بخش Inherit Style را پیدا کنید . از لیست Plot ، Slice 1 را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار سه بعدی، بافت آسیب دیده ، روی  Plot کلیک کنید . |
