 |
مدل سازی یک پروب دی الکتریک مخروطی برای تشخیص سرطان پوست
معرفی
پاسخ یک موج میلی متری با فرکانس های 35 گیگاهرتز و 95 گیگاهرتز به محتوای آب بسیار حساس است. این مدل از موج میلی متری باند کا باند 35 گیگاهرتز کم توان و بازتاب آن به رطوبت برای تشخیص سرطان غیرتهاجمی استفاده می کند. از آنجایی که تومورهای پوستی حاوی رطوبت بیشتری نسبت به پوست سالم هستند، منجر به انعکاس قوی تری در این باند فرکانسی می شود. از این رو پروب ناهنجاری ها را از نظر پارامترهای S در مکان های تومور تشخیص می دهد. یک موجبر دایره‌ای در حالت غالب و یک کاوشگر دی‌الکتریک مخروطی مخروطی به‌سرعت، همراه با ویژگی‌های تابش کاوشگر، با استفاده از یک مدل متقارن محوری دوبعدی تحلیل می‌شوند. تغییرات دمای پوست و کسری از تجزیه و تحلیل بافت نکروز نیز انجام می شود.
شکل 1: تجسم سه بعدی مدل متقارن محوری دو بعدی. کاوشگر از یک موجبر دایره ای و یک میله دی الکتریک مخروطی تشکیل شده است.
تعریف مدل
این مدل از یک موجبر دایره ای فلزی، یک میله دی الکتریک PTFE مخروطی، و یک فانتوم از تکه پوست که در شکل 1 نشان داده شده است، تشکیل شده است . کل مدل توسط یک دامنه هوا محصور شده است که در بیرونی ترین پوسته آن با لایه های کاملاً منطبق (PML) کوتاه شده است تا هرگونه تشعشع را مستقیماً از میله یا منعکس شده از فانتوم پوست جذب کند. یک انتهای موجبر با یک پورت دایره ای خاتمه می یابد و با استفاده از حالت غالب TE 1 m برانگیخته می شود ، که m عدد حالت آزیموتال این مدل متقارن محوری دوبعدی است که در تنظیمات رابط فیزیک امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس، 1 تعریف شده است. سر دیگر به یک دی الکتریک PTFE مخروطی مخروطی متصل است ( εr = 2.1) میله. شکل میله به طور متقارن مخروطی است، بنابراین شعاع از داخل به بیرون موجبر افزایش می یابد، سپس به تدریج برای تطابق امپدانس بین موجبر و حوزه هوا کاهش می یابد. یک ساختار حلقه ای در وسط برای حمایت از میله در لبه موجبر وجود دارد. نوک میله در حال لمس فانتوم پوست است.
رسانایی موجبر فلزی به اندازه‌ای بالا فرض می‌شود که از هرگونه تلفات چشم پوشی کند و به عنوان رسانای الکتریکی کامل (PEC) مدل‌سازی می‌شود. با شعاع داده شده از موجبر و حالت TE برانگیخته، فرکانس قطع حدود 29.3 گیگاهرتز است که با محاسبه
که در آن c 0 سرعت نور است، p ‘ nm ریشه های مشتق توابع بسل J n ( x ) ، m و n شاخص های حالت هستند و a شعاع موجبر است. مقدار p ’11 تقریباً 1.841 است. فرکانس کاری پروب، 35 گیگاهرتز، بالاتر از فرکانس قطع موجبر است. موج برانگیخته در طول موجبر در حال انتشار است.
شرایط مرزی پورت دایره ای در مرز داخلی قرار می گیرد که در آن ویژگی های بازتاب و انتقال به طور خودکار بر اساس پارامترهای S محاسبه می شوند. مرز پورت داخلی با پشتیبان PEC برای تحریک یک طرفه نیاز به شرایط شکاف دارد. جهت پورت برای تعیین جهت داخل برای محاسبه پارامتر S مشخص شده است.
ابتدا، خواص الکترومغناطیسی مدل بدون فانتوم برای بررسی اعتبار طراحی موجبر و میله دی الکتریک تجزیه و تحلیل می شود. سپس پیچیدگی اضافه می شود، ابتدا با یک فانتوم سالم، سپس یک فانتوم با یک تومور پوستی. جدول 1 را ببینید .
ویژگی | فقط پروب | با یک فانتوم سالم | تومور اضافه شد |
ضریب نسبی (قسمت خیالی) | 0 | 10 | 15 |
ضریب نسبی (بخش واقعی) | 1 | 5 | 8 |
شکل 2: تجسم سه بعدی زوم شده ناحیه تومور پوست. کل مدل کاوشگر در یک بعد فضای متقارن محوری دو بعدی شبیه سازی شده است. پارامترهای S اندازه گیری شده به دلیل محتوای رطوبت متفاوت در هر فانتوم پوست متفاوت است.
اگرچه انتظار می رود که موجبر برانگیخته شده با توان کم بی ضرر باشد، اثر آن بر بافت نکروزه با مطالعه انتقال حرارت زیستی و همچنین دما، در یک دوره 10 دقیقه ای بررسی می شود.
نتایج و بحث
شکل 3 قسمت واقعی میدان الکتریکی E r را نشان می دهد که از یک انتهای موجبر بدون فانتوم برانگیخته شده است. الگوی تشعشع آن در بخش دستورالعمل های مدل سازی به تصویر کشیده شده است.
شکل 3: انتشار موج از میله دی الکتریک رسم شده با مولفه Er میدان E (فقط مورد پروب بدون فانتوم).
تغییر دما در سطح فانتوم با تومور در شکل 4 نشان داده شده است . از آنجایی که توان ورودی از درگاه موجبر کم است، 1 مگاوات، تغییر دما در 0.06 کلوین حتی پس از 10 دقیقه قرار گرفتن در معرض امواج میلی‌متری است. تفاوت رنگ نقطه نسبتاً داغتر را نشان می دهد که در آن دما هنوز بسیار نزدیک به دمای اولیه یعنی 34 درجه استج. اگرچه آنالیز دما برای کیس فانتوم سالم گنجانده نشده است، اما به راحتی می توان انتظار داشت که تغییرات دما کمتر از حالت تومور باشد، زیرا افت مقاومتی باید به دلیل کوچکتر بودن بخش خیالی گذردهی بدن سالم کمتر باشد. پوست. بنابراین نمایه دمای تجسم شده بدترین سناریوی افزایش دما در بین هر سه مورد است. نسبت بافت آسیب دیده در شکل 5 نشان داده شده است . نشان می دهد که اثر موج میلی متری کم توان ناچیز است.
پارامترهای S محاسبه‌شده به دلیل رطوبت بیشتر تومور، بازتاب بیشتری را هنگام لمس پوست با تومور نشان می‌دهند و تقریباً در زیر خلاصه می‌شوند:
فقط پروب | با یک فانتوم سالم | تومور اضافه شد | |
S 11 | -29.4 دسی بل | -9.83 دسی بل | -8.97 دسی بل |
شکل 4: درجه حرارت بعد از 10 دقیقه. تغییرات در مقایسه با دمای اولیه در موردی که تومور در مرکز بالای مرکزی سطح پوست اضافه شود ناچیز است.
دستورالعمل‌های مدل‌سازی نحوه دسترسی به داده‌های ترسیم شده در شکل 6 را نشان می‌دهد که متغیر وابسته امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس نیست، با تغییر تنظیمات حل‌کننده.
شکل 5: کسر بافت نکروزه (آسیب دیده) حتی پس از 10 دقیقه قرار گرفتن در معرض امواج میلی متری در مواردی که تومور در تماس با پروب در سطح پوست اضافه می شود بسیار کم است.
شکل 6: تلفات مقاومتی در موردی که تومور در تماس با پروب در سطح پوست اضافه می شود.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
خواص مواد الکترومغناطیسی پوست و تومور در فرکانس 35 گیگاهرتز برای نشان دادن امکان‌سنجی روش S-پارامتر با تشخیص مناطق با رطوبت بالاتر تقریبی شده است. برای هر گونه تحقیق بیشتر، استخراج داده های دقیق در محدوده فرکانس داده شده توصیه می شود.
مسیر کتابخانه برنامه: RF_Module/Microwave_Heating /conical_dielectric_probe
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی Model Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی 2D Axismetric کلیک کنید . |
2 | در درخت انتخاب فیزیک ، فرکانس رادیویی > امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (emw) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
6 | روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
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 |
r1 | 0.003 [m] | 0.003 متر | شعاع موجبر |
fc | 1.841*c_const/2/pi/r1 | 2.928E10 1/s | فرکانس قطع |
f0 | 35 [گیگاهرتز] | 3.5E10 هرتز | فرکانس |
lda0 | c_const/f0 | 0.0085655 متر | طول موج، فضای آزاد |
l_کاوشگر | 12.8[mm] | 0.0128 متر | طول پروب مخروطی |
w1_probe | 3[mm] | 0.003 متر | عرض پروب مخروطی 1 |
w2_probe | 0.58 [mm] | 5.8E-4 متر | عرض پروب مخروطی2 |
T0 | 34 [درجه سانتیگراد] | 307.15 K | دمای اولیه پوست |
مطالعه 1
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: دامنه فرکانس کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ها ، f0 را تایپ کنید . |
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 . |
دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کنید و Circle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius عدد 75 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتار زاویه بخش ، 180 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Rotation Angle را پیدا کنید . در قسمت متن چرخش ، 270 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 | lda0 |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کرده و Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، r1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 50 را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کرده و Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن ارتفاع ، 50 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن r ، 3 را تایپ کنید . |
Bezier Polygon 1 (b1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کنید و چند ضلعی Bézier را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Bezier Polygon ، بخش Polygon Segments را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Added segments را پیدا کنید . روی افزودن خطی کلیک کنید . |
4 | زیربخش نقاط کنترل را پیدا کنید . در ردیف 1 ، z را روی -l_probe قرار دهید . |
5 | در ردیف 2 ، r را روی w2_probe و z را روی -l_probe قرار دهید . |
6 | زیربخش Added segments را پیدا کنید . روی افزودن خطی کلیک کنید . |
7 | زیربخش نقاط کنترل را پیدا کنید . در ردیف 2 ، r را روی w1_probe و z را روی 0 قرار دهید . |
8 | زیربخش Added segments را پیدا کنید . روی افزودن خطی کلیک کنید . |
9 | زیربخش نقاط کنترل را پیدا کنید . در ردیف 2 ، r را روی 0 تنظیم کنید . |
10 | زیربخش Added segments را پیدا کنید . روی افزودن خطی کلیک کنید . |
11 | زیربخش نقاط کنترل را پیدا کنید . در ردیف 2 ، z را روی -l_probe قرار دهید . |
12 | روی Build Selected کلیک کنید . |
آینه 1 (mir1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Transforms کلیک کرده و Mirror را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی b1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Mirror ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Keep input objects را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Normal Vector to Line of Reflection را پیدا کنید . در قسمت متن r عدد 0 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 1 را تایپ کنید . |
7 | روی Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کرده و Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 4 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -1 را تایپ کنید . |
فیله 1 (fil1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Fillet کلیک کنید . |
2 | روی دکمه Select Box در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | در شیء r3 ، فقط نقطه 2 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
5 | در قسمت متن Radius ، 0.5 را تایپ کنید . |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کرده و Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 35 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 32.2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -45 را تایپ کنید . |
فیله 2 (fil2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Fillet کلیک کنید . |
2 | روی دکمه Select Box در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | در شیء r4 ، فقط نقاط 2 و 3 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
5 | در قسمت متن Radius ، 10 را تایپ کنید . |
مستطیل 5 (r5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Primitives کلیک کرده و Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 6.5 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 0.7 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -13.5 را تایپ کنید . |
6 | روی Build All Objects کلیک کنید .  |
تعاریف
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه کاملاً منطبق کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1 و 9 را انتخاب 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، Built-In>Air 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
مواد 2 (mat2)
1 | در نوار ابزار Materials ، روی Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، PTFE را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 5-7 و 10 را انتخاب کنید.  |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مجوز نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 2.1 | 1 | پایه ای |
نفوذپذیری نسبی | mur_eye ; murii = mur_iso، murij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0 | S/m | پایه ای |
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس ، بخش شماره موج خارج از صفحه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن m ، 1 را تایپ کنید . |
هادی الکتریکی کامل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Perfect Electric Conductor را انتخاب کنید . |
2 | روی دکمه Select Box در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | فقط مرزهای 23-25 و 27 را انتخاب کنید.  |
پورت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 16 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Circular را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت P در متن، 1[mW] را تایپ کنید . |
توان ورودی 0 dBm است .
6 | تیک گزینه Activate slit condition on interior port را انتخاب کنید . |
7 | روی Toggle Power Flow Direction کلیک کنید .  |
دامنه میدان دور 1
در نوار ابزار Physics ، روی Domains کلیک کنید و دامنه Far-Field Domain را انتخاب کنید .
مش 1
1 | در پنجره تنظیمات برای Mesh ، روی Build All کلیک کنید .  |
مطالعه 1
مرحله 1: دامنه فرکانس
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Field (emw) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text emw.Er را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست جدول رنگ ، Wave را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی Plot کلیک کنید . |
شکل 3 را برای نمودار قسمت واقعی Er ببینید که انتشار موج از درگاه ورودی به حوزه هوا را از طریق پروب دی الکتریک مخروطی نشان می دهد.
میدان دور دو بعدی (EMW)
در پنجره تنظیمات برای Polar Plot Group ، Radiation Pattern، Polar را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
الگوی تشعشع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره 2D Far Field (emw) را گسترش دهید ، سپس روی Results>Radiation Pattern، Polar>Radiation Pattern 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش ارزیابی را پیدا کنید . |
3 | زیربخش جهت مرجع را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن z ، 0 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش Normal را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y عدد 0 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Radiation Pattern، Polar ، روی Plot کلیک کنید .  |
الگوی میدان دور در صفحه yz تابش کاوشگر مخروطی را به سمت پایین نشان می دهد.
میدان دور سه بعدی (EMW)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>3D Far Field (emw) را گسترش دهید ، سپس روی 3D Far Field (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Radiation Pattern، 3D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید.  |
الگوی میدان دور سه بعدی در امتداد محور z هدایت می شود .
پارامترهای S (emw)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Derived Values را گسترش دهید ، سپس روی S-Parameter (emw) کلیک کنید . |
2 | روی ارزیابی کلیک کنید . |
پارامتر S ارزیابی شده، ویژگی تطبیق ورودی موجبر دایره‌ای بدون فانتوم بدن انسان است که حالت غالب برانگیخته می‌شود.
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
معادله موج دیگری را اضافه کنید که فانتوم بدن انسان را بر حسب از دست دادن دی الکتریک با استفاده از گذردهی پیچیده توصیف می کند.
معادله موج، الکتریک 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی Domains کلیک کنید و Wave Equation، Electric را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 3 و 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای معادله موج ، Electric ، بخش Electric Displacement Field را پیدا کنید . |
4 | از لیست مدل میدان جابجایی الکتریکی ، تلفات دی الکتریک را انتخاب 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>Skin 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
پوست (mat3)
1 | فقط دامنه های 3 و 4 را انتخاب کنید.  |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب نسبی (قسمت خیالی) | epsilonBis_iso ; epsilonBisii = epsilonBis_iso، epsilonBisij = 0 | 10 | 1 | تلفات دی الکتریک |
ضریب نسبی (بخش واقعی) | epsilonPrim_iso ; epsilonPrimii = epsilonPrim_iso، epsilonPrimij = 0 | 5 | 1 | تلفات دی الکتریک |
نفوذپذیری نسبی | mur_eye ; murii = mur_iso، murij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0 | S/m | پایه ای |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
پارامترهای S (emw)
پارامتر S را با این فرض ارزیابی کنید که کاوشگر فانتومی را که نشان دهنده یک بدن سالم است، لمس می کند.
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Derived Values روی S-Parameter (emw) کلیک کنید . |
2 | روی ارزیابی کلیک کنید . |
الگوی تشعشعی، سه بعدی
1 | روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .  |
با توجه به بدن، تابش به عقب منعکس می شود.
مواد
پوست (mat3)
حالا یک نوک پوست تومور اضافه کنید.
پوست 1 (mat4)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Skin (mat3) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Skin Tumor را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 4 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب نسبی (قسمت خیالی) | epsilonBis_iso ; epsilonBisii = epsilonBis_iso، epsilonBisij = 0 | 15 | 1 | تلفات دی الکتریک |
ضریب نسبی (بخش واقعی) | epsilonPrim_iso ; epsilonPrimii = epsilonPrim_iso، epsilonPrimij = 0 | 8 | 1 | تلفات دی الکتریک |
اثر تابش موج میلی متری بر روی بدن انسان با استفاده از رابط فیزیک انتقال حرارت زیستی بررسی خواهد شد .
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، انتقال حرارت > انتقال حرارت زیستی (ht) را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
انتقال حرارت زیستی (HT)
1 | در پنجره تنظیمات برای انتقال گرما ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
2 | روی Clear Selection کلیک کنید . |
3 | فقط دامنه های 3 و 4 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 . |
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 . |
باز کردن مرز 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Open Boundary را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 4، 8، 19، 29، 30، 37 و 38 را انتخاب کنید. |
چند فیزیک
گرمایش الکترومغناطیسی 1 (emh1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Global>Electromagnetic Heating را انتخاب کنید .
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت «انتخاب مطالعه »، «مطالعات از پیش تعیین شده برای انتخاب چند فیزیک» > «فرکانس متوالی-گذرا» را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ها ، f0 را تایپ کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر مطالعه 2 ، روی Step 2: 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 متن Times ، range(0,15[s],10) را تایپ کنید . |
5 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
7 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
8 | گزینه فروشگاه راه حل برای همه مراحل مطالعه متوسط را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار مطالعه ، روی Show Default Solver کلیک کنید . |
نتایج
انقلاب 2 بعدی 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی More Sets کلیک کنید و Revolution 2D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Revolution 2D ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Revolution Layers کلیک کنید . در قسمت متن زاویه شروع ، -90 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار زاویه انقلاب ، 270 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید . |
پارامترهای S (emw)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Derived Values روی S-Parameter (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ها ، Study 2/Solution Store 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | روی ارزیابی کلیک کنید . |
پارامتر S محاسبه شده به دلیل تومور پوست، بازتاب بیشتری روی پروب نشان می دهد.
گروه طرح سه بعدی 4
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 ، دما را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ها ، Revolution 2D 2 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست زمان (دقیقه) ، 10 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در نوار ابزار دما ، روی سطح کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text T-T0 را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار دما ، روی Plot کلیک کنید . |
5 | روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست جدول رنگ ، ThermalLight را انتخاب کنید . |
تغییرات دما در پوست در شکل 4 نشان داده شده است .
گروه طرح دو بعدی 5
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، Fraction of Necrotic Tissue را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست زمان (دقیقه) ، 10 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در نوار ابزار Fraction of Necrotic Tissue ، روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1>Bioheat Transfer>Reversible Transformation>ht.theta_d – Fraction of damage را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Fraction of Necrotic Tissue ، روی Plot کلیک کنید . |
4 | روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
نمودار بازتولید شده به کسری از بافت نکروزه همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است می پردازد .
گروه طرح دوبعدی 6
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، Resistive Losses را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
تلفات مقاومتی
1 | در نوار ابزار Resistive Losses ، روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ها ، Study 2/Solution Store 1 (sol3) را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Resistive Losses روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Heating and losses>emw.Qrh – Resistive losses – W/m³ را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست جدول رنگ ، حرارتی را انتخاب کنید . |
4 | تیک Reverse color table را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Resistive Losses ، روی Plot کلیک کنید . |
تجزیه و تحلیل نتیجه را با بازسازی شکل 6 ، نمودار تلفات مقاومتی به پایان برسانید.
