 |
گرمایش تومور سرطانی با مایکروویو
معرفی
گرمایش الکترومغناطیسی در طیف گسترده ای از مسائل مهندسی ظاهر می شود و به دلیل قابلیت های چندفیزیکی آن برای مدل سازی در COMSOL Multiphysics مناسب است. این مثال از ناحیه انکولوژی هیپرترمیک می آید و میدان الکترومغناطیسی جفت شده با معادله گرمای زیستی را مدل می کند. مسائل و تکنیک های مدل سازی به طور کلی برای هر مشکلی که مربوط به گرمایش الکترومغناطیسی باشد قابل استفاده است.
در انکولوژی هیپرترمیک، سرطان با اعمال گرمایش موضعی به بافت تومور، اغلب همراه با شیمی درمانی یا رادیوتراپی درمان می شود. برخی از چالش های مرتبط با گرم کردن انتخابی تومورهای عمیق بدون آسیب رساندن به بافت اطراف عبارتند از:
• | کنترل قدرت گرمایش و توزیع فضایی |
• | طراحی و نصب سنسورهای دما |
در میان تکنیک های گرمایش ممکن، گرمایش RF و مایکروویو توجه بسیاری از محققان بالینی را به خود جلب کرده است. درمان انعقاد مایکروویو یکی از این روش‌ها است که در آن یک آنتن نازک مایکروویو به داخل تومور وارد می‌شود. امواج مایکروویو تومور را گرم می کند و یک ناحیه منعقد شده تولید می کند که در آن سلول های سرطانی کشته می شوند.
این مدل میدان دما، میدان تشعشع و نرخ جذب ویژه (SAR) – که به عنوان نسبت توان حرارتی جذب شده و چگالی بافت تعریف می‌شود – در بافت کبد هنگام استفاده از یک آنتن شکاف کواکسیال نازک برای درمان انعقاد مایکروویو محاسبه می‌کند. از نزدیک تحلیلی را که در Ref. 1 . توزیع دما در بافت را با استفاده از معادله bioheat محاسبه می کند.
توجه: این برنامه به ماژول RF و ماژول انتقال حرارت نیاز دارد.
تعریف مدل
شکل 1 هندسه آنتن را نشان می دهد. این شامل یک کابل کواکسیال نازک با شکاف حلقه ای شکل به اندازه 1 میلی متر برش بر روی هادی خارجی 5 میلی متر از نوک اتصال کوتاه است. برای اهداف بهداشتی، آنتن در یک آستین (کاتتر) ساخته شده از PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) محصور شده است. جداول زیر ابعاد هندسی و داده های مواد مربوطه را نشان می دهد. این آنتن با فرکانس 2.45 گیگاهرتز کار می کند، فرکانسی که به طور گسترده در درمان انعقاد مایکروویو استفاده می شود.
ویژگی | ارزش |
قطر هادی مرکزی | 0.29 میلی متر |
قطر داخلی هادی خارجی | 0.94 میلی متر |
قطر بیرونی هادی خارجی | 1.19 میلی متر |
قطر کاتتر | 1.79 میلی متر |
ویژگی | دی الکتریک داخلی کابل کواکسیال | کاتتر | بافت کبد |
گذر نسبی | 2.03 | 2.60 | 43.03 |
رسانایی | 1.69 S/m |
شکل 1: هندسه آنتن برای درمان انعقاد مایکروویو. یک کابل کواکسیال با شکاف حلقه ای شکل بر روی هادی بیرونی در نوک آن اتصال کوتاه دارد. یک کاتتر پلاستیکی اطراف آنتن را احاطه کرده است.
این مدل از تقارن چرخشی مسئله استفاده می‌کند، که امکان مدلسازی دو بعدی را با استفاده از مختصات استوانه‌ای که در شکل 2 نشان داده شده است، می‌دهد . هنگام مدل سازی به صورت دو بعدی، می توانید یک مش ریز انتخاب کنید و به دقت عالی دست پیدا کنید. این مدل از فرمول مسئله حوزه فرکانس با مولفه آزیموتال با ارزش پیچیده میدان مغناطیسی به عنوان مجهول استفاده می کند.
شکل 2: حوزه محاسباتی به صورت یک مستطیل در صفحه rz ظاهر می شود.
وسعت شعاعی و محوری حوزه محاسباتی در واقع بزرگتر از آن چیزی است که در شکل 2 نشان داده شده است . این مشکل داخلی هادی های فلزی را مدل نمی کند و قطعات فلزی را با استفاده از شرایط مرزی مدل می کند و مولفه مماسی میدان الکتریکی را صفر می کند.
دامنه و معادلات مرزی – الکترومغناطیسی
یک موج الکترومغناطیسی که در یک کابل کواکسیال منتشر می شود با میدان های الکترومغناطیسی عرضی (TEM) مشخص می شود. با فرض میدان های هارمونیک زمانی با دامنه های پیچیده حاوی اطلاعات فاز، معادلات مناسب هستند.
که در آن z جهت انتشار است، و r ، φ ، و z مختصات استوانه‌ای هستند که بر محور کابل کواکسیال متمرکز شده‌اند. P av جریان متوسط زمان در کابل است، Z امپدانس موج در دی الکتریک کابل است، در حالی که r داخلی و r بیرونی به ترتیب شعاع داخلی و خارجی دی الکتریک هستند. علاوه بر این، ω فرکانس زاویه ای را نشان می دهد. ثابت انتشار، k ، به طول موج در محیط، λ ، مربوط می شود.
در بافت، میدان الکتریکی همچنین دارای یک جزء محوری محدود است در حالی که میدان مغناطیسی صرفا در جهت آزیموتال است. بنابراین، می توانید آنتن را با استفاده از فرمول مغناطیسی عرضی متقارن محوری (TM) مدل کنید. سپس معادله موج در H ϕ اسکالر می شود :
شرایط مرزی برای سطوح فلزی عبارتند از
نقطه تغذیه با استفاده از شرایط مرزی پورت با سطح توان تنظیم شده روی 10 وات مدلسازی شده است .
جایی که
برای توان ورودی P av استنتاج شده از جریان توان متوسط زمانی.
آنتن به داخل بافتی که در آن یک موج مرطوب منتشر می شود تابش می کند. از آنجایی که می توانید فقط یک منطقه محدود را گسسته کنید، باید هندسه را با فاصله ای از آنتن با استفاده از یک شرایط مرزی جذبی مشابه بدون تحریک کوتاه کنید. این شرط مرزی را برای تمام مرزهای بیرونی اعمال کنید.
معادلات دامنه و مرز – انتقال حرارت
معادله bioheat مسئله انتقال حرارت وابسته به زمان را به صورت زیر توصیف می کند
جایی که k هدایت حرارتی کبد است (W/(m·K))، ρb نشان دهنده تراکم خون (kg/m 3 )، Cb ظرفیت گرمایی ویژه خون است (J/(kg·K))، ωb نشان دهنده سرعت پرفیوژن خون (1/s) و Tb دمای خون شریانی (K) است. علاوه بر این، Q met منبع گرمای ناشی از متابولیسم است و Q ext یک منبع گرمای خارجی است که هر دو بر حسب W/m 3 اندازه‌گیری می‌شوند .
دمای اولیه در همه حوزه ها برابر با Tb است.
این مدل منبع گرمای ناشی از متابولیسم را نادیده می گیرد. منبع حرارت خارجی برابر با گرمای مقاومتی تولید شده توسط میدان الکترومغناطیسی است:
این مدل فرض می کند که نرخ پرفیوژن خون ω b = 0.0036 s -1 است و خون در دمای بدن Tb = 37 درجه سانتی گراد وارد کبد می شود و تا دمای T گرم می شود . ظرفیت گرمایی ویژه خون Cb = 3639 J/(kg · K) است.
برای یک مدل واقعی تر، ممکن است اجازه دهید ω b تابعی از دما باشد. حداقل برای اعضای خارجی بدن مانند دست ها و پاها، واضح است که افزایش دما منجر به افزایش جریان خون می شود.
این مثال مشکل انتقال حرارت را فقط در حوزه کبد مدل می کند. در جایی که این دامنه کوتاه شده است، از عایق استفاده می کند، یعنی
علاوه بر معادله انتقال حرارت، این مدل انتگرال آسیب بافت را محاسبه می کند. 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:
نتایج و بحث
شکل 3 توزیع دمای حالت پایدار حاصل را در بافت کبد برای توان مایکروویو ورودی 10 وات نشان می دهد. دما در نزدیکی آنتن بالاترین درجه است. سپس با فاصله از آنتن کاهش می یابد و به 37 درجه سانتیگراد نزدیکتر به مرزهای بیرونی حوزه محاسباتی می رسد. به نظر می رسد پرفیوژن خون نسبتاً سرد وسعت ناحیه ای را که گرم می شود محدود می کند.
شکل 3: درجه حرارت در بافت کبد.
شکل 4 توزیع منبع حرارت مایکروویو را نشان می دهد. واضح است که میدان دما از توزیع منبع گرما به خوبی پیروی می کند. یعنی در نزدیکی آنتن منبع گرما قوی است که منجر به دماهای بالا می شود، در حالی که دور از آنتن منبع حرارت ضعیف تر است و خون می تواند بافت را در دمای طبیعی بدن نگه دارد.
شکل 4: چگالی محاسبه شده منبع حرارت مایکروویو بالاترین مقادیر خود را در نزدیکی نوک و شکاف می گیرد. ترازو با 1 W/cm 3 قطع می شود .
شکل 5 نرخ جذب ویژه (SAR) را در امتداد خطی موازی با آنتن و در فاصله 2.5 میلی متری از محور آنتن نشان می دهد. نتایج با نتایج یافت شده در Ref مطابقت خوبی دارد. 1 .
شکل 5: SAR بر حسب وات بر کیلوگرم در امتداد خطی موازی با آنتن و در فاصله 2.5 میلی متری از محور آنتن. نوک آنتن 70 میلی متر و شکاف آن 65 میلی متر است.
شما می توانید کسری از بافت نکروزه را در نمودار سطحی شکل 6 تجسم کنید .
شکل 6: کسری از بافت نکروزه.
شکل 7 کسر بافت نکروزه را در چهار نقطه مختلف دامنه نشان می دهد. مشاهده کنید که نکروز در نزدیکی آنتن سریعتر اتفاق می افتد.
شکل 7: کسری از بافت نکروزه در چهار نقطه از دامنه.
ارجاع
1. K. Saito، T. Taniguchi، H. Yoshimura، و K. Ito، “تخمین توزیع SAR یک اعمال کننده آرایه تقسیم نوک برای درمان انعقاد مایکروویو با استفاده از روش اجزای محدود،” IEICE Trans . الکترونیک ، جلد. E84-C، 7، صفحات 948-954، ژوئیه 2001.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_انتقال_حرارت/تکنولوژی_پزشکی /مایکروویو_سرطان_تراپی
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  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 | در درخت Select Physics ، Heat Transfer>Bioheat Transfer (ht) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
در حال حاضر مطالعه را اضافه نکنید، زیرا وقتی جفت چندفیزیکی اضافه شد، تعریف آن آسان تر خواهد بود.
6 |  روی Done کلیک کنید . |
چند فیزیک
گرمایش الکترومغناطیسی 1 (emh1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electromagnetic Heating را انتخاب کنید . |
این گرمای ایجاد شده توسط امواج الکترومغناطیسی را به شبیه سازی انتقال حرارت می رساند.
اکنون یک دنباله مطالعه گرمایش الکترومغناطیسی یک طرفه و فرکانس گذرا اضافه کنید که ابتدا یک مطالعه دامنه فرکانس برای قسمت الکترومغناطیسی و سپس یک مطالعه وابسته به زمان برای قسمت انتقال حرارت اضافه می کند.
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 مطالعه انتخاب ، مطالعات از پیش تعیین شده برای انتخاب چندفیزیکی > گرمایش الکترومغناطیسی یک طرفه، فرکانس 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 . |
هندسه 1
دنباله هندسی برای مدل در یک فایل موجود است. اگر می‌خواهید خودتان آن را از ابتدا ایجاد کنید، می‌توانید دستورالعمل‌های بخش دستورالعمل‌های مدلسازی هندسه را دنبال کنید . در غیر این صورت، دنباله هندسی را به صورت زیر وارد کنید:
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل microwave_cancer_therapy_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اکنون باید هندسه نشان داده شده در بالا را ببینید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
خواص مواد مربوطه و سایر داده های مدل در یک فایل متنی ارائه شده است.
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 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل microwave_cancer_therapy_parameters.txt دوبار 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 . |
مواد
کبد (انسان) (mat1)
1 | فقط دامنه 1 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 |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | eps_liver | 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 | sigma_liver | S/m | پایه ای |
مواد باقی‌مانده فقط در شبیه‌سازی RF شرکت می‌کنند و هر گونه تعریفی از خواص حرارتی آنها را اضافی می‌کنند.
کاتتر
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، کاتتر را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، کاتتر را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | eps_cat | 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 |
دی الکتریک
1 | در نوار ابزار Materials ، روی  Blank Material کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Dielectric را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، دی الکتریک را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | eps_part | 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 |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
4 | در نوار ابزار Materials ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
آب (mat4)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
پورت 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) کلیک راست کرده و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Coaxial را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت P in text، P_in را تایپ کنید . |
شرایط مرزی پراکندگی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Scattering Boundary Condition را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 17، 19 و 20 را انتخاب 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 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
معادله bioheat فقط در بافت کبد اعمال می شود.
4 | فقط دامنه 1 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_blood را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ρ b ، rho_blood را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی C p,b ، Cp_blood را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ω b ، omega_blood را تایپ کنید . |
شما اکنون تمام پارامترهای مورد نیاز برای حذف گرما توسط پرفیوژن خون را ارائه کرده اید.
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 ، T_blood را تایپ کنید . |
مش 1
مثلثی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Triangular کلیک کنید .
Free Triangular کلیک کنید .اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، 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 حداکثر اندازه عنصر ، 3[mm] را تایپ کنید . |
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Triangular 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 | از لیست انتخاب ، دی الکتریک 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، 0.15[mm] را تایپ کنید . |
8 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
توری اکنون در همه جا نسبتاً خوب است، و به خصوص در کابل کواکسیال، جایی که موج ایجاد می شود، خوب است.
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 ، f را تایپ کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، 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 زمان خروجی ، range(0,15[s],10) را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
میدان الکتریکی (emw)
شما اکنون مدل را ابتدا برای توزیع امواج الکترومغناطیسی و سپس برای توزیع دمای حاصل از گرمایش الکترومغناطیسی حل کرده اید. چنین راه حل متوالی سریعتر است و حافظه کمتری را نسبت به تجزیه و تحلیل کاملا جفت شده مصرف می کند، اما تنها در صورتی کار می کند که خواص مواد به دما بستگی نداشته باشد.
سطح
نمودار پیش فرض توزیع هنجار میدان الکتریکی را نشان می دهد. محدوده تحت سلطه مقادیر بسیار بالای محلی در و در مجاورت کابل کواکسیال است. یک راه برای بدست آوردن تصویر مفیدتر، رسم لگاریتم میدان است.
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 متن Expression ، log10 (comp1.emw.normE) را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
چگالی توان گرمایش محلی نتیجه مهم این مدل است. از آنجایی که با مربع میدان الکتریکی متناسب است، این موجودیت نیز توزیع بسیار ناهمواری خواهد داشت. تعیین دستی محدوده گزینه دیگری برای خوانا نگه داشتن نمودار است.
1 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، جزء 1 (comp1)> امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس > گرمایش و تلفات> emw.Qh – چگالی اتلاف توان کل – W/m³ را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 | برای گسترش بخش Range کلیک کنید . تیک گزینه Manual color range را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت Maximum text، 1e6 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
هر مقدار بیشتر از 1 MW/m 3 اکنون به صورت قرمز نمایش داده می شود.
اگر چگالی از دست دادن توان را بر چگالی بافت کبد تقسیم کنید، SAR دریافت می کنید. سعی کنید این را روی یک خط عمودی با فاصله کمی از آنتن ترسیم کنید. تراکم کبد را با چگالی خون یکسان در نظر بگیرید.
چگالی اتلاف توان کل (emw)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Electric Field (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، تراکم اتلاف توان کل (emw) را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
Cut Line 2D 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Line 2D کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 2D ، بخش Line Data را پیدا کنید . |
3 | در ردیف 1 ، R را روی 2.5 و z را روی 80 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 2 ، R را روی 2.5 قرار دهید . |
Qh/rho در مقابل قد
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Qh/rho vs. Height را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Cut Line 2D 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، Total mass power dissipation را در امتداد خط عمودی R=2.5 mm تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | در نوار ابزار Qh/rho در مقابل ارتفاع ، روی  Line Graph کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، z را تایپ کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text emw.Qh/rho_blood را تایپ کنید . |
6 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد نوشتاری مرتبط، اتلاف توان توتال جرم را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Qh/rho در مقابل ارتفاع ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
نموداری که ایجاد کردید باید مانند شکل 5 باشد .
برای ارزیابی کل توان سپرده شده، اتلاف توان را در حوزه کبد ادغام کنید.
یکپارچه سازی سطحی 1
1 | در نوار ابزار Results ، روی  More Derived Values کلیک کنید و Integration>Surface Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Surface Integration ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expressions کلیک کنید . از منو، جزء 1 (comp1)> امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس > گرمایش و تلفات> emw.Qh – چگالی اتلاف توان کل – W/m³ را انتخاب کنید . |
6 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
همانطور که در جدول نشان داده شده است، بافت بیشتر توان ورودی 10 وات را جذب می کند.
نتایج
یک گروه نمودار جدید برای نمودار سطحی دما در بافت ایجاد کنید ( شکل 3 ).
دما، 2 بعدی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  2D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، Temperature، 2D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در نوار ابزار دما، دوبعدی ، روی  سطح کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، 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 Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار دما، دوبعدی ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
بافت آسیب دیده، 2 بعدی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
یک نمودار برای نشان دادن کسر بافت نکروزه به صورت دو بعدی ایجاد کنید.
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بافت آسیب دیده، 2D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
سطح 1
1 | در نوار ابزار دوبعدی، بافت آسیب دیده ، روی  سطح کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، 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 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، بدون پالایش را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار دوبعدی بافت آسیب دیده ، روی  Plot کلیک کنید . |
برش نقطه 2 بعدی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Point 2D کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Point 2D ، بخش Point Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن R ، محدوده (5،5،20) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Z ، 20 را تایپ کنید . |
5 |  روی Plot کلیک کنید . |
دما، 1D
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Temperature، 1D را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Cut Point 2D 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | در نوار ابزار دما، 1 بعدی ، روی نمودار  نقطه‌ای کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Temperature>T – Temperature – K را انتخاب کنید . |
3 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 3 را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت متن پیشوند ، Point: را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار دما، 1 بعدی ، روی  Plot کلیک کنید . |
بافت آسیب دیده، 1D
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، بافت آسیب دیده، 1D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Cut Point 2D 1 را انتخاب کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | در نوار ابزار بافت آسیب دیده،  روی پوینت گراف کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Bioheat Transfer>Reversible Transformation>ht.theta_d – Fraction of damage را انتخاب کنید . |
3 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 3 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت متن پیشوند ، Point: را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار بافت آسیب دیده، روی  Plot کلیک کنید . |
دستورالعمل مدلسازی هندسه
اگر می خواهید هندسه را خودتان ایجاد کنید، این مراحل را دنبال 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 . |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 30 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 80 را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 0.595 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 70 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 10 را تایپ کنید . |
دی الکتریک
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، Dielectric را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، 0.335 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 69.9 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن r ، 0.135 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 10.1 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Selections of Resulting Entities را پیدا کنید . تیک گزینه Resulting objects selection را انتخاب کنید . |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 0.895 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 70 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 10 را تایپ کنید . |
هوا
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مستطیل ، Air را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width 0.125 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن r ، 0.47 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن z ، 15.5 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Selections of Resulting Entities را پیدا کنید . تیک گزینه Resulting objects selection را انتخاب کنید . |
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | از فهرست منبع داده ، Vectors را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن r ، 0 0.895 0.895 0 0 0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن z ، 10 10 10 9.5 9.5 10 را تایپ کنید . |
کاتتر
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Union ، کاتتر را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط اشیاء pol1 و r4 را انتخاب کنید. |
4 | بخش Union را پیدا کنید . کادر تیک Keep interior borders را پاک کنید . |
5 | قسمت Selections of Resulting Entities را پیدا کنید . تیک گزینه Resulting objects selection را انتخاب کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء r1 و uni1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط شی r2 را انتخاب کنید. |
