طراحی و ساخت آنتن مایکرواستریپ بهینه وسیستم هایپرترمیا در درمان سلول های سرطانی

Design of Optimal Microstrip Antenna and Hyperthermia system for Cancer Cells Treatment Applications

  • جزئیات
  • خلاصه پژوهش
  • تعریف مسئله
  • اهمیت و ضرورت
  • اهداف
  • توضیحات تکمیلی
  • حمایت‌های موردنیاز
  • فایل‌های پیوست
  • پیام‌ها
  • حامیان پیشنهادیه
:   کاربردی
:  
کارشناسی ارشد
مهندسی برق
مهندسی برق - مخابرات - سیستم
:   24 ماه
:   1397/08/17

این طراحی شامل مشخصات بافت بیولوژیکی و دی الکتریک بوده که هر دو به صورت با اتلاف در نظر گرفته شده است؛ رزونانس ایجاد شده در باند ISM (433 MHz) قایلیت کارکرد را دارد. عمق نقوذ به بیش از 3.5 سانتی متر می رسد که در مقایسه با دیگر ساختار ها بهبود قابل ملاحظه ای دارد. بکارگیری صفحات سیلیکون به جای water bolus از دیگر نقاط حائز اهمیت می باشد. طراحی در حالت های مختلف سه لایه (پوست، چربی و ماهیچه) و با در نهایت 5 لایه با دو افزودن دو بافت استخوانی بررسی گردیده است.میدان الکتریکی و SAR ناشی از این آنتن اندازه گیری و نتایج بهینه قابل کارکردی بدست آمده است. درصد سوختگی روی سطح پوست نیز با این روش به حداقل رسیده است. شبیه سازی ها در نرم افزار CST STUDIO‌ طی چند مرحله بهینه سازی و وارد نمودن مرحله به مرحله بافت بیولوژیکی صورت گرفته است. جهت تغذیه آنتن از کابل کواکسیال Ω‌ 50 استفاده شده است.

 

سرطان جزو شایع ترین بیماریهای حال حاضر عصر ما می باشد که تشخیص و درمان آن تا حدود زیادی بستگی به محل و گستردگی سلولهای سرطانی دارد. علی رغم تلاشهای زیاد و پیشرفت های انجام شده در زمینه تشخیص و درمان، هنوز هم نتایج کاملا امیدوار کننده نمی باشند و نیازمند تلاشها و تحقیقات بیشتر در این زمینه هستیم.

در واقع چالش بزرگ در این راه درمان مناطق گسترده تری تا عمق 3 سانتی متر و اجتناب از سوختگی سطح پوست و راحتی بیمار در طول مدت زمان معالجه می باشد. یکی از مشکلاتی که استفاده از موجبرها داشت عدم هماهنگی با ساختار فیزیکی بدن انسان بود؛ بنابراین آنتن هایی که به صورت صفحه­ای و تا حدودی قابل انعطاف باشند، مطلوب­تر هستند. همچنین برای جلوگیری از سوختگی نقاط سالم پوست نیاز به استفاده از تجهیزات خنک کننده (water bolus) می باشد. از طرفی جذب انرژی به خصوصیات الکتریکی ذاتی بافتهای بدن انسان بستگی دارد. فرکانسهای استفاده شده در هایپرترمیا در باند ISM عبارتند از 27، 434، 915 و 2450 مگاهرتز [5] که بسته به محل قرار گرفتن غده معمولا فرکانس می تواند متغیر باشد. در این تحقیق پارامترهای EFS (اندازه میدان موثر)، SAR (Specific Absorption Rate)،(Effective Heating Depth) EHD، عمق گرمایی موثر و میزان بازگشت انرژی از سطح پوست بیمار به سمت اپراتور (S11) مورد بررسی قرار می­گیرند. نمودار SAR در واقع میزان جذب انرژی تشعشع شده توسط آنتن را در لایه های مختلف بافت بدن در عمق های مختلف از سطح پوست نشان می­دهد. اندازه میدان موثر، میزان سطحی از بافت که تحت تاثیر انرژی تشعشعی آنتن قرار می­گیرد را در عمق­های مشخصی از پوست بیان می­کند و EHD عمق نفوذ گرمای موثر آنتن را از سطح پوست مشخص می­کند. در بیشـتر تجهیـزات هایپرترمیای موجود برای جلوگیری از آسیب بیشتر پوسـت، از تجهیزات خنک کننده (Water Bolus) استفاده می کنند که در طول مدت درمان توسط یک جریان آب خنک کننده سطح رویی پوست را به منظور جلوگیری از افزایش گرمای اضافی و آسیب جدی، خنک می کنند [1].

در این تحقیق سعی بر طراحی آنتنی است که بتواند انرژی لازم را به بدن بیمار منتقل نموده و نیز بدون استفاده از وسایل خنک کننده اضافی آسیب کمتری را به سطح پوست وارد کرده و همچنین با ساختار فیزیکی بدن انسان هماهنگ بوده و قابلیت انعطاف نسبت به انحنای قسمتهای مختلف بدن را داشته باشد.

 

البته روش درمان هایپرترمیا هنگامیکه با تشعشع درمانی یا شیمی درمانی ترکیب می شود، برای درمان سرطان ها تاثیر گذاری بیشتری دارد.

·       لزوم طراحی و ساخت آنتن های مایکرواستریپ در کاربردهای هایپرترمیا چیست؟

·       اهمیت درمان بافت های زنده و تومورها با انرژی مایکروویوی در کاربردهای بیو پزشکی تا چه حد در سلامت جامعه مؤثر است؟

·       نظریه و تئوری های مطرح در ارائه مدل های مناسب برای سوزاندن سلولهای سرطانی در کاربردهای عملی تا چه میزان موفق بوده است؟

·       رفتار گرمایی بافت زنده در طول درمان با هایپرترمیا چگونه است؟

 

·       بررسی انتقال گرما و معادلات گرمایی در بافت های سالم و ناسالم به چه گونه ای است؟

·       هدف اصلی:

آنچه که در طبیعت نهفته (دید ظاهری) و در عین حال قابل آشکارسازی (دید پژوهشگران) است باید یافت و برای طبیعت وجودی بشر، برطرف نمودن مسائل و مشکلات نهاده از اندرون وی، تعریف و بکار برد. کمک به ترویج و گسترش علم در زمینه پیشبرد تجهیزات برای آسان نمودن معالجه و درمان بسیاری از بیماری های سخت درمان بیش از پیش باید دنبال شود.

هدف از طراحي آنتن هاي هایپرترمیا ساخت آنتن انعطاف پذیر، است که كارايي تشعشعي قابل قبول و سازش پذيري زيستي با بدن فرد داشته باشد؛ به گونه ای که فرد تنها به تحمل بیماری خود پردازد و نگران دردهای بعد از درمان خود نباشد.

 

·       اهداف فرعی:

 

ترویج علم مربوط به هایپرترمیا باید با سرعت بیشتر در میهن عزیزمان به صورت مستحکم تر ریشه دواند. از اینرو بیان این مسئله و نیاز به تلاش در راستای پیشرفت آن بیش از پیش به جهت اهمیت سلامتی جامعه بشریت محسوس تر می گردد. 

حامیان پیشنهادیه:

بدون حامی