Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego w leczeniu hipertermią na przykładzie prostego modelu obliczeniowego

Hipertermia jest jedną z metod leczenia nowotworów, w której patologiczne tkanki rakowe poddawane są działaniu wysokiej temperatury. Badania kliniczne wykazały, że grzanie tkanki nowotworowej do temperatury 40 - 44°C może prowadzić do uszkodzenia lub całkowitego zniszczenia komórek rakowych, jednocześnie minimalnie wpływając na zdrowe tkanki otaczające guza. W niniejszej pracy przedstawiono uproszczony model dwuwymiarowy stanowiący prosty przykład zastosowania lokalno-regionalnej hipertermii o częstotliwości radiowej, w której ciało człowieka otoczono przewodem kołowym z wymuszającym prądem, a energia elektromagnetyczna zostaje skupiona w środku guza. Analizowany model stanowi zatem sprzężenie pola elektromagnetycznego i pola temperatury. Posługując się metodą elementów skończonych na wstępie wyznaczono gęstość prądu indukowanego w ciele człowieka, a następnie rozwiązano biologiczne równanie ciepła w przypadku niestacjonarnym zależnym od czasu. Na końcu zestawiono uzyskane wyniki.

Hyperthermia is one way to treat malignant tumors in which cancerous pathological tissues are exposed to high temperature. Clinical studies have shown that heating the tumor to temperatures 40 - 44°C can lead to damage or completely destruction of cancers cells simultaneously minimally affecting normal tissues surrounding the tumor. In this paper a simplified 2-D model which is an example of local-regional RF hyperthermia is presented. Human body is surrounded by a circular wire with exciting current and the electromagnetic energy is concentrated within the tumor. The analyzed model is therefore a coupling of the electromagnetic field and the temperature field. Using the finite element method exciting current density in human body has been calculated, and then bioheat equation in time-depended nonstationary case has been resolved. At the and obtained results are presented.