سمینار آماده مهندسی پزشکی: بررسی کاربرد هایپرترمیا برای درمان سرطان  سینه

سمینار آماده مهندسی پزشکی: بررسی کاربرد هایپرترمیا برای درمان سرطان  سینه

امروزه سرطان یکی از بزرگترین چالش هایی است که دنیای پزشکی با آن روبروست. هدف، بهبود نتایج درمانی، حتی در شرایطی است که سرطان از نوع متا-استاتیک باشد که در بسیاری از موارد نتایج عکس داشته است. برخلاف تلاش‌های فراوانی که در ۵۰ سال اخیر انجام شده است، امکان کاهش آمار مرگ و میر مبتلایان به سرطان وجود نداشته است. از سویی، پیشرفت‌های فراوانی در دیگر زمینه‌های پزشکی انجام شده است. در حال حاضر سه روش برای درمان سرطان وجود دارد که این سه روش عبارتند از: عمل جراحی، شیمی‌درمانی و پرتودرمانی. همه این روش‌های درمانی اثرات جانبی بسیار زیادی دارند و برای برخی سرطان‌های متا-استاتیک به عنوان روش درمانی شناخته نمی‌شوند [6].

نانوذرات مغناطیسی[1] (MNPs) خواص فیزیکی منحصر به فرد و توانایی کارکرد در سطح سلولی و مولکولی دارند. گروه عمده‌ای از مواد در مقیاس نانو، توانایی کارکرد در زمینه‌های پزشکی را دارند. این زمینه‌ها عبارتند از: داروسازی، درمان سرطان به روش‌ هایپرترمیا و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI[2]) سلول های سرطانی [7].

هایپرترمیا[3] (گرمادرمانی) یک روش درمانی مورداستفاده در درمان سرطان است که در آن با بالا بردن درجه حرارت بافت های بدن در حدود 41-43 درجه سانتیگراد از طریق استفاده از انرژی الکترومغناطیسی، طی یک دوره زمانی تعریف شده، سلول‌های سرطانی از بین می روند [7]. هایپرترمیا تقریبا همیشه با دیگر روش‌های درمان سرطان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نتایج بالینی تومورهای انتخاب شده، کنترل موضعی تومور بهتر بوده و یا بهبود کلی حاصل شده است. این نتایج برای تومورهای مثانه، سینه، سر و گردن و بافت های نرم نشان داده شده است [7].

با این حال، امروزه هایپرترمیا به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته و سه روش درمان جراحی، پرتودرمانی و شیمی‌درمانی، روش‌های اصلی درمان سرطان هستند. زیرا در طول دهه گذشته این روش‌ها با توجه به تاریخ طولانی خود و نتایج امیدوارکننده حاصل از آنها مقبولیت داشته‌اند[7]. همچنین روش‌ هایپرترمیا در درمان سرطان تا به حال نتایج بحث برانگیز و دوسویه‌ای در جامعه پزشکی داشته است. علاوه بر این، استفاده نادرست و روش‌های نامناسب سبب شد تا از این روش به صورت محدود استفاده شود[6].

از جمله چالش‌های فنی در ارائه‌ی درمان می‌توان به مشکل بودن در دستیابی به دمای درمانی موردنظر برای تومورهای عمیق اشاره کرد که استفاده‌ی گسترده از هایپرترمیا را کاهش می‌دهد. چالش دیگر هایپرترمیا این است که با وجود اصل ساده آن، به مراقبت دائمی از سوی کارکنان پزشکی در مقایسه با رادیودرمانی و یا شیمی‌درمانی نیازمند است که زمان درمان را طولانی‌تر می‌کند. امروزه پیشرفت‌های بسیاری در زمینه‌ی فن‌آوری حرارت دهی، گرماسنجی، توسعه مدل‌های برنامه‌ریزی درمان به کمک هایپرترمیا و اخيرا دادن گرما با استفاده از مواد حساس به دما مانند نانوذرات و لیپوزومها صورت گرفته که باعث بهبود استفاده از این روش شده است [8].

در ادامه باید گفت که نتایج مثبت حاصل از مطالعات اخیر، اشتیاق تازه‌ای در افزایش تعداد مؤسسات علاقه‌مند به استفاده از هایپرترمیا را توجیه می‌کند. در حال حاضر، استفاده از هایپرترمیا در مراکز تحقیقاتی بالینی و کلینیک‌های خصوصی به ویژه در اتریش، چین، آلمان، ایتالیا، ژاپن، آمریکای شمالی، سوئیس و هلند مورداستفاده قرار می‌گیرد [6].

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه 1
1-1- مقدمه 2
1-2- سرطان سینه 2
1-3- بیان مسأله 3
1-4- اهمیت پژوهش 5
1-5- مرور منابع 6
1-5-1- مرور منابع داخلی 6
1-5-2- مرور منابع خارجی 8
فصل 2: هایپرترمیا 13
2-1- مقدمه 14
2-2- مکانیزم هایپرترمیا الکترومغناطیسی 15
2-2-1- خواص الکترومغناطیسی بافت بدن 16
2-3- عوامل موثر بر هایپرترمیا 22
2-4- انواع هایپرترمیا 23
2-4-1- هایپرترمیا سطحی موضعی 23
2-4-2- هایپرترمیا داخل تومور و داخل حفرهای 24
2-5- انواع درمان های هایپرترمیا 26
2-5-1- هایپرترمیای محلی 26
2-5-2- هایپرترمیای ناحیهای 27
2-5-3- هایپرترمیای تمام بدنی 27
2-6- درمان هایپرترمیای پزشکی 28
2-7- امواج فراصوت و هایپرترمیای فرکانس رادیویی 29
2-8- برنامه بندی درمان هایپرترمیا 29
2-9- آنتن‌های استفاده شده در هایپرترمیا 30
2-9-1- آنتن تک‌قطبی ساده 30
2-9-2- آنتن‌های آستینی 33
2-9-3- آنتن هم‌محور با انتهای باز 35
2-9-4- آنتن هم‌محور شکافی 36
2-9-5- آنتن‌های آرایهای 39
2-9-6- آنتن‌های مایکرواستریپ 43
فصل 3: معکوس زمانی 47
3-1- مفاهیم کاربردی در گرمادرمانی 48
3-1-1- معادله بیوهیت 48
3-1-2- معیار عمق نفوذ 49
3-1-3- نرخ جذب ویژه 50
3-1-4- میزان تمرکز میدان الکترومغناطیسی 51
3-1-5- دلیل انتخاب فرکانس کاری 53
3-2- بررسی محیط انتشاری مساله درمان سرطان سینه 53
3-2-1- بررسی مشخصات الكترومغناطیسی بافت تحت درمان 54
3-2-2- مدل سازی بافت های بدن در حضور میدان الکترومغناطیسی 59
3-2-3- بررسی مشخصات حرارتی بافت تحت درمان 61
3-2-4- تعیین فرکانس کاری سیستم گرمادرمانی بافت سینه 63
3-3- معرفی روش معکوس زمانی 64
3-3-1- تاریخچه 65
3-4- پدیده ی معکوس زمانی امواج الکترومغناطیسی 66
3-4-2- آزمایش وارون زمانی 67
3-4-3- اثر قطبش بر تمرکز امواج الکترومغناطیسی 70
3-4-4- تئوری معکوس زمانی 72
3-4-5- محیط تطبيق برای گرمادرمانی 73
فصل 4: منابع 77

برخی از مراجع

•  Abdel‐Haleem, M.R., Abouelnaga, T., Abo‐Zahhad, M. and Ahmed, S.M., 2021. Enhancing microwave breast cancer hyperthermia therapy efficiency utilizing fat grafting with horn antenna. International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 31(6), p.e22651.
•   Choi, W.C., Lim, S. and Yoon, Y.J., 2020. Evaluation of transmit-array lens antenna for deep-seated hyperthermia tumor treatment. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 19(5),pp.866-870.
•   Das, P., Colombo, M. and Prosperi, D., 2019. Recent advances in magnetic fluid hyperthermia for cancer therapy. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 174, pp.42-55.
•   Sharma, S.K., Shrivastava, N., Rossi, F. and Thanh, N.T.K., 2019. Nanoparticles-based magnetic and photo induced hyperthermia for cancer treatment. Nano Today, 29, p.100795.
•  Jose, J., Kumar, R., Harilal, S., Mathew, G.E., Prabhu, A., Uddin, M.S., Aleya, L., Kim, H. and Mathew, B., 2020. Magnetic nanoparticles for hyperthermia in cancer treatment: an emerging tool. Environmental Science and Pollution Research, 27(16), pp.19214-19225.
•   Albarqi, H.A., Demessie, A.A., Sabei, F.Y., Moses, A.S., Hansen, M.N., Dhagat, P., Taratula, O.R. and Taratula, O., 2020. Systemically delivered magnetic hyperthermia for prostate cancer treatment. Pharmaceutics, 12(11), p.1020.