توصيفگر ها :
سرطان , هايپرترمي , معادله پنس , كنترل بهينه , آسيب حرارتي , شار حرارتي
چكيده فارسي :
چكيده
به رشد و تكثير نامنظم و بيقاعده سلولها در يك بافت، سرطان گفته ميشود. امروزه براي درمان سرطان روشهاي متنوعي نظير جراحي، شيميدرماني، پرتو درماني، هايپرترمي و غيره استفاده ميشود. بهترين روش درماني براي درمان سرطان، به پيشبيني و كنترل دقيق توزيع دما در بافت آسيب ديده بستگي دارد كه در سالهاي اخير تحقيقات زيادي در اين زمينه انجام گرفته است. در اكثر مطالعات ديده شده كه در اثر افزايش دما در درمان سرطان و به خصوص در روش هايپرترمي، بافت سالم مجاور بافت آسيب ديده نيز از بين رفته و عواقب بدي در پي دارد. در اين پاياننامه، كنترل بهينه ليزر به منظور حرارت درماني سرطان انجام شده است. بدين منظور، با توجه به رفتار غير فوريهاي انتقال دما در درمانهاي تحت ليزر، توزيع دماي گذراي وابسته به زمان در حالت يك بعدي، به همراه گرماي متابوليسم و پرفيوژن خون و با استفاده از معادله انتقال حرارت پنس، به صورت تحليلي بررسي شده و سپس براي به حداقل رساندن آسيب حرارتي در بافتهاي سالم مجاور بافت آسيب ديده، تابع هدفي با دو بخش اصلي كه شامل كاهش اختلاف آسيب حرارتي محاسبه شده با آسيب حرارتي مطلوب و توزيع دماي مناسب تعريف شده و به حداقل ميزان خود رسيده است. بنابراين مقدار شار حرارتي به صورت يك مسئله كنترل بهينه، بهينهسازي شده و كمترين و مفيدترين مقدار ممكن به دست آمده است. در آخر نيز نتايج حاصل از حل عددي اين مسئله، براي شار حرارتي مطلوب مثلثي و پالس حرارتي مربعي، با استفاده از شبيه سازي و كدنويسي در نرمافزار متلب استخراج شده است. براساس نتايج به دست آمده، با استفاده از پالس حرارتي مربعي، در زمان كمتري نتيجه دلخواه برآروده ميشود.
چكيده انگليسي :
Abstract
Cancer is known to cause irregular and abnormal growth of cells in a tissue. Different methods such as surgery, chemotherapy, radiotherapy, hyperthermia, etc. are used today to treat cancer. The best treatment for cancer treatment is to predict and accurately control the distribution of temperature in the affected tissue, which has been a great deal of research in recent years. In most studies, it has been seen that, due to the increased temperature in cancer treatment, and especially in the hyperthermia, the healthy tissue adjacent to the damaged tissue also disappears and results in bad consequences. In this thesis, optimal laser control is done to heal cancer. For this purpose, due to the non-finite behavior of temperature transitions in laser treatments, the time-dependent transient temporal distribution of time-dependent one-dimensional energy, together with the heat of metabolism and perfusion of blood, is analyzed analytically using the heat transfer transformation equation. Then, in order to minimize thermal damage in adjacent tissues of
the damaged tissue, a target function with two main components, which includes reducing the difference in thermal damage calculated with optimal thermal damage and appropriate temperature distribution, has reached its minimum level. Therefore, the thermal flux value is optimized as an optimal control problem, and the least and most useful amount is obtained. Finally, the results of the numerical solution of this problem have been extracted for triangular thermal heat flux and square heat pulses by using simulation and coding in MATLAB software. Based on the results, using a square thermal pulse, the desired result is reduced in less time.
