Nachdem Sie das bipolare Radiofrequenz-Hyperthermie-Modell erstellt haben, fahren Sie mit der Einrichtung des elektrischen Problems fort. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Knoten Elektrische Ströme. Wählen Sie für die elektrischen Randbedingungen in der angezeigten Abbildung Klemme und Masse als Berandungen aus.
Wählen Sie als Terminal manuell das proximale Ende der Oberseite einer der beiden Nadeln aus. Die identifizierte Nadel liefert die Eingangsspannung. Wählen Sie dann unter Terminal die Option Power aus, und geben Sie den entsprechenden Wert an.
Wählen Sie für dieses Protokoll 0,5 Watt für milde Hyperthermie, basierend auf vorläufigen Ex-vivo-Experimenten. Wählen Sie als Nächstes Masse und manuell die proximale Oberfläche der zweiten Nadel aus, die als Rücklaufelektrode für den zurückfließenden elektrischen Strompfad fungiert. Wenden Sie eine elektrische Isolierung auf die verbleibende Außenfläche des Modells an.
Um das thermische Problem einzurichten, wählen Sie den Knoten Wärmeübertragung in Volumenkörpern aus, und geben Sie 33 Grad Celsius als Anfangswert der Temperatur an. Um den Kühlkörpereffekt aufgrund des Blutflusses zu modellieren, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Wärmeübertragung in Festkörpern, fügen Sie die Wärmequellendomäne hinzu und wählen Sie die Geometrie aus, in der die Kühlkörpereffekte berücksichtigt werden sollen, nämlich Tumor und normales Gewebe. Wählen Sie Allgemeine Quelle, gefolgt von benutzerdefiniert, und geben Sie den Ausdruck für den Kühlkörper ein.
Für die thermischen Randbedingungen in der angezeigten Abbildung klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Wärmeübertragung, fügen Sie den Wärmefluss als Randbedingung hinzu und geben Sie die Außenflächen an, auf die der Wärmestrom angewendet wird. Wählen Sie konvektiver Wärmefluss als Flusstyp aus. Für den Wärmeübergangskoeffizienten verwenden Sie H gleich 215 Watt pro Quadratmeter pro Kelvin, um den Mechanismus des natürlichen Wärmeaustauschs zwischen Haut und Luft zu modellieren.
Geben Sie die Außentemperatur an. Verwenden Sie T gleich 20 Grad Celsius, um die Umgebungstemperatur in der Laborumgebung zu modellieren. Um das Strömungsdynamikproblem einzurichten, wählen Sie Koeffizient aus PDE-Knoten aus, und geben Sie den Druck als abhängige Variable an.
In dieser Phase wird automatisch die Einheit Pascal zugewiesen. Geben Sie die Einheit des Flüssigkeitsleitwerts eins pro Sekunde als Quelltermmenge an. Definieren Sie den Namen, um die Variable PI oder den interstitiellen Fluiddruck in dieser Studie zu identifizieren.
Klicken Sie anschließend mit der rechten Maustaste auf den PDE-Knoten Koeffizientenform und wählen Sie die Koeffizientenformdomäne aus. Geben Sie die geometrische Entität an, auf die sich die Gleichung als Tumor bezieht. Wiederholen Sie die gleichen Schritte und wählen Sie das verbleibende Gewebe als normales Gewebe aus, auf das eine andere PDE angewendet werden muss.
Geben Sie für das Tumormodell die angezeigten Koeffizienten in Begriffen an, um die Massenerhaltungsgleichung zu erhalten. Vernachlässigen Sie für das Tumormodell den Beitrag des Lymphsystems. Legen Sie alle anderen Koeffizienten auf Null fest.
Geben Sie in ähnlicher Weise für das Normalgewebemodell die angezeigten Koeffizienten in Bezug auf die Gleichung zur Erhaltung der Masse an. Berücksichtigen Sie bei normalem Gewebe den Beitrag des Lymphsystems. Legen Sie alle anderen Koeffizienten auf Null fest.
Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf den Koeffizienten PDE und wählen Sie die Anfangswerte. Wählen Sie den geometrischen Bereich als Tumor aus und wiederholen Sie den gleichen Schritt für das normale Gewebemodell. Geben Sie PI Null für Tumor und normales Gewebe an, entsprechend den in der angezeigten Tabelle aufgeführten Werten.
Für die Randbedingungen im Zusammenhang mit der fluiddynamischen Studie, die in der angezeigten Abbildung gezeigt wird, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Koeffizienten aus PDE und wählen Sie Dirichlet-Randbedingungen. Wählen Sie die äußere Oberfläche der normalen Gewebedomäne aus und weisen Sie den Anfangswert des interstitiellen Drucks zu, der als PI Null angegeben wird und dem normalen Gewebe entspricht. Um die Simulationen auszuführen, wählen Sie schließlich im Studienknoten die Option Frequenztransient aus.
Geben Sie die Zeiteinheit als Sekunden und die Frequenz als 500 Kilohertz an. Nach 15 Minuten simulierter Erwärmung mit 0,5 Watt angelegter Leistung erreichten mehr als 50 % des Tumorvolumens einen Zustand milder Hyperthermie, wobei die Temperatur im Bereich des Tumors, der der Nadel am nächsten liegt, über 45 Grad Celsius lag. Im Vergleich zu den Ausgangsbedingungen sank der interstitielle Flüssigkeitsdruck allmählich von neun Millimetern Quecksilbersäule im Zentrum des Tumors auf null am Rand.
Die Flüssigkeitsgeschwindigkeit betrug nicht mehr als 0,2 Mikrometer pro Sekunde innerhalb der gesamten Tumordomäne, einschließlich der Peripherie. Der interstitielle Fluiddruck änderte sich im Laufe der Zeit bei verschiedenen radialen Abständen von der Wärmequelle unterschiedlich. Innerhalb von drei Millimetern um die Nadeln reagierte der Flüssigkeitsdruck auf den raschen Temperaturanstieg, zeigte aber am Ende der Erwärmung keine Veränderung mehr.
Der Druck im restlichen Teil des Tumors nahm jedoch kontinuierlich ab.
