Hedeflemeli manyetik hipertermi için tek ve çift eksen konumlamalarla oluşturulan gradyan desenlerinin haritalanarak incelenmesi

Yıl 2023, , 571 - 578, 21.06.2022

Serhat Küçükdermenci

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.784966

Öz

Manyetik sıvı hipertermi (MFH) yeni nesil kanser tedavi yöntemlerinden biridir. Bu yöntemde alternatif manyetik alan (AMF) etkisindeki manyetik nano parçacıkların (MNP) titreşimle ısı üretme yetenekleri kullanılır. MNP titreşiminin sınırlı kontrolü MFH testlerinin pratik uygulamalarında ortaya çıkan zorluklardan biridir. MNP hareketinin amaca uygun kontrolü için MFH testlerinde yeni yaklaşımlar araştırılmaktadır. Sabit mıknatıs veya elektromıknatıslar tarafından üretilen statik manyetik alan (SMF) gradyanları aracılığıyla MNP titreşiminin lokalize edilmesi sağlanabilir. Bu çalışmada, yeni nesil MFH testlerinde kullanılabilecek SMF gradyanları ve manyetik alansız bölge (FFR) 1B ve 2B konumlamalar için oluşturulmuştur. Elektromıknatıslara göre teknik ve ekonomik avantajlar sunmasından dolayı sabit mıknatıslar SMF kaynağı olarak tercih edilmiştir. Düzenek kurulmadan önce çalışma alanında ortaya çıkacak manyetik alan desenini kestirebilmek için sonlu elemanlar yöntemi simulasyonu kullanılmıştır. xy düzlemine yerleştirilen sabit mıknatısların konumunun değiştirilebileceği bir platform üretilmiştir. Manyetik alan desenini xy düzleminde ölçmek için Arduino tabanlı elektronik bir sistem simüle edilip tasarlanmıştır. Alınan ölçümler grafiğe aktarılarak ortaya çıkan manyetik alan haritası analiz edilmiştir. Yapılan çıkarımlar 1B ve 2B konumlamalarından elde edilen manyetik alan desenlerinin yeni nesil MFH yaklaşımı için kullanılabilirliğini karşılaştırmalı olarak sunmaktadır. Ayrıca önerilen elektronik tasarım, manyetik alan haritasını düşük maliyetle belirlemek amacıyla benimsenebilir.

Anahtar Kelimeler

Kanser tedavileri, Hedeflemeli manyetik hipertermi, FEM analizi

Kaynakça

• 1. Fan, W., Yung, B., Huang, P. and Chen, X., Nanotechnology for multimodal synergistic cancer therapy. Chemical reviews, 117(22), pp.13566-13638, 2017.
• 2. Giustini, A.J., Petryk, A.A., Cassim, S.M., Tate, J.A., Baker, I. and Hoopes, P.J., Magnetic nanoparticle hyperthermia in cancer treatment. Nano Life, 1(01n02), pp.17-32, 2010.
• 3. Etemadi, H. and Plieger, P.G., Magnetic Fluid Hyperthermia Based on Magnetic Nanoparticles: Physical Characteristics, Historical Perspective, Clinical Trials, Technological Challenges, and Recent Advances. Advanced Therapeutics, p.2000061.
• 4. Abenojar, E.C., Wickramasinghe, S., Bas-Concepcion, J. and Samia, A.C.S., Structural effects on the magnetic hyperthermia properties of iron oxide nanoparticles. Progress in Natural Science: Materials International, 26(5), pp.440-448, 2016.
• 5. Lemal, P., Balog, S., Ackermann-Hirschi, L., Taladriz-Blanco, P., Hirt, A.M., Rothen-Rutishauser, B., Lattuada, M. and Petri-Fink, A., Simple and fast evaluation of relaxation parameters of magnetic nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 499, p.166176, 2020.
• 6. Rosensweig, R.E., Heating magnetic fluid with alternating magnetic field. Journal of magnetism and magnetic materials, 252, pp.370-374, 2002.
• 7. Hensley, D., Tay, Z.W., Dhavalikar, R., Zheng, B., Goodwill, P., Rinaldi, C. and Conolly, S., Combining magnetic particle imaging and magnetic fluid hyperthermia in a theranostic platform. Physics in Medicine & Biology, 62(9), p.3483, 2017.
• 8. Hensley, D., Tay, Z.W., Dhavalikar, R., Goodwill, P., Zheng, B., Rinaldi, C. and Conolly, S., February. A theranostic platform for localized magnetic fluid hyperthermia and magnetic particle imaging. In Energy-based Treatment of Tissue and Assessment IX (Vol. 10066, p. 1006603). International Society for Optics and Photonics, 2017.
• 9. Bauer, L.M., Situ, S.F., Griswold, M.A. and Samia, A.C.S., High-performance iron oxide nanoparticles for magnetic particle imaging–guided hyperthermia (hMPI). Nanoscale, 8(24), pp.12162-12169, 2016.
• 10. Wu, L., Cheng, J., Liu, W. and Chen, X., Numerical analysis of electromagnetically induced heating and bioheat transfer for magnetic fluid hyperthermia. IEEE Transactions on Magnetics, 51(2), pp.1-4, 2015.
• 11. Murase, K., Takata, H., Takeuchi, Y. and Saito, S., Control of the temperature rise in magnetic hyperthermia with use of an external static magnetic field. Physica Medica, 29(6), pp.624-630, 2013.
• 12. Tasci, T.O., Vargel, I., Arat, A., Guzel, E., Korkusuz, P. and Atalar, E., Focused RF hyperthermia using magnetic fluids. Medical physics, 36(5), pp.1906-1912, 2009.
• 13. Murase, K., Takata, H., Takeuchi, Y. and Saito, S., Control of the temperature rise in magnetic hyperthermia with use of an external static magnetic field. Physica Medica, 29(6), pp.624-630, 2013.
• 14. Ristić-Djurović, J.L., Gajić, S.S., Ilić, A.Ž., Romčević, N., Djordjevich, D.M., De Luka, S.R., Trbovich, A.M., Jokić, V.S. and Ćirković, S., Design and optimization of electromagnets for biomedical experiments with static magnetic and ELF electromagnetic fields. IEEE Transactions On Industrial Electronics, 65(6), pp.4991-5000, 2017.
• 15. Ren, Z.H., Mu, W.C. and Huang, S.Y., Design and optimization of a ring-pair permanent magnet array for head imaging in a low-field portable MRI system. IEEE Transactions on Magnetics, 55(1), pp.1-8, 2018.
• 16. Mahadi, W.W., Adi, S.R. and Nor, K.M., Application of the rare earth permanent magnet in linear generator driven by an internal combustion engine. In Proceedings. National Power Engineering Conference, 2003. PECon 2003. (pp. 256-261), 2003.
• 17. Kadhim, K.N. and Al-Rufaye, A.H.R., The Effects of Uniform Transverse Magnetic Field on Local Flow and Velocity Profile. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 7(2), 2016.
• 18. Sandhu, A. and Handa, H., Practical Hall sensors for biomedical instrumentation. IEEE Transactions on magnetics, 41(10), pp.4123-4127, 2005.
• 19. Omigbodun, F.T., Oladapo, B.I., Bowoto, O.K. and Adeyekun, F.P., Modelling detection of magnetic hysteresis properties with a microcontroller. International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), 67(6), pp.5-12, 2019.
• 20. Hussain, M.A., Gharghan, S.K. and Qasim Hamood, H., Design and Implementation of Wireless Low-Power Transfer for Medical Implant Devices. MS&E, 745(1), p.012087, 2020.