DOKULARIN ELEKTROMAGNETİK KAYNAKLAR KULLANILARAK ISITILMASI VE TEDAVİSİ HİPERTERMİYA

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKULARIN ELEKTROMAGNETİK KAYNAKLAR KULLANILARAK ISITILMASI VE TEDAVİSİ HİPERTERMİYA YÜKSEK LİSANS TEZİ Müh. Serap ÇEKLİ Aa Blm Dalı: Eletro ve Haberleşme Mühedslğ Programı: Byomedal Mühedslğ Tez Daışmaı: Yrd. Doç. Dr. Selçu PAKER MAYIS 003

2 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKULARIN ELEKTROMAGNETİK KAYNAKLAR KULLANILARAK ISITILMASI VE TEDAVİSİ HİPERTERMİYA YÜKSEK LİSANS TEZİ Müh. Serap ÇEKLİ ( ) Tez Esttüye Verldğ Tarh : 5 Mayıs 003 Tez Savuulduğu Tarh : 9 Mayıs 003 Tez Daışmaı : Dğer Jür Üyeler : Yrd. Doç. Dr. Selçu PAKER Prof. Dr. Mahmut ÜN (İ.Ü.) Doç. Dr. Tamer ÖLMEZ (İ.T.Ü.) MAYIS 003

3 ÖNSÖZ Bu tez hazırlamasıda değerl vat ve yardımlarıı esrgemeye blgs bemle paylaşa daışma hocam sayı Yrd. Doç. Dr. Selçu PAKER e teşeürü br borç blrm. Çalışmam esasıda eds verdğ değerl tavsyeler desteğ ve sabrı bu tez oluşmasıda öeml rol oyamıştır. So olara baa vermş olduğu maev destete dolayı aleme teşeür ederm. Mayıs 003 Serap Çel

4 İÇİNDEKİLER KISALTMALAR TABLO LİSTESİ ŞEKİL LİSTESİ SEMBOL LİSTESİ ÖZET SUMMARY v vı vıı ıx x xıı. GİRİŞ.. Tedavde Yüse Sıcalıları Öem.. Tedav Esasıda Uygulaa Isı Dozu ve Süres 3.3. Hücre Hayatta Kalmasıı Etleye Fatörler 4.4. Tedavye Ka Aış Oraıı Etler 5.5. Isı Tedavs le Dğer Tedav Yötemler Karşılaştırılması 6.6. Tümör Dousuu Isı Tedavse Yaıtı 7. ISI İLE ETKİLEŞİM VE KULLANILAN ANTEN YAPILARI 9.. Byolo Douları Özelller ve Isıı Doular Üzerde Etler 9.. Özgül Soğurma Oraı (SAR Specfc Absorbto Rate) 0.3. Sağlılı Douu Yama Rs.4. Uygulama ve Ate Yapısı.4.. Işıma Açılıları (Dalga Kılavuzları).4.. Faz Dzlmler Dpol Ateler ve Yarılar 6.5. Tümleş Sstemler 7 3. BENZETİM YÖNTEMİ VE SEÇİLEN PARAMETRELER Solu Farlar Algortması Doğrulu ve Kararlılı Kafes Soladırma Koşulları Başlagıç Alaları Yötem Değerledrlmes FDTD Metoduu Avataları FDTD Metoduu Dezavataları Yötem Uygulama Alaları 8

5 3.6. Kullaıla Geometr Yapı Ve Model Parametreler Bezetm Yötem İle Elde Edle Değerler SONUÇLAR 64 KAYNAKLAR 66 ÖZGEÇMİŞ 69 v

6 KISALTMALAR FDTD EM PTFE SAR ISM NFR DNA : Zamada Solu Farlar Yötem (Fte Dfferece Tme Doma) : EletroMaget : Polytetrafluorethytee (Pol Tetra Flor Ett) : Özgül Soğurma Oraı (Specfc Absorbto Rate) : Iteratoal Scetfc Medcal (Edüstryel Blmsel ve Medal) : Number of Frequecy (Zama Adımı Sayısı Br peryot boyuca) : Deosrbo Nüle Ast (Deoxyrbouclec Acd) v

7 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 3.. Farlı freas değerlerde byolo dou parametreler Tablo 3.. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.3. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f =450 MHz) Tablo 3.4. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle e büyü eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.5. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle e büyü eletr ala değerler (f =450 MHz) Tablo 3.6. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle SAR değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.7. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle SAR değerler (f =450 MHz) Tablo 3.8. z = 46 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f = 95 MHz)... 5 Tablo 3.9. z = 46 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f =450 MHz)... 5 Tablo 3.0 z = 46 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3. z = 46 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f =450 MHz) Tablo 3. z = 4 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.3 z =4 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.4 z = 4 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler (f =450 MHz) Tablo 3.5 z = 4 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f =450 MHz) Tablo 3.6 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.7 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f = 95 MHz) Tablo 3.8 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç eletr ala değerler (f = 450 MHz) Tablo 3.9 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler (f = 450 MHz) v

8 ŞEKİL LİSTESİ Şel. Şel. Şel. Şel. Şel.3 Şel.4 Şel 3. Şel 3. Şel 3.3 Şel 3.4 Şel 3.5 Şel 3.6 Şel 3.7 Şel 3.8 Şel 3.9 Şel 3.0 Şel 3. Sayfa No : Freas ve üfuz derlğ arasıda lş... 4 : Hücreler ph değer ve hayatta alma oraı arasıda lş.. 5 : a x b ebatlı ışıma açılığıı a earıa göre ormalze edlmş üfuz derlğ... :.45 GHz çalışma freaslı daresel uygulama aparatıı ışıma alaı... : 95 MHz freasıda çalışa daresel uygulama aparatı... : Yarım-dalga dpol formuda dou ç uygulayıcı tasarımı (434 MHz)... : Yee afes br hücres üzerde ala bleşeler oumları... : Ala bleşeler arasıda lş: (a) çeyre brm hücre üzerde (b) düzlemde... : (a) Kapalı bölge (b) açı (sıırladırılmamış) bölge... : Yapay sıır oşulları... : Delemler gücellemes le elde edle ala bleşeler... : Hesaplamalarda ullaıla brm üplerde oluşturulmuş geometr yapılar (a) Brm üplerde oluşturula sldr yapı (b) brm üplerde oluşturula tümör est... : Kas dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt freas le değşm göstere grafler. Kas dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le ters oratılı letel sabt se freas değşm le doğru oratılı şelde değşmetedr... : Kem dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt freas le değşm göstere grafler. Kem dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le ters oratılı letel sabt se freas değşm le doğru oratılı şelde değşmetedr... : Tümör dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt arta freas değer le değşm göstere grafler. Tümör dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le hızlı şelde azalmatadır letel sabt se freas değşm le leer şelde artış göstermetedr... : Der ç deletr atsayısı ve letel sabt arta freas değerler le değşm göstere grafler. Der parametreler ç deletr atsayısı freas le hızlı şelde azalmatadır letel sabt se freas değşm le doğrusal olmaya şelde değşm göstermetedr... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı br ate mevcut v

9 Şel 3. Şel 3.3 Şel 3.4 Şel 3.5 Şel 3.6 Şel 3.7 Şel 3.8 Şel 3.9 Şel 3.0 Şel 3. Şel 3. Şel 3.3 Şel 3.4 Şel 3.5 Şel 3.6 Şel 3.7 Şel 3.8 Şel 3.9 Şel 3.30 Şel 3.3 : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı br ate mevcut... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı ate mevcut... : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı ate arasıda faz farı var... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı üç ate mevcut... : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı üç ate mevcut... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı üç ate arasıda faz farı var... : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı üç ate arasıda faz farı var... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı ate arasıda mesafe var... : z = 50 estf = 450 MHz ç E ala dağılımı ate arasıda mesafe var... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı tümör büyü ve br ate var... : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı tümör büyü ve br ate var... : z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı farlı boyda ate var... : z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı farlı boyda ate var... : f = 95 MHz ç her duruma lş olara z = 46 estde E ala dağılımı... : f = 450 MHz ç her duruma lş olara z = 46 estde E ala dağılımı... : f = 95 MHz ç her duruma lş olara z = 4 estde E ala dağılımı... : f = 450 MHz ç her duruma lş olara z = 4 estde E ala dağılımı... : Küresel geometr yapıda yer ala as dousu tümör ve der gösterm... : Küresel yapıı f = 95 MHz değer ç z = 50 est ç eletr ala dağılımları... : Küresel yapıı f = 450 MHz değer ç z = 50 est ç eletr ala dağılımları v

10 SEMBOL LİSTESİ T : Sıcalı artışı c : Özgül ısı t : Hesaplama zama aralığı N : Zama adımı δ : Koum adım uzuluğu : Uzay boyutu c : Işı hızı E r : Eletr ala vetörü H r : Maget ala vetörü ε : Geçrgel atsayısı µ : Maget geçrgel atsayısı E x : Eletr ala x bleşe Ey : Eletr ala y bleşe E z : Eletr ala z bleşe H x : Mayet ala x bleşe H y : Mayet ala y bleşe H z : Mayet ala z bleşe ρ : Kütle yoğuluğu σ : İletel α : Zayıflama atsayısı f : Freas λ : Dalga boyu K : Yayılma sabt : Dalga sayısı ω : Açısal freas ν : Hız d : Nüfuz derlğ r : Rotasyoel T : Sıcalı R : Yarıçap mesafes x

11 DOKULARIN ELEKTROMAGNETİK KAYNAKLAR KULLANILARAK ISITILMASI VE TEDAVİSİ HİPERTERMİYA ÖZET Güümüzde aser hastalığıı tedav etmeye yöel tedav yötemler arasıda hpertermya (aserl hücreler yüse sıcalığa maruz bıraılara öldürülmes) öeml br yere sahptr. Hpertermya br tedav yötem olara olduça etl ve verml br seçee olmatadır. Bu tezde eletromaget ayalar ullaılara tümörlü douu ısıtılara tedav edlmes ousu eletromaget bezetm yötemyle çalışılmıştır. Tezde bu tedav yötem özelller hastalılı hücreler yapısal özelller le lşler alatılara bell br geometr yapıda meydaa gele ala dağılımlarıı blgsayar smülasyoları gerçeleştrlmştr. Sağlılı br douda bell br a aış oraı mevcuttur ve dou sıcalığı çeştl etmeler ede le arttığıda öreğ; ısıya maruz aldığıda a aış oraı bey tarafıda uyarıla termal dege merez uyartısı le artmatadır. Bu bölgede a srülasyou artış gösterdğde dou sıcalığı ormal değere döme yöüde br eğlm göstermetedr. Buula beraber aserl doularda meydaa gele yapısal br taım değşmler soucuda ısıya arşı duyarlılı artmatadır. Bu duyarlılığı temel edelerde br şu şelde açılaablr; hastalılı douu ph ast-baz dege sabt ormal değerde farlılı göstermetedr. Normal doularda bu değer ph 74 değerde büyü olduğu halde hastalılı douda ph 74 değerde üçü olmatadır. Yüse ph değere sahp hücreler yüse ısıya maruz aldığıda meydaa gele yüse sıcalıta hayatta alma olasılığı düşü ph değere sahp hücrelerde daha fazla olmatadır. Hücreler hayatta alma olasılığı sıcalıla ve arta süre le doğru oratılı br şelde azalmatadır. Ayrıca aser hücrelerde a aış hızı sıcalı artışı le beraber yeterce artış gösterememetedr. Normal sağlılı douda sıcalı artışı le brlte a aış oraı doğrusal olmaya şelde artış göstermete faat hastalılı douda bu artış heme heme hç görülmemetedr. Sıcalı artışıa arşı ormal dou hücreler dreç gösterre aser hücreler dreç gösteremeyere hayatta alamamatadır. Eletromaget ayalarda sağlaa güç çeştl arabrmler ullaılara tedav edlece douya atarılmatadır. Tedav amacı uygulaacağı bölge ve dğer fatörler gözöüe alıara değş freaslar ullaılmatadır. Freas değerler seçm bölgesel (loalzasyo) çalışmaya z vermel ve dğer başa amaçlar ç ullaıla freas badları dışıda yer alaca şelde olmalıdır. Yüse freaslarda bell br ortamda yol ala dalga hızlıca söümleere eer aybıa uğramatadır. Bezer şelde byolo doularda da eer taşıya ve bell şddette br eletr ala ets le bölgey ısıtma şlem sağlaya mrodalga dou çersde söümler. Dolayısıyla yüzeyde bell br uzalıta bulua tümör tleler etl br şelde ısıtıldığıda bu tür bölgelerde et br tedav yötem olmatadır. Aca yüse freaslarda dalga boyuu üçü olması ve düşü x

12 freaslara azara söümleme ve güç ayıplarıı daha fazla olması ede le stee dou bölgesde odalama mümü olablmetedr. Tedav esasıda eletromaget ala ets le gerçeleştrle ısıtma şlemde atarıla eer sağlılı dou hücrelere az hastalılı dou hücrelere se olabldğce fazla olması geremetedr. Tezde eletromaget etleşm celeme üzere zama dome sayısal hesaplama yötem ola solu farlar yötem FDTD ullaılmış seçle freas ate ve dou özelller ç bulua souçlar suulmuştur. x

13 HEATING AND MEDICAL TREATMENT OF BIOLOGICAL TISSUES USING ELECTROMAGNETIC SOURCES HYPERTHERMIA SUMMARY Nowadays hypertherma (llg malgat cells by exposg elevated temperature) has a mportat place amog the other ow treatmet methods correspodg to cure of cacer. Hypertherma s a very effectve ad productve opto as a treatmet method. I ths thess the subect of treatmet of tumors by meas of heatg usg electromagetc sources s studed by vrtue of mapulatg electromagetc smulatos. The propertes of the treatmet method ad specfc features of malgat cells are metoed ad computer smulatos of electrcal feld dstrbutos related to the defed geometrcal structure are executed. There exst a defed blood perfuso rate a healty tssue ad whe the temperature of tssue s creased due to ay reaso for example; exposg excessve heat the blood perfuso rate s creased va trggerg of cetral thermal balace pot stmulated by bra. Sce the blood crculato s creased the temperature of tssue teds to tur bac ts ormal value. However malgat tssue s sestve to heat as the result of some specfc chages at cacer cells. Oe of the fudametal reaso of the sestvty of cacer cells s that the ph value of malgat tssue s dfferet from ts ormal value. The ph value of a healty tssue s equal or greater tha ph 74 despte of ths ph value s lttle tha ph 74. The probablty value of the survavg factor for cells havg hgher ph value s greater tha the cells havg less ph value whe the cells are exposed to excessve heat. The probablty value of the survavg factor of the heated cells are decreased proportoal to the heat ad the creasg tme durato. Moreover the blood perfuso rate ca ot go up by heatg suffcetly. The blood perfuso rate s creased olearly ormal ad healty tssue relatg to heat but whe the malgat tssue s tae to cosderato almost there s o crease the blood perfuso rate. Normal tssue cells are resstat to the elevated temperatures as the cacer cells ca ot resst the heatg ad the malgat cells pershes. The power suppled from the electromagetc sources s trasferred to the tssue to be cured by usg a terface. Dfferet frequecy values are used by tag to cosderato of the am of the therapy the treatmet locato ad the other factors. The selected frequecy value should obta localzato ad tae part the frequecy bads except for the frequecy bad used for aother ams. A wave propagate a medum atteuates ad lose ts power fastly at hgh frequecy values. Smlarly the mcrowave that trasportg the eergy a bologcal tssue ad supplyg the heatg process as a meas of a defed electrcal feld testy s damps a tssue. Cosequetly hpertherma s a effectve treatmet method sce the tumor tssue tae place at a certa dstace from the s s heated adequately. Focusg to ay tssue area ad localzato could be possble because of the x

14 waveleght s small at the hgh frequecy values ad hgh power losses compared to low frequecy values. The eergy that trasported to the healty tsuue cells should be less tha that of tumor cells at the heatg process matag by electromagetc feld affect durg the treatmet therapy ad the eergy amout trasferred to the malgat cells should be as much as possble. I ths thess as a tme doma umercal calculato method fte dfferece tme doma FDTD s used for examato of the electromagetc teracto ad the gve results are obtaed for selected ferquecy atea ad the tssue propertes. x

15 . GİRİŞ Bu tezde taımlaa bell br geometr yapı le bu yapıda yer ala madde parametreler ate yapısı ve bell br freas değer ç eletr ala dağılımları bezetlere celemştr. Hpertermya br ate vasıtasıyla uyguladığıda ayata alıa gücü büyü bölümüü tümör dousua ulaşara bu tley ısıtması stemetedr. Ayrıca bu esada sağlılı douu bu ısıtma şlemde olablece e az ety görmes geremetedr. Bu sebeplerde dolayı ullaıla parametreler ullaıla geometr yapı yapıla çalışma le abuller ve smülasyolar çerçevesde eletr ala dağılımıı tümör bölgesde e yüse değer alableceğ optmum ate uzuluğu yer ve freası celemştr. Smülasyoları yapılması esasıda Fortra blgsayar programı ullaılmıştır. Elde edle bulgular ve souçlar bell byolo dou parametreler ullaılması ve bezetm ortamıda ayalaa sıırlar çerçevesde sağlamıştır. Blgsayar ortamıda problem smüle edlre taımlaa geometr yapıı belrl br ümer (sayısal) hesaplama metodu le modellemes geremetedr. Tezde hem taımlaa geometr açısıda hem de byolo doularda eletromaget (EM) dağılımlar ç etl çözümler elde edlmese olaa sağlaya FDTD (Fte Dfferece Tme Doma Zamada Solu Farlar) yötem ullaılmıştır. Bugüe adar yapıla ço sayıda çalışmada çeştl uygulamalara ve amaca yöel olara değş freas değerler ullaılmıştır. E ço ullaıla freas değerler 450 MHz 95 MHz 434 MHz 00 MHz 7 MHz olara sıralamatadır. Yapıla araştırmalar soucuda hpertermya ç edüstryel blmsel ve medal (ISM Idustral Scetfc ad Medcal) freas badları çersde bulua 95 MHz freas değer olduça uygu br değer olduğu belrlemştr. Bu freas değer üzerde freaslarda odalama çözüürlüğü artmata aca üfuz derlğ azalmatadır; 95 MHz değer odalama ve derl arasıda optmum çalışma olaağıı sağlamatadır [3].

16 Yüse sıcalı değerler ( >4 o C) otrol altıa alımayara artış göstermeye devam ettğ tadrde bu otrolsüz sıcalı artışı alıcı dou hasarlarıa hatta ölüme yol açable stemeye souçlara ede olablmetedr. Nede olableceğ tehleler farıda buluara yüse sıcalıları yararlı etler alaşılması eletromaget (EM) ayalar ullaara hastalılı bölge ısıtılması suretyle aserl douları tedav edlebleceğ fr ortaya çıarmıştır. Hastalılı douları ısı le tedav edlmes yöüde grşmler osezc yüzyılı soua rastlamış olmala beraber bu evrede yüse sıcalılarda calı dou ve hücreler davraışı sstemat şelde araştırılmamıştır. Aca 970 de tbare yalız ısı tedavs uygulaması veya X-ışıı ve laç tedavs le beraber ullaılması durumuda ısıı aserl hücreler üzerde yarattığı öldürücü et ve dğer fatörler celemeye başlamıştır. Dou ültür hücreler tümörlü fareler ve bazı hayvalar üzerde çeştl çalışmalar yapılmıştır [7]. Yapıla çalışmalar l deeyler yapma ousuda cesaret verc olmuş ve sa vücududa yer ala herhag br bölgede ortaya çıa aserl douyu ısıtmayı ısıtıla bölgede oluşa sıcalığı ölçme şlem gerçeleştre epmaları tasarımıı ve gelştrlmes sağlamıştır.. Tedavde Yüse Sıcalıları Öem Kaser tedav yötemler heme heps vücut şlevler yere getrleblmes ç hayat öem taşıya sağlılı douya aşırı zarar vermesz olabldğce fazla hastalılı hücre douda temzlemes şlem üzere odalamıştır. Cerrah grşm uyguladığıda hastalıta etlee aserl hücreler dou tlesde eslere çıarılır ve bu esada vücut ç hayat öem taşıya douu zarar görmemes geremetedr. Işıım tedavs uyguladığıda se hastalılı hücreler öldürücü dozda X-ışııa maruz bıraılara öldürülür aca burada tedav uygulaa bölgede bulua sağlılı douu tedavye verdğ tep sıırlayıcı br etmedr. İlaç tedavs uyguladığıda ullaıla tedav edc laçlar aser hücreler üzerde etldr ve laç tedavs doğası gereğ ullaıla özel laca arşı duyarlı ola tüm hücre sstem tedavde etlemetedr. Yüse sıcalı derecelere adar ısıtma şlem de hastalılı hücreler öldürmetedr ve bölgesel ısıtma yapıldığıda ısıtma dozuu e adar olacağıa ısıtıla dou tlesde yer ala ormal dou hücreler ısıya verdğ tep le arar verlmetedr. Peço durumda tedav başarısı öldürüle aserl hücreler ormal hücrelere oraı le belrlemetedr.

17 . Tedav Esasıda Uygulaa Isı Dozu Ve Süres Tedavde uygulaa ısıı dozu temel olara gözöüe alıa celtr. Douları ısıtılması esasıda hücreler hayatta alma olasılığıı belrleye öeml parametre bulumatadır. Bu parametreler; sıcalı ve douu bu sıcalı değere maruz bıraıldığı süredr. Hücre hayatta alma süres le bu parametreler doğrusal olmaya br değşm göstermetedr. Bu sebepte dolayı bell br ısı dozuu belrleeblmes ç te br fzsel değşe veya değşeler doğrusal br ombasyou taımlaamamatadır. 43 o C üzerde sıcalılarda brço hücre peço farlı özell serglemes uygulaaca ısı dozuu belrleeblmes ç arzu edlmeye br dğer etmedr. Bölgesel olara uygulaa ısıtma tedavsde ısı te br doz şelde uygulamayara braç doza bölümetedr ve ısıtma şlem esasıda tümörü ulaşması stee ısıya a olara ulaşılmamatadır. Buu yere daha düşü sıcalılarda br süre beleere ademel olara arzu edle ısı tümör dousua verlmetedr. Bu sebepte dolayı braç doza bölüe ısı tedavsde hücreler tedavye vereceğ tep olduça öeml olmatadır. Hücreler başlagıç aşamasıda 43 o C veya daha yüse sıcalılara adar ısıtıldığı tadrde tedav lerleye aşamalarıda hücreler daha düşü sıcalı değerlerde dah ısıya arşı duyarlı olmatadır. Buula beraber başlagıç sıcalığı 43 o C altıda tutulur se buda sora uygulaa tedav aşamalarıda hücreler ısıtma şleme herhag br sıcalı değerde dreç göstermetedr. Hücreler 43 o C veya daha yüse sıcalılara adar ısıtıldıta sora 37 o C ye adar soğutulması şlem ço fazla sayıda terarladığı tadrde bu hücreler öcede ısıya maruz bıraılmamış hücrelere azara ısıya daha dreçl hale gelr. Isıya arşı dreçl hale gele bu hücrelere termotolerat (ısıya toleras göstere) delmetedr. Termotoleras (ısıya arşı toleras gösterme) hem tümör dousuda hem de ormal doularda meydaa geleblmetedr. Bütü bu bulgular tedav amaçlı epma tasarımı yapılıre ve tedav esasıda gözöüe alımalıdır. Tedav başlagıcıda ço ısa sürel olsa dah douu a olara aşırı ısıtılması söz ousu olduğu tadrde douda ısıya arşı hassasyet ve belemed şelde hücre ölümü meydaa geleblr. Isıtmaı ço yavaş yapılması se ısıya arşı toleras olayıı meydaa gelmese dolayısıyla hücrelerde stemeye tos et oluşara hücreler ölmese yol açmatadır. Bu yüzde ısıtma şlem yeter adar hızlı yapılmalıdır ayrıca tümör ve ormal 3

18 douda sıcalı dağılımıı belrlemş bell sıırlar çerçevesde alması sağlamalıdır. Hpertermya (aser hücreler öldürücü dozda sıcalı değerlere adar ısıtılması) tedavs sırasıda uygulaaca ısı dozu ve tedav süres belrlere aser dousuu araterst özelllere freas ve üfuz derlğ arasıda lşye sıcalığı hücreler hayatta alma olasılığıa ola etler gözöüde buludurulmalıdır. Freas ve üfuz derlğ arasıda lş şel. de görülmetedr. Freas ve üfuz derlğ ters oratılıdır tedav sırasıda ullaıla freas düşürüldüğüde üfuz derlğ artmatadır. Bell br taım tedav sürelere ayrılara gerçeleştrle hpertermya tedav yötem tüm usurlar gözöüe alıara tasarlamalıdır. Şel. Freas ve üfuz derlğ arasıda lş.3 Hücre Hayatta Kalmasıı Etleye Fatörler Dou ültürüde bulua hücreler hayatta almasıı etleye fatörler celemes stadart şartlar altıda yapılmatadır. Stadart şartlar se hücreler yeterce bes ve ose alması 37 o C da ortamlarda buluması ve ormal br douu ph değerde olması olara sıralaablr. Faat peço tümör dousuu ç yapısı gözöüe alıdığıda çevresel fatörler ve dış eteler ormal şartlar altıda hücreler çde buluduğu oşullar gb değldr. Geel olara aser hücreler 74 4

19 değerde daha düşü ph değerlere (ph < 74) sahp olmatadır. Normal dou hücrelerde ph değer 74 değerde büyü olmatadır (ph > 74). Dolayısıyla ormal hücreler ph değerde daha düşü ph değere sahp ola aserl hücreler ose ve bes ayağıda yosu almatadır ph değer le ısı eerse maruz alma süres ve hücre hayatta alma olasılığı arasıda lş şel. de görülmetedr. Bes ayağıda yosu alma ose yeterszlğ ve düşü ph değer hücreler ısıya arşı duyarlı hale getrmete ve bu hücreler sıcalığıı yüseltme ormal hücreler sıcalığıı yüseltme şlemdede daha olay olmatadır [3]. Buula beraber bazı tümör hücreler ısıya arşı dğerlerde daha fazla dreç göstermetedr. Şel. Hücreler ph değer ve hayatta alma oraı arasıda lş.4 Tedavye Ka Aış Oraıı Etler Tümörü a aış oraı arater öeml ölçüde tümörü büyülüğüe yaşıa ve tpe bağlı olmatadır. Ayrıca a srülasyou tümör tles çersde sağlılı şelde değldr (heteroedr). Normal sıcalı değerlerde aserl ve ormal hücreler arasıda a dolaşımı açısıda öeml br farlılı görülmemese rağme sıcalı arttırıldığıda büyü farlılılar ortaya çımatadır. Sağlılı douda a 5

20 dolaşımı ısıı artması le olduça artmatadır dğer yada aserl douda a srülasyou artış göstermemete veya bu artış öemsz ölçüde az olmatadır. Dolayısıyla a srülasyou vasıtasıyla bölgede uzalaştırılamaya ısı ormal dou hücrelere azara tümör tles zarar verc olmatadır. Douları ısıtılması şlemde başlagıçta gerçeleşe hızlı sıcalı artışıı ede düşü a aış oraıdır. Buula beraber dou ısııre bey tarafıda sıcalıotrol meazması uyarılır ve duruma müdahele etmes sağlaır. Bu durumda a aış oraı zamala beraber artış göstermeye başlar. Souç olara sıcalı artış oraı azalmaya başlar. Tp br tep süresde sıcalı artmış ola a aış oraı yüzüde düşmeye başlar bu baımda sıcalı daha düşü sevyelerde ararlı duruma geçme eğlm göstermetedr []. Tümör dousua özgü şelde asd ola tümör ve çevresde dou ısıtma sorası daha da asd hale gelmete ve bu durum terar ısıtma sorası bu tleye daha fazla zarar verc telte olmatadır [8]. Tümör tles oluşmaya başlamasıda tbare ye a damarları oluşturmaya devam etmetedr aca bu ye ılcal damarlar ve dğer damarlar yapı ve şel tbarı le ormal dou çersde şlevler yere getremeyece özelllerde olmatadır..5 Isı Tedavs le Dğer Tedav Yötemler Karşılaştırılması Tümörler tedavsde ullaıla ısı tedavs ble dğer tedav yötemler etlğ arttırmatadır. E ço ble aser tedav yötemler radyoterap (aserl douu X-ışııa maruz bıraılması) emoterap (laç tedavs) ve cerrah operasyo olara sayılablr. Radyoterapde hastalılı dou ışııma peço ere maruz bıraıldığıda hücreler s-fazı (DNA setez fazı) olara ble ışııma dreçl hale gelmes durumu ortaya çıablmetedr [3]. Bu durum radyorezstas (radoresstace) olara adladırılmatadır. Radyorezstas sıcalığa arşı duyarlıdır ışıım tedavse dreç göstere douya hpertermya uyguladığı tadrde radyoterapye arşı gösterdğ dreç azalmatadır. Hpertermya uygulaması le azala radyorezstas sorasıda radyoterap etl şelde uygulamasıa devam edleblmetedr. Isıya maruz bıraıla hücreler ısıtılmayalara göre yüzde otuz (%30) oraıda daha az ışıım dozua maruz aldığı halde ayı ety göstermetedr. 6

21 Ose ayağıda yosu hücreler X-ışıımıa arşı olduça dreç göstermetedr. İsalarda görüle tümör doularıda bell mtarda ose baımıda far hücreler bulumatadır ve radyoterap başarısızlığa uğramasıı ede bu hücrelerde ayaladığı düşüülmetedr [0]. Ose baımıda far ola bu hücreler ısıya maruz bıraıldığıda ose düzey baımıda ormal ola hücreler adar etl şelde öldürüleblmetedr. Radyoterap le hpertermya tedavler brlte uygulaması aser tedavsde daha etl ve verml souçlar alımasıı sağlamatadır. Isı ayı zamada hastalılı hücreler tedav etme amaçlı ullaıla brço lacı myasal reasyo etğ arttırara tümör hücreler öldürme yets de et şelde arttırmatadır. Kemoterap aser vücudu farlı yerlere yayıldığı durumlarda etl br tedav yötem olara ullaılmatadır. Ayrıca düşü ph değere sahp ortamlarda laçları etlğ artmatadır. Kemoterapye yaıt vermeye vaalarda ısı ve laç tedavs ombasyou hastalığı lerlemes durdurablmetedr..6 Tümör Dousuu Isı Tedavse Yaıtı Fareler üzerde yapıla celemeler bazı tür tümörler ısıya arşı so derece duyarlı davraıre bazılarıı daha dreçl olduğuu göstermştr [0]. Bazı tümörler 44 o C de 30 daa süre le ısıtılara devam ettrle tedav sürecde bu ısı dozu le tedav edlebldğ halde bazı tümörler dreç azamatadır. Tümörler ısı tedavse verdğ bu farlı tepler hücreler yapısal değşellerde ayalamatadır. Ka aış oraı tümörler loalze (bölgesel) ısıtma tedavse verdğ yaıtı belrlere öeml rol oyamatadır. Sıcalı dağılımlarıı olduça etleye br parametre ola a aışı ısı uygulaa douda ısıı bölgede uzalaştırılmasıı dolayısıyla ısıtıla bölgede br soğutma olayıı meydaa gelmes sağlar. Tüm douda eşt orada a aışı olmadığıda eşt olmaya sıcalı dağılımları söz ousu olmatadır. Normal dou söz ousu olduğuda vücut ısıtıla bölgey soğutma ç burada a aışıı arttırmatadır. Bazı tümörlerde bua bezer şelde davrama eğlm göstermele brlte geel olara tümörlerde ısıtılma soucu oluşa ısıyı otrol etme amaçlı olara vücut tarafıda verle yaıt azalmıştır veya böyle br tep görülmemetedr. Uzu sürel ısıtma peryotlarıda (> 30 daa) ve 7

22 özellle 43 o C veya daha yüse sıcalılarda a aışı heme heme tümüyle durmatadır. Bu sebeplerde dolayı ısıtma şlem esasıda dou sıcalığıı zlemes gerel ve öemldr. Bazı durumlarda ısıtıla douda üçü br bölge dah yeter adar ısıtılmamış se tümör hücreler öldürülmes tedavs başarısızlıla souçlaablmetedr. Sıcalığı o C arttırılması le hastalılı hücreler öldürülme olasılığı ayda değer şelde artmatadır. Ka aışıı tümörlerde tüm bölgede eşt olara soğutma sağlayamaması ede le bazı soğu otalar oluşmatadır. Özellle bölgede büyü a damarlarıı geçtğ bazı durumlarda soğutma ets oluşması açıılmazdır ve bu durumda eşt ısıtma şlem ço zor gerçeleştrlmetedr. Kemler olduça y ısı leteler olduğuda eml bölgeler çevresde sbete soğu dou bölgeler alması olduça sı rastlaa br durumdur. Isıtma şlem eletr ala ets le gerçeleştrldğde de eşt olmaya ısı dağılımı söz ousu olablmetedr ve bu durum douu soğurma araterstlerde veya farlı güç depolama özelllere sahp olmasıda ler gelmetedr. 8

23 . ISI İLE ETKİLEŞİM VE KULLANILAN ANTEN YAPILARI. Byolo Douları Özelller ve Isıı Doular Üzerde Etler Isıı doular üzerde tedav edc br ets olablmes ç tümörü çersde sıcalığı o C değerler arasıda olması geremetedr. Bu sıcalı değerlere ulaşıldığıda douda eer soğurulması devam ettğ halde a aış hızıda artış ve a srülasyou ede le douda sıcalı artışı görülmemetedr. Isıtma şlem ç arzu edle sıcalı o C dr. 4 o C altıda sıcalı değerler tümörlü douları tedav edc ets olmadığı gb hastalılı hücreler dreç azamasıa sebep olablmetedr. 45 o C üzerde sıcalılarda her br sıcalı dereces le douları öldürülmes ç gerel süre br öce süreye göre yarıya düşmetedr. Tümör çevresde bulua sağlılı douu zarar görme rs sözousu olmadığı durumda teor olara 45 o C veya 46 o C de braç daalı ısıtma le tedav souçlaablecet. Faat gerçete durum böyle değldr ve tedav esasıda 4-43 o C sıcalı değerlerde yalaşı saat adarlı br süre le ısıtma şlem yapılmatadır. Isıtma şlem ç gerel eer büyü mtarda olması gerememetedr: Teor olara eer tümöre verml şelde atarıldığıda 0 mm çaplı br tümörü sıcalığıı br daalı süre çersde 5 o C yüseltme ç.5 W yeterldr [9]. Sağlılı dou gözöüe alıdığıda daha fazla su htva ede ormal yapısal özelller aybetmş hastalılı douu deletr ayıpları ormal douya azara daha fazladır. Öreğ; hastalılı der dousu %8.6 oraıda su htva edere ormal epdermste bu ora %60.9 olmatadır. Güümüze adar yapıla çeştl çalışmalarda elde edle souçlar ve bulgular şuu göstermştr: E büyü sıcalı yüzeyde değl yüzey braz daha alt bölgelerde meydaa gelmetedr. Buu ede yüzeyde ortama doğru br ısı yayıımı suretyle ısı aybı olmasıdır. Yüzeyde daha der bölgelere gdldçe eletromaget dalga şddetde azalma meydaa gelmetedr. Bu sebepte ve 9

24 ısme yaal yölerde ısı yayıımı olmasıda dolayı sıcalı e büyü değere ulaştıta sora derlle beraber ademel olara azalmatadır. Yüzey sıcalığı ışıım freasıa arşı duyarsızdır oysa ç bölgeler gözöüe alıdığıda sıcalığı daha düşü freas sevyelerde büyü ölçüde etledğ görülmetedr. Yüse freaslarda hacmsel sıcalı üretm hızlı br şelde azaldığıda ve daha düşü mtarda ısı üretldğde sıcalı değerler de azalır ve mesafe le daha hızlı şelde azalma gösterr. Düşü ışıma freaslarıda ısıtma oraı daha fazla olmata ve daha dere üfuz etmetedr. Bütü eletromaget özelller gözöüe alıdığıda sıcalı artışı ç douu deletr sabt öeml br parametre olmatadır. Düşü deletr sabte sahp doularda sıcalı yüse deletr sabte sahp ola doulara azara daha düşü olmatadır. Ayı zamada doularda meydaa gele sıcalı artış oraıı deletr sabt le oratılı olduğu söyleeblr. Düşü ışıım freaslarıda soğurulma daha fazla olduğuda üfuz etme daha der bölgelerde gerçeleşmetedr faat yüse freas değerlerde ısıtma şlemde bölgesel çalışma sağlaablmetedr.. Özgül Soğurma Oraı (SAR Specfc Absorbto Rate) Düşü mtarda su htva ede doularda (yağ dousu) mrodalgaları üfuz derlğ 00 MHz de 30 cm ve 0 GHz de 3 cm adar olmatadır. Yüse mtarda su çere doularda (as dousu) se bu raamlar yalaşı olara 00 MHz de 4 cm ve 0 GHz de mm olmatadır. Göderle dalgalar soucuda aalt olara belrleeblmes olduça güç ola loal (bölgesel) alalar meydaa gelmetedr aca bu alalar sayısal modelleme le estreblmetedr. Brm ütle başıa soğurula güç şelde fade edle özgül soğurma oraı (SAR Specfc Absorbto Rate) douda harcaa gücü ölçüsüe lş br avram olara arşımıza çımatadır. SAR loal olara ortalama ala ve letel sabt br şlevdr: burada σ E SAR = [W/g] (.) ρ 0

25 σ ; letel [S/m] E ; rms (ortalama) ararlı durum eletr ala şddet [V/m] ρ ; ütle yoğuluğu [g/m 3 ] parametreler fade etmetedr. SAR sıırları solu br byolo douda termal (ısıl) olara toplaa ışıım dozu baımıda taımlamatadır. Loal ısıtma oraıı hesaplaması amacıyla delem ullaılmatadır. Burada c ; özgül ısı [J/g o C] t ; ısıtma yapıla süre T ; sıcalı artışı SAR T = t (.) c parametreler belrtmetedr. Bu delem dou bölgesde yeterce hızlı ısıtma yapıldığıda meydaa gele sıcalı artışıı fade etmetedr. Eletromaget (EM) aya le ısıtılma soucu doularda meydaa gele eer oraı douu EM özelller ve mrodalga ışıımı araterstler le belrlemetedr. Düşü SAR değerlerde dou sıcalığı daha düşü olmatadır []. EM eer byomedal doularda yarattığı etler belrleme zordur buu ede; Douları özelller armaşıtır zamala ve freasla değşmetedr. Özgül soğurma oraı SAR sadece ısıl etler çermetedr. Oysa bu etleşmde myasal hatta orga değşmler de ousu olablr. Eletromaget eer doularda uzu sürede etler de göz öüe alımalıdır. Kısa sürel br et söz ousu olmayablr aca uzu süre eletromaget eer yutulması armaşı etler yaratablr..3 Sağlılı Douu Yama Rs Dalgaları douya verml şelde üfuz etmes ve douda sıcalığı yüselmes ayaları oumu ve sayısıa bağlıdır. Eletromaget dalga ve dou etleşm

26 yaı alada meydaa gelmetedr. Tedav esasıda arzu edle o C sıcalı aralığı ç optmum güç yoğuluğu 00 mwcm - olara belrlemştr [9]. Sağlılı douu yama rs br taım edelerde dolayı ortaya çımatadır: a. Omurga gb eml dou çııtıları veya eml doular yaııda oluşable a sıcalı yüselmeler b. Sağlısız a dolaşımı ede le douda loal olara depolaa eer bölgede a aışı le uzalaştırılamaz ve a dolaşımı özellle yağlı doularda sağlısız olduğuda bu douları ısıtılması c. İç orgaları yüse orada eer soğurması sağlılı doularda yama rs ortaya çıara başlıca etmeler olara sayılablr. Tedav esasıda eletromaget güç sızıtısı olması doulara zarar vereblece dğer br usurdur. Bu sebeple uygulamaı gerçeleştrleceğ epmaı tasarımı esasıda temel gerell gözöüde tutulmalıdır: İçersde buluula ortamda oluşablece (gele veya yasıya) güç sızıtıları eslle sıırladırılmalı ayrıca zamaa ve ouma göre ala ve sıcalı dağılımları deetm altıda tutulmalıdır..4 Uygulama ve Ate Yapısı Isıtma şlemde eer br ate dalga ılavuzu veya oasyel ablo vasıtasıyla doğruda douya verlr ate le dou arasıda br boşlu buluması söz ousu değldr. Ate tümör hzasıda olaca şelde der üzerde hastalılı bölgeye uygulamasıa veya douya batırılıp dou çerse soulara uygulamasıa bağlı olara ısıtma tedavs (hpertermya) yüzeysel ısıtma veya dou çde ısıtma olara adladırılır. Uygulama sırasıda ullaıla ateler üç aa başlı altıda celeeblr:.4. Işıma Açılıları (Dalga Kılavuzları) Dalga ılavuzları hpertermya tedav yötem gelşm sürec çerçevesde değerledrldğde l aşamalarda ber ullaım alaı bulmuştur. Br açı dalga ılavuzuda douda yayılma sabt dalga ılavuzuu uzu earıa göre (a) ormalze edlr; K = a = aω µ 0ε (.3)

27 burada µ ;ortamı mayet geçrgelğ = ω µε (dalga sayısı) ω = πf (açısal freas) 7 µ = 4π [H/m] (boşluğu mayet geçrgelğ) 0 0 ε = ε ε dr. Şel. de görüle a uzuluğua göre ormalze edlmş üfuz derlğ K saal (apss) ve gerçel (ordat) ısımlarıı br fosyoudur. Şel. sol üst öşesde üfuz derlğ saal ısımda heme heme bağımsız olduğu görülmetedr ve ε ε <.5 ve 0 log( µ ε a ) ω > değerler ç; 0 ε d 0.4 a λm.4 (.4) burada λ m ortamda dalga boyudur. Şel sağ bölges celedğde üfuz derlğ gerçel ısımda heme heme bağımsız olduğu görülmetedr [9]. Şel. a b ebatlı ışıma açılığıı a earıa göre ormalze edlmş üfuz derlğ Der altıda douu yüzeyde ısıtılmasıda ullaılaca açılığı boyutları ç optmum ora; geşl λ ve uzulu λ le λ arasıda br boyut seçldğde 3

28 ortaya çımatadır ayrıca bu durumda açılı TE 0 moduda uyarılmalıdır. Bu leye dayaara 95 MHz ç gelştrle dalga ılavuzu öre gösterleblr; () 6 cm boyutlarıda 6 cm boyutlarıa geşleye br dalga ılavuzu le () oasyel ablo le beslee 5. 4 cm açılı boyutuda 7.75 cm boyutua geçş yapa dalga ılavuzu. Bu tasarımlar bast ve ullaışlı olup 95 MHz esm freasıda çalışmatadır. Gelşme sürecyle beraber yüse deletr sabte sahp düşü ayıplı deletr malzeme (alümyum ost ε 4 ) le doldurulmata ola dalga ılavuzları daha soraları alümyum oste bezer faat daha haff ola gözeel yapısı hava devme z verere der soğumasıı sağlaya br malzeme le doldurulmaya başlamıştır. Hava devm ve soğutma ets le lpd tabaalarıda arzu edlmeye aşırı ısıma ve sıcalı artışı meydaa gelmes ölemetedr. Dğer br tp uygulama aparatı br deletr malzeme le doldurulmuş dörtge dalga ılavuzu yapılardır. Yapıla araştırmalar soucu gelştrle 45 GHz freasıda çalışa ve daresel ışıma yapa br uygulama aparatıı ışıma alaı şel. de görülmetedr. Bu tasarım le ışıım esasıda güç ayıpları öeml ölçüde ölemetedr. Şel.3 de görüle dğer br tasarım 95 MHz freasıda çalışa daresel br dalga ılavuzua yerleştrlmş br çft ortogoal saça yapıda oluşmatadır. 50 mm veya 00 mm çapıda 5 mm alılığıda olup dış çevrese absorbe edc br malzeme yerleştrlmştr. r Şel..45 GHz çalışma freaslı daresel uygulama aparatıı ışıma alaı 4

29 .4. Faz Dzlmler Faz dzlmler faz aydırıcılar tarafıda beslee ayalar (ateler) topluluğu olara taımlamatadır. Gerçete radar ve haberleşme amacı le gelştrlmş olmala beraber tedav alaıda da ullaılmaya başlamıştır. Şel.3 95 MHz freasıda çalışa daresel uygulama aparatı E bast dzlm br t bağlatı (tee) ve br faz aydırıcı tarafıda beslee özdeş ayata meydaa gelmetedr. Ayı fazda çalışa aya olduça yüzeysel ısıtma sağlamatadır faat faz dışı çalışa ayalar le yağlı douu (.45 GHz de 4 cm) der tabaalarıda ısıtma yapılablmetedr; yüse orada soğurma özellğe sahp aslı douda ısıtma yüzeysel olup ılımlı br sevyede seyretmetedr. Yağlı douda belrl br oda otası F oda otasıı şaret ede üresel br yapıı yüzeyde yerleştrlmş N ayalı br dzlm tarafıda oluşturulablr. Rastgele fazlar ç güç F otasıda toplaır faat bütü ışıım ayı fazlı se F otasıda ala aşağıda şeldedr; E F αr = NE0 e (.5) burada E0 dou yüzeyde ala α zayıflama atsayısı ve R yarıçapa at mesafedr. Işıım yapıla douu sıcalığı gele güç le oratılıdır T F = κn E e (.6) αr 0 E büyü üfuz derlğ dou sıcalığıı yüzey sıcalığı T değere eşt Rmas 0 olduğu mesafe olara taımlamatadır. Burada ayağı yaı cvarıda T = κ (.7) 0 E 0 5

30 yazılır. Dolayısıyla T F αr = T = N T e mas (.8) 0 0 R mas l N = = d l N (.9) α Ayı fazda olmaya ayalar ç R mas bu değer yarısıa düşmetedr. Delem (.7) tahm br fadedr ve az sayıda aya ç geçerl olmatadır [9]. Gerçete üfuz derlğ ışıları dverasları le azalmatadır faat bu durum ısme a aışı le ve ısme de yüzeyde yayıım vasıtasıyla soğutma ets oluşması le gderlmetedr. Yağlı douda meydaa geldğ görüle aşırı sıca otalar ve üç ayalı durum ç sırası le 0.7d ve.d mesafel derllerde meydaa gelr. Kayalar geellle yarım-dalga dpol ate olmala beraber deletr le doldurulmuş açı dalga ılavuzları le mroşert ateler de ullaılmatadır. Dzlm temel elemaı faz aydırıcılardır. Bu brmler radar ve haberleşme uygulamaları gözöüe alıdığıda olduça büyü boyutlu ve yüse malyetldr aca deletr tabaa üzere yerleştrle mroşert faz aydırıcılar tedav amacı le 95 MHz freasıda düşü ayıpla ullaılablrler. Buula beraber güç oraı vermszdr (0.5 W) güç oraıı vermsz olması bu dzlmde yer ala her elema ç br uvvetledrc ullaılması geretğ alamıa gelmetedr..4.3 Dpol Ateler ve Yarı Ateler Isıtmaı dou çersde gerçeleştrldğ tedav sırasıda uygulamaı yapılacağı ate yapısı dou çerse batırılır veya tümörü yaı çevresde doğal boşlu veya aallar vasıtasıyla tümöre ulaşılır. Böyle br uygulamada ayarlaablr ayağa (geellle 3-0 W ve MHz arasıda olablr) br oasyel ablo le bağlaa empedas uyguluğu sağlaa br çeyre-dalga ate ullaılablmetedr. İç lete dışarı çımaya bast br açı oasyel hat veya br yarı oluşturaca bçmde yer düzleme sabtlemş br oasyel hat tedav ç elverşsz olmatadır. Bu düzelemelerde ate açılığıı yaı cvarıda stemeye aşırı sıca otalar meydaa geleblr. Merezde lete açı ucuda dışarı çıtığıda br dpol gb ışıma yapar ve yüse ayıplı douya göderle gücü büyü br ısmı oasyel hattı dış çapıda ço büyü olmaya br elpsod yapı çde soğurulur. Bu durum ç boşlu 6

31 şelde orgaları yüzeyde görüle tümörler ç doğal olara bulua boşlularda ullaıla düzeeler ortaya çımasıı ve gelştrlmes sağlamıştır. Ate br ateter çe yerleştrme suretyle tümöre olduça yaı br ouma getrme mümü olmatadır. Böylece ısıtma şlem sırasıda sağlılı dou e az düzeyde ısıya maruz almata dğer yada dou tabaaları arasıda meydaa gele yasımalar azalmatadır. Bu amaçla gelştrle 434 MHz freasıda çalışa br tüp çerse yerleştrlmş 76 mm çaplı ve 776 cm br dpol uzuluğua sahp br tasarım şel.4 de görülmetedr. Şel.4 Yarım-dalga dpolü formuda tasarlaa dou ç uygulayıcı tasarımı (434 MHz) Bezer br uygulamada dpol atelar yere ışıma yapa yarı atelerde ullaılablmetedr. Bu formda br tasarımda yarılı sldr br yapı yarı sert oasyel br ablo le besler ve polte br tüp çerse yerleştrlr. Bu tüp soğutucu olara şlev görmetedr..5 Tümleş Sstemler Br mrodalga ısıtma tedav sstem temel olara üreteç (geeratör) le dalga ılavuzu veya oasyel abloya bağlı br uygulama elemaıda oluşmatadır. Buları yaısıra sıcalı zleme güç otrol ve ver toplama brm gb ço sayıda altsstem mevcuttur. Mrodalgalar söz ousu olduğuda sıcalı ölçümler yaıltıcı souçlar vereblmetedr. Ölçüm es hassas ararlı zlemes olay ve hepsde zyade çevrede sızablece mrodalga gücü etlerde orumuş olmalıdır. Bu amaçla 7

32 grşm yapmaya sıcalı algılayıcıları opt fberler ullaılablr ve bulara alteratf olara ısılçftler veya düşü empedaslı ısıldreçler söz ousu olablr. Kızılötes radyometr der douları sıcalığıı ölçemedğde mrodalga mgeleme y br seçee olara ortaya çımatadır. Sıcalı zleme ütes bast br algortma ullaara atarıla gücü düzeleme şlev yere getrr. Bu bast algortmaya göre sıcalı ölçüle sıcalı öcede ayarlaa değerde düşü veya yüse olduğu tadrde geeratör (üreteç) açılır veya apatılır. Dğer br yötem se oratı algortmasıı esas almatadır. Bu algortmada göderle eer stee ve ölçüle sıcalı arasıda farı br şlev olmatadır. Nomal (ama) sıcalı değer stee sıcalı değerde e fazla ± 0 o C değer adar farlı olablr. Herhag br asalı olduğu tadrde güvel meazması le eer atarımı durdurulmatadır. 8

33 3. BENZETİM YÖNTEMİ VE SEÇİLEN PARAMETRELER Eletromaget ala problemler ç olduça ullaışlı br yötem olara arşımıza çıa solu farlar zama dome (fte-dfferece tme doma (FDTD)) yötem le eletromaget alaa lş peço problem formüle edlere verml şelde çözüleblr. İl olara Yee tarafıda ortaya atıla daha sora Taflove ve dğer blm adamları tarafıda gelştrle bu yötem zamaa-bağlı rotasyoel Maxwell delemler mrodalga devrelere lş saçılma problemler ve mrodalga freaslarıda byolo douları eletromaget soğurma problemler çözümüde ullaılmatadır [5]. 3. Solu Farlar Algortması İzotrop br ortamda ( D r le E r ve B r le H r arasıda sabt lşler E r ve H r yöüde bağımsızdır) Maxwell delemler aşağıda verldğ şelde yazılmatadır: r r r H E = µ (3.) t r r r r E H = σ E ε (3.) t (3.) ve (3.) le gösterle vetör delemler altı saler delemde oluşa br sstem fade etmetedr. Bu delemler aşağıda belrtldğ şelde artezye oordatlarda ( x y z ) yazılablr: H t x E = µ z y E z y (3.3) H t y E z = µ x E x z (3.4) H t z E = µ y x E y x (3.5) 9

34 = x y z x E z H y H t E σ ε (3.6) = y z x y E x H z H t E σ ε (3.7) = z x y z E y H x H t E σ ε. (3.8) Hesaplama alaıda br hesaplama otası aşağıda şelde ( ) ( ) z y x = (3.9) ayrıca zamaa ve ouma bağlı herhag br fosyo se aşağıda belrtldğ şelde taımlamatadır ( ) ( ) t F F = δ δ δ (3.0) burada ve tam sayılar olma üzere z y x = = = δ br boyutta arttırım mtarıı t se br zama adımıı belrtmetedr. F fosyouu c derece hassasyette oumsal ve zamasal türevler ç merez solu farlar yalaşılı delemler aşağıda verldğ şelde taımlamatadır ( ) ( ) ( ) ( δ ) δ O F F x F = (3.) ( ) ( ) ( ) ( t O t F F t F ) =. (3.) (3.) delem (3.3) - (3.8) oumsal türev delemlere uyguladığıda ortaya çıa E r ve H r ala bleşeler br brm üp üzere yerleştrldğde ortaya çıa afes yapı şel 3. de görülmetedr. Ala bleşeler yer aldığı bu brm üp hesaplama alaıda br brm hücrey (Yee hücres) fade etmetedr. 0

35 Şel 3. Yee afes br hücres üzerde ala bleşeler oumları (3.) delem gözöüe alıara E r ve H r ala bleşeler her br yarım zama adımıda sırayla hesaplaır. Bu şelde (3.3) (3.8) delemler aşağıda verle solu farlar yalaşılı delemler elde edlmetedr [5]: t ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [ ( ) ( )] = E E E E t H H z z y y x x δ µ δ (3.3) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [ ( ) ( )] = E E E E t H H x x z z y y δ µ δ (3.4) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [ ( ) ( )] E E E E t H H y y x x z z = δ µ δ (3.5)

36 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( [ ) ( ) ( )] = H H H H t E t E y y z z x x δ ε δ ε δ σ (3.6) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( [ ) ( ) ( )] H H H H t E t E z z x x y y = δ ε δ δ ε δ σ (3.7) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( [ ) ( ) ( )] = H H H H t E t E x x y y z z δ ε δ ε δ σ. (3.8) Şel 3. (a) da görüldüğü gb E r ve H r alalara lş herbr ala bleşe brm hücre br çeyre dlmde yer almatadır. Br düzlem üzerde bulua ala bleşeler arasıda lş şel 3. (b) de gösterlmştr ve bu lş özellle sıır oşullarıı hesaplaması çerçevesde ullaışlı olmatadır. Hesaplama esasıda ayı zama dögüsü çersde l olara br çeşt ala bleşe hesaplamalı ve elde edle souçlar ullaılara dğer ala bleşe hesaplamalıdır. Şel 3. Ala bleşeler arasıda lş: (a) çeyre brm hücre üzerde (b) düzlemde

37 3. Doğrulu ve Kararlılı Hesaplaa souçları doğru olmasıı sağlama ç oumsal boyut arttırımı δ dalga boyuda daha üçü (geelde λ / 0 ) veya saçıcıı e üçü boyutuda olmalıdır. (3.3) - (3.8) delemler solu farlar model ararlılığıı sağlaması ç se zama arttırımı t aşağıda ararlılı oşuluu sağlamalıdır: burada υ max t (3.9) x y z υ max modelde yer ala e büyü dalga faz hızıı göstermetedr. Küp şelde hücre ullaıldığıda yazılablr x = y = z = δ (3.9) delem aşağıda şelde υ max t δ (3.0) burada uzayı boyutuu belrtmetedr. Zama arttırımıı boyut arttırımıa oraı (3.0) delem sağlayaca şelde mümü olabldğce büyü seçlmeldr. 3.3 Kafes Soladırma Koşulları FDTD metoduuu saçılma problemlere uygulaması sırasıda arşılaşıla e temel zorlu alaı hesaplaacağı bölge açı veya sıırladırılmamış olmasıdır. Bu duruma lş gösterm şel 3.3 de görülmetedr. Şel 3.3 (a) Kapalı bölge (b) açı (sıırladırılmamış) bölge 3

38 Hesaplamaları gerçeleştrldğ herhag br blgsayar ortamı sıırsız mtarda ver depolayamayacağıda dolayı hesaplamaları gerçeleştrldğ bütü bölge üzerde solu farlar model uygulama elverşsz hale gelmetedr. Bu yüzde çözüm bölges geşlğ sıırladırılmalıdır. Sayısal olara sosuz uzuluta uzay ets oluşturma amacıyla şel 3.4 de görüldüğü gb yapay br sıır oluşturulmalıdır. Şel 3.4 Yapay sıır oşulları Hesaplama alaı saçıcıyı apsayaca adar yeterl geşlte olmalı ve yapay sıır üzerde uygu sıır oşulları hesaplama alaıı sosuza gtmes smüle etme ç ullaılmalıdır. Dış sıır oşulları ya ışıım oşulları absorbe ede (soğura) sıır oşulları veya afes soladırma oşulları olara blmetedr. Taflove tarafıda gelştrle afes soladırma oşulları afes soladırma düzlemler saçıcıı yüzeyde e fazla 5 δ adar uzağa yerleştrlse dah heme heme usursuz br doğrulu ve sayısal ararlılı sağlamatadır. Şartlar soladırma düzlemde ala bleşeler le afes üzerde (hesaplama alaı) δ veya daha fazla uzalıta (δ ı braç atı) bulua ala bleşeler lşledrmetedr. Üç boyutlu durum celedğde altı ala bleşel ve olası her yöde yayılmata ola saçıla dalgalar gözöüe alımatadır. Br zama adımı (3.0) deleme göre olablece e büyü değerde ( δ t = δ 3c ) % 3 adar daha düşü br değer 4

39 olara δ t = δ c değerde seçldğde ve afes sıırları x < ( I )δ < mas 0 < y < J mas δ 0< z < K mas şelde belrledğde soladırma oşulları aşağıda verldğ şelde olmatadır [5]: (a) = düzlemde H y = ( ) = [ H ( 3 ) H ( 3 ) 3 H y y ( 3 3 )] y (3.) H z ( ) = [ H ( 3 ) H ( 3 ) 3 H z z (b) I düzlemde H y = mas ( 3 )] [ 3 H ( I ) = H ( I ) mas H y y y mas ( I mas ) ( I 3 )] mas z (3.) (3.3) H z [ 3 H ( I ) = H ( I ) mas H y z z mas ( I ) mas ( I )] mas (3.4) (c) = 0 düzlemde E ( 0 ) = E ( ) x x ( 0 ) = E ( ) (3.5) E z z (3.6) (d) = J mas düzlemde E ( J ) = E ( J ) x mas x mas ( J ) = E ( J ) (3.7) E z mas z mas (3.8) (e) = 0 düzlemde 5

40 E E x ( 0) = [ E ( ) E ( ) y 3 E x x ( 3 ) ( 0) = [ E ( ) E ( ) 3 E y y ( )] x y (3.9) (3.30) (f) = K mas düzlemde E E x y ( K ) = [ E ( K ) E ( K ) mas 3 E [ x x 3 E mas ( 3 K )] mas ( K ) = E ( K ) mas E y y y ( K ) mas mas ( K )] mas x mas (3.3). (3.3) Bu sıır oşulları yayılma gecmese lş zama adımları süresce afes soladırma düzleme btş ola afes düzlemde yayıla dalgaları smüle edere gde dalgaları yasımasıı e aza drmetedr. Kafes sıırıda gde dalgaı olası yerel gelş açısı ve olması muhtemel çolu gele dalga durumlarıda ortalama alma şlem gerçeleştrlr. Hesaplama alaı serbest uzay olmayıp ırıım des m ola deletr ortam se (3.) - (3.3) delemler zama ds - -m le değştrlmetedr. Gücellee ala bleşeler şel 3.5 de görüle afes yapı üzerde gösterlmştr. Şel 3.5 Delemler gücellemes le elde edle ala bleşeler 6

41 3.4 Başlagıç Alaları Başlagıç ala bleşeler ya gele düzlem dalga darbes veya te freaslı düzlem dalga smülasyou le elde edlr. Smülasyo aşırı derecede ver depolama şlem geretrmemel ve hatalı dalga yasımalarıa ede olmamalıdır. Arzu edle br düzlem dalga oşuluda saçıla alalar aya düzlemde buluur. t = 0 aıda f freaslı dalga ayağı ışıma yapmıyor olara hesaba atılır. Bu ayata yayıla dalgalar zama adımları boyuca smüle edlr terarlı olara afes üzerde otalarda Yee solu farlar algortması yürütülür. Gele dalga l olara saçıcıya yayılıre yüzey-aımı uyartısı le etleşm esasıda ve yayılım üfuz etme ırıım aşamaları sırasıda zler. Her otada ararlı duruma gelceye de zama adımları şletlr. Zama adımlarıı so yarım dalga çevrm süresde elde edle e büyü mutla değer (alaı zarfı) ararlı durumda alaı evres (fazör) gelğ olmatadır. Kararlı duruma erşme ç gerel zama adım sayısı hesaplama alaıda saçıcıı dışıda üçü zotrop letel ullaılması le azaltılablmetedr. Bu durumda ala belee ararlı durum değere daha hızlı yaısamatadır. σ dıı 3.5 Yötem Değerledrlmes Düzlem dalga ayağı t = δt aıda l zama adımıda et duruma getrlr ve tüm hesaplama boyuca bu şelde alır. Ala bleşeler Yee solu farlar delemler le afes soladırma oşulları (3.) - (3.3) delemler le hesaplaır. Hesaplama adımları t = δt süresce devam ettrlr burada ararlı N mas N mas duruma erşmeye yetece büyülüte seçlmeldr. Kararlı durum çözümler elde edlre hesaplama süres aşırı uzu olmamalıdır ( değer ço büyü N mas olmamalıdır) as halde sıır oşullarıda esller model ararsız hale gelmese sebep olmatadır FDTD Metoduu Avataları Kavram olara bast olması Algortma tegral delemler formüle edlmes geretrmez ve armaşı (omples) saçıcıları büyü matrsler ters hesaplamada şlem yapılablr 7

42 Her ota ç ortam parametreler ( σ µ ε ) taımlaabldğde armaşı homoe olmaya lete ve deletr yapılar ç olduça elverşldr İcelee brço armaşı yapı ç hafıza ve ver depolama gerelller açısıda sıırlayıcı değldr FDTD Metoduu Dezavataları Csm modelleme yaısıra sıırlarıda taımladığıda uzu hesaplama süres geretreblr. Hesaplama gözler yapısı dörtge olduğuda sldr ve üresel sıır durumuda olduğu şelde eğrsel yüzeyl saçıcılar le uyum göstermez. Alaa at celler yalızca hesaplama otalarıda blmetedr Yötem Uygulama Alaları Işıım açılılarıı üfuz etme problemler Mrodalga devreler Özdeğer problemler Byolo doularda eletromaget soğurma. 3.6 Kullaıla Geometr Yapı Ve Model Parametreler Smülasyolarda ele alıa geometr yapılar şel 3.6 (a) ve 3.6 (b) de görüldüğü şelde tasarlamıştır. Bu yapı bell ebatlarda sldr br şeldr ve bezetm yöteme lş olara brm üplerde oluşturulmuştur. Sldr yapıı dış çeper oluştura brm üpler der olara orta ese boyuca yer ala brm üpler em dousu orta esee bell uzalıta bulua brm üpler üresel br tümör dousu ve bu yapılar dışıda ala bölgeler se as dousu olara taımlamıştır. Bu taımlamalar douları bell freas değer ç sahp olduğu deletr atsayısı ve letel sabt değerler dğer gerel parametreler le ullaıla Fortra program oduda taımlaması le yapılmatadır. Hesaplamalar esasıda ullaıla byolo dou parametreler ve freas değerler tablo 3. de gösterlmştr. Hesaplamalar esasıda ullaıla byolo douları deletr atsayıları ve letel atsayılarıı çeştl freas değerlere göre değşmler grafler şel 3.7 şel 3.8 şel 3.9 ve şel 3.0 da suulmatadır. 8

43 Graflerde heme heme ullaıla bütü byolo doular ç freası artması le deletr atsayısıı azaldığı ve letel sabt arttığı görülmetedr. (a) (b) Şel 3.6 Hesaplamalarda ullaıla brm üplerde oluşturulmuş geometr yapılar (a) Brm üplerde oluşturula sldr yapı (b) brm üplerde oluşturula tümör est 3 boyutlu hesaplama uzayıı boyutları herbr boyutta 00 brm üp olara belrlemştr. Smülasyo yapılablmes ç gerel model parametreler hesaplama 9

44 ortamıı ortaya çıardığı ısıtlar çerçevesde belrlemetedr. 450 MHz ve 95 MHz freas değerler ç model parametreler hesaplamıştır. Serbest uzay (veya hava) dışıda herhag br ortamda (burada byolo dou) dalga hızı serbest uzayda değere orala ortamı deletr sabt areöü le oratılı olara azalmatadır. Hesaplamaları gerçeleştrldğ byolo douları deletr sabtler yalaşı olara ε 50 olduğu tablo 3. de görülmetedr. Dolayısıyla serbest uzayda c r ışı hızıı gösterme üzere delem ullaılmıştır. c c υ = (3.33) ε 7 r Tablo 3. Farlı freas değerlerde byolo dou parametreler. 450 MHz 95 MHz ε r σ ε r Kas Tümör Kem Der Burada byolo dou çersde dalga boyu hesaplamıştır. σ υ dou çersde dalga hızı ve f = 450 MHz değer yere yerleştrldğde υ λ dou = 75 cm olara hesaplamıştır. (3.34) f Hesaplama uzayıda yer ala br brm üp ç boyutlar (hesaplama adımları) hesaplaıre deal olara übü boyutlarıı dalgaı dalga boyuu oda br veya üçü olması ( x λ 0 ) rter le uygulu sağlamaya çalışılmıştır. Bu hesaplama yapılıre smülasyo ortamıı hafıza zama gb ısıtları da gözöüde buludurulma zorudadır. Smülasyo ortamıı ısıtları hesaplama uzayıı boyutu ve dğer etmeler gözöüe alıara br hesaplama adımı deale yaı şelde dalga boyuu br bölü beş olara seçlmştr. 30

45 Deletr Katsayısıı Değşm İletel Sabt Değşm Deletr Katsayısı İletel Sabt (S/m) Freas (MHz) Freas (MHz) Şel 3.7 Kas dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt freas le değşm göstere grafler. Kas dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le ters oratılı letel sabt se freas değşm le doğru oratılı şelde değşmetedr Deletr Katsayısıı Değşm İletel Sabt Değşm Deletr Katsayısı İletel Sabt (S/m) Freas (MHz) Freas (MHz) Şel 3.8 Kem dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt freas le değşm göstere grafler. Kem dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le ters oratılı letel sabt se freas değşm le doğru oratılı şelde değşmetedr 3

46 Deletr Katsayısıı Değşm İletel Sabt Değşm Deletr Katsayısı İletel Sabt (S/m) Freas (MHz) Freas (MHz) Şel 3.9 Tümör dousu ç deletr atsayısı ve letel sabt arta freas değer le değşm göstere grafler. Tümör dousu parametreler ç deletr atsayısı freas le hızlı şelde azalmatadır letel sabt se freas değşm le leer şelde artış göstermetedr Deletr Katsayısıı Değşm İletel Sabt Değşm Deletr Katsayısı İletel Sabt (S/m) Freas (MHz) Freas (MHz) Şel 3.0 Der ç deletr atsayısı ve letel sabt arta freas değerler le değşm göstere grafler. Der parametreler ç deletr atsayısı freas le hızlı şelde azalmatadır letel sabt se freas değşm le doğrusal olmaya şelde değşm göstermetedr 3

47 Burada byolo dou çersde dalga boyu hesaplamıştır. υ dou çersde dalga hızı f freas değer olara yere yerleştrldğde υ λ dou = 75 cm olara hesaplamıştır. (3.34) f Hesaplama uzayıda yer ala br brm üp ç boyutlar (hesaplama adımları) hesaplaıre deal olara übü boyutlarıı dalgaı dalga boyuu oda br veya üçü olması ( x λ 0 ) rter le uygulu sağlamaya çalışılmıştır. Bu hesaplama yapılıre smülasyo ortamıı hafıza zama gb ısıtları da gözöüde buludurulma zorudadır. Smülasyo ortamıı ısıtları hesaplama uzayıı boyutu ve dğer etmeler gözöüe alıara br hesaplama adımı deale yaı şelde dalga boyuu br bölü beş olara seçlmştr. x = λ 5 = 75 5 = 0.35cm. Br hesaplama adımı; x = y = z = 0 35cm =3.5 mm. Bu durumda hesaplama uzayı ç seçle boyutlar; 00 brm üp 0.35 mm = 35 cm şelde hesaplaara 35 cm 35 cm 35 cm olara belrlemştr. Smülasyolarda ullaılaca ola br zama adımı hesaplaıre hesaplamalarda ararlılı sağlaablmes ç x t rter gözöüde buludurulmatadır. c N N hesaplama uzayıı boyutu dalga hızıı fade etmetedr x hesaplaa hesaplama adımı c serbest uzayda x t c 3 = 6.74 ps olara bulumuştur. Burada c hızıı hesaplamada ullaılma ede olablece e üçü t değer buluma stemesdr. Dalgaı e büyü hızı le hesaplama yapılara hesaplama ararlılığı orumaya sağlamatadır. Hesaplaa t ps değerde daha üçü br değer ola t = 5 ps değer zama adımı olara seçlmştr. Br peryod çersde zama adımı sayısı belrlemştr. 33

48 Bu amaçla T = NFR t delem ullaılmıştır. Burada f = 450 MHz ç NFR = 8 f = 95 MHz ç NFR = 8 olara hesaplamıştır. Smülasyolarda süzodal ayalar le uyarma yapılmıştır. Souçlar eletr ala dağılımıı ararlı duruma geçme sürecde sora adımlarda değerledrlmştr. Bütü bu parametre ve hesaplamalar çerçecesde yapıla smülasyolarda souçlar elde edlmştr. 3.7 Bezetm Yötem İle Elde Edle Souçlar Kullaıla Fortra blgsayar programı Petum III şlemc ve 8 Mb hafızaya sahp br blgsayarda yürütülmüştür. Farlı parametre değerler ç çeştl değerler elde edlmştr. Taımlaa ve brm üplerde oluşturulmuş yapı çersde yer ala tümörü çapı r tümör = 45 cm ve merez m = (705; 455; 505) e x ese boyuca tümör l ate = 98 cm boyuda br ate tümöre batırılmıştır. Ate uyara süzodal ayağı eletr ala bleşe gelğ 000 mv olara seçlmştr. Ate yer aldığı z = 50 düzlemde f = 95 MHz ç elde edle eletr ala değerler her br dou ç aşağıda şelde elde edlmştr ve ate uyara aya şu şelde taımlamıştır; E ( x y z) = ( x y z) 000S( ( π NFR) ) X E X Dou z = 50 est ç E ala değer [ m V/m] Kas Tümör Kem 0933 Der 874 Der dousuda olduça yüse br değer çımasıı ede ate batırıldığı bölgede olduça şddetl br eletr ala dağılımıı gerçeleşmes suretyle hesaplamalar sırasıda br peryot boyuca ortalama alıdığıda bu yüse ala değerler tüm hesaplamayı etlemesdr. Modelde brm üpler le taımlaa der dousuu fade ede brm üpler sayıları sbete az olmatadır. 34

49 Taımlaa byolo doular ç br peryotlu süre çerçevesde elde edle e büyü eletr ala değerler se şu şeldedr Dou z = 50 est ç e büyü E ala değer [ m V/m] Kas 7303 Tümör Kem 574 Der 8896 Sırası le x ese boyuca dğer br ate daha taımlaa tümöre batırıldığıda bezer şelde tümörü ısıtma ç üç ate ullaıldığı durumda tümör dousuu ısıtma amacıyla ullaıla üç ate arasıda (0 o 90 o 80 o ) şelde faz farı buluduğuda brbrde uza yerleştrlmş ate ullaıldığı durumda (ateler arası mesafe: cm) tümör çapıı r tümör = 35 cm olduğu br ate ullaıldığı durumda ve so olara tümör çapıı r = 3 5 cm olduğu farlı büyülüte tümör tümör dousuu yer aldığı ve farlı uzuluta ate ullaıldığı durumda 95 MHz ve 450 MHz freas değerler ç FDTD bezetm yötem le modelleme yapıla blgsayar programı yürütülmüştür. z = 50 estde her br durum ç ayrı ayrı eletr ala ve e büyü eletr ala değerler f = 95 MHz freas değer ç tablo 3. de ve tablo 3.4 de f = 450 MHz değer ç tablo 3.3 de ve tablo 3.5 de verlmştr. Eletr ala dağılımıı e şelde değştğ f = 95 MHz ve f = 450 MHz freas değerler ç sırasıyla şel 3. - şel 37 de ve şel şel 3.4 de görülmetedr. Sldr geometr yapı ç her duruma lş olara hesaplaa SAR değerler f = 95 MHz değer ç tablo 3.6 de ve f = 450 MHz değer ç tablo 3.7 de görüldüğü şeldedr. Hesaplamalarda ρ as tümör ρ der =050 g/m 3 alımıştır. Bu durumlarda z = 46 ve z = ρ ρ em ve 4 estler ç blgsayar 35

50 programı yürütülere lgl değerler elde edlmştr. Değerler tablo 3.8 tablo 3.9 da ve tablo 3.0 tablo 3. de ala değşmler şel şel 3.6 de verlmştr. Tablo 3. z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3.3 z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3.4 z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Douları e büyü E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate

51 Tablo 3.5 z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Douları e büyü E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3.6 z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle SAR değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları SAR değerler [ m W/g] Kas Tümör Kem (0-6 ) Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3.7 z = 50 estde her br dou ve durum ç elde edle SAR değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Byolo Douları SAR değerler [ m W/g] Kas Tümör Kem (0-6 ) Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate

52 Tablo 3. ve tablo 3.3 de sırası le 95 MHz ve 450 MHz freas değerler ç saptaa br peryot boyuca meydaa gele ortalama eletr ala değerler suulmatadır. Tablo 3.4 le tablo 3.5 de se ayı freas değerlerde ortaya çıa e büyü eletr ala değerler verlmştr. Tablo 3.6 le tablo 3.7 de se bu freas değerlerde lgl byolo douları SAR değerler hesaplamıştır. Suula tablolarda yer ala değerler gözöüe alıdığıda 95 MHz freas değerde tümör dousuda as dousuda daha fazla eer absorbe edldğ görülmetedr. 450 MHz değerde as dousua tümör dousuda daha fazla güç atarımı gerçeleşmştr. Ye ayı şelde SAR değerler gözöüe alıdığıda tümör dousuu ısıtılması açısıda freas değer olara 95 MHz değer daha verml olduğu görülmetedr. Kem dousuda az güç absorbe edlmetedr. Buu ede em dousuu letel sabt le deletr sabt sbete daha üçü olması le bu douu yapı çersde daha ç bölgelerde yer alıyor olması etldr. Ye em dousuda da 95 MHz freas değerde 450 MHz değerde olduğuda daha fazla ala dağılımı meydaa geldğ görülmetedr. Dou çerde ate brbre yaı yerleştrldğ durum bu ate daha uza yerleştrldğ durum le arşılaştırıldığıda her freas değer çde ateler brbre yaı olduğu durumda doular daha fazla eer soğurmatadır. Özellle 95 MHz freas değer gözöüe alıdığıda arada oluşa sayısal far daha belrg olmatadır. Dou çerse üç ate batırıldığı durumlar söz ousu olduğuda l durum bütü ateler ayı fazda olduğu durumdur ve c durum se üç ate arasıda (0 o 90 o 80 o ) şelde faz farı buluduğu durumdur. Üç atel bu searyolara lş değerler celedğde 95 MHz freas değer ç tümör dousua güç atarımı e fazla üç ate arasıda faz farı bulua durumda gerçeleşmetedr ayrıca dğer douları absorbe ettğ güç tümörü absorbe ettğde daha az olmatadır. 450 MHz freası gözöüe alıdığıda tümör dousua ateler arasıda faz farı bulumaya durumda daha fazla güç atarılmatadır. 38

53 Şel 3. z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı br ate mevcut Şel 3. z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı br ate mevcut 39

54 Şel 3.3 z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı ate mevcut Şel 3.4 z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı ate mevcut 40

55 95 MHz ve 450 MHz freas değerler ç taımlaa geometr çersde eletromaget br aya tarafıda beslee 98 cm uzuluğuda br moopol (8 brm üp) ate taımlamıştır. Ate 45 cm çaplı tümör dousuu orta otasıı aşıp heme heme sıırıa adar ulaşmatadır (sııra 035 cm uzalıta). Ate besleme otasıı heme arasıda br plaa taımlamıştır ve ate uyara aya şu şelde taımlamıştır; E X ( x y z) = E ( x y z) 000S( ( π NFR) ) X Şel 3. le şel 3. de bu searyo çerçevesde z = 50 estde meydaa gele eletr ala dağılımı görülmetedr. Bu yapıı çerse brc olara taımlaa ate heme yaıa ayı boyda ve özellte c br ate taımlamıştır. Bu ate dğer br eletromaget aya tarafıda beslemştr. Ic durumda ortaya çıa ala dağılımıı 95 MHz ve 450 MHz freas değerler ç gösterm sırasıyla şel 3.3 ve şel 3.4 de görülmetedr. Ala dağılımıı ate çevresde olduça şddetl olduğu görülmetedr. 4

56 Şel 3.5 z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı üç ate mevcut Şel 3.6 z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı üç ate mevcut 4

57 Şel 3.7 z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı üç ate arasıda faz farı var Şel 3.8 z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı üç ate arasıda faz farı var 43

58 Bu geometr yapı çerse dğer ateler yaıa üçücü br ate taımlamıştır. Bu şelde yayaa dou çerse batırılmış (dou çersde hpertermya) üç ate dou çersde oluşturulduğu ala dağılımı celemştr. Her ate brbrde uzalığı 05 cm (3 brm üp) olara belrlemştr ve her ate ayrı br aya tarafıda beslemştr. Her freas değer ç ortaya çıa eletr ala dağılımları celedğde 95 MHz değerde daha fazla güç absorbe edldğ görülmetedr. logartm re cetvelde e açı re e üçü değer e oyu re se e büyü değer gösterme üzere fgürlerde 95 MHz değer le lşl olalarda oyu re bölgeler çoğuluta olduğu belrlemştr. Bu durum her freas değer ç sırası le şel 3.5 ve 3.6 da suulmuştur. Bu üç atel durum çerçevesde ateler arasıda (0 o 90 o 80 o ) faz farı taımladığıda ortaya çıa dağılımlar şel 3.7 ve 3.8 de görülmetedr. İlgl şellere baılara üç ate arasıda faz farı bulumaya durumda e doular tarafıda ateler arasıda faz farı bulua durumdae azara daha fazla güç absorbe edldğ söyleeblr. Bu searyolarda atelere yaı dou bölgelerde yoğu şelde güç absorbe edlmetedr. 44

59 Şel 3.9 z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı ate arasıda mesafe var Şel 3.0 z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı ate arasıda mesafe var 45

60 Şel 3. z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı tümör büyü ve br ate var Şel 3. z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı tümör büyü ve br ate var 46

61 Her freas değer ç ayı geometr yapı çersde byolo dou çerse brbrde uza yerleştrlmş ( cm) ate buluduğu durumda meydaa gele ala dağılımları şel 3.9 ve şel 3.0 de görülmetedr. 95 MHz freas değere at şel le 450 MHz freas değer ç ortaya çıa eletr ala dağılımıı göstere şel celedğde 95 MHz değer ç oyu re bölgeler daha fazla 450 MHz değerde se açı re bölgeler daha fazla olduğu dolayısıyla doular tarafıda soğurula eer daha ço olduğu saptamıştır. Sldr geometr yapı çde tümör çapı 35 cm olduğu durumda dou çerse ayı boyutlarda ve oordatlarda ate taımladığıda ortaya çıa eletr ala dağılımı şel 3. ve şel 3. de görülmetedr. 47

62 Şel 3.3 z = 50 est f = 95 MHz ç E ala dağılımı farlı boyda ate var Şel 3.4 z = 50 est f = 450 MHz ç E ala dağılımı farlı boyda ate var 48

63 Tümör çapıı daha büyü (35 cm) olduğu durumda dou çerse batırıla br dğerde uzu olaca şelde ate taımlamıştır. Moopol atelerde br 98 cm (8 brm üp) dğer se 085 cm (3 brm üp) uzuluğuda seçlmştr. Ateler farlı aya le beslemetedr. Bu duruma lş fgürler her freas değer ç şel 3.3 le şel 3.4 de görülmetedr. 95 MHz freasıda daresel est çersde eletr ala ets daha et olduğu 450 MHz freas değerde se ate yaı cvarıda daha şddetl br ala dağılımı olduğu görülmetedr. 49

64 Şel 3.5 f = 95 MHz ç her duruma lş olara z = 46 estde E ala dağılımı 50

65 Şel 3.6 f = 450 MHz ç her duruma lş olara z = 46 estde E ala dağılımı 5

66 z = 46 est ç hesaplamaları her br ele alıa her searyo ç terar edldğde 95 MHz freas değerde gücü tümöre etl şelde atarıldığı görülmetedr. E şddetl ala değer üç ate ullaıldığı durumlarda meydaa gelmetedr. 450 MHz değer ullaıldığıda ala ets daha ço ate yaı cvarıda yoğulaştığı tümöre verml şelde eer atarılmadığı görülmetedr. Bu durumlara lş göstermler şel 3.5 ve 3.6 de görülmetedr. Tablo 3.8 z = 46 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3.9 z = 46 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Douları e büyü E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate

67 Tablo 3.0 z = 46 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate Tablo 3. z = 46 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Douları e büyü E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Tümör büyü ate z = 46 est gözöüe alıdığıda her freas değer ç geometr yapıda taımlaa byolo doular ç br peryot boyuca oluşa ortalama eletr ala değerler sayısal olara tablo 3.8 ve tablo 3.9 da verlmştr. Tablolarda yer ala değerler celedğde 95 MHz freas değerde aralarıda faz farı bulua üç atel durumda tümörü e fazla güç soğurduğu görülmetedr. Freas değer 450 MHz olduğuda tümörü soğurduğu güç mtarı as dousua azara ayda değer şelde azalmatadır. Kem dousua az eer atarılmata ve freas değer arttığıda dalgaları dere üfuz edememes ede le olduça az ala etse maruz aldığı alaşılmatadır. Br peryot boyuca meydaa gele e büyü eletr ala değerler celedğde 95 MHz değerde oluşa değerler 450 MHz değerde oluşalara azara daha büyü olduğu belrlemştr. 53

68 Tablo 3. z = 4 estde her br dou ve durum ç elde edle eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Büyü tümör ate Tablo 3.3 z = 4 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Büyü tümör ate Tablo 3.4 z = 4 estde her br dou ve durum ç eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Büyü tümör ate

69 Tablo 3.5 z = 4 estde her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Byolo Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Kem Der Br ate mevcut İ ate mevcut Üç ate mevcut Üç ate faz farı var İ ate uzalı var Tümör büyü br ate Büyü tümör ate z = 4 estde çapı = 45 cm ola tümör yer almamatadır bu estte çapı r tümör daha büyü ola r = 35 cm tümör yer almatadır. Dolayısı le tümör çapıı tümör daha üçü olduğu durumda tümörde br ala dağılımı söz ousu olmamatadır. z = 4 ve z = 46 estlerde oluşa ortalama ala dağılımları le e büyü ala dağılımları celedğde atede veya braç atel durumda atelerde uzalaşıldığıda absorbe edle gücü azaldığı görülmetedr. Tümör boyutuu daha üçü olduğu durumda hastalılı douu daha verml şelde ısıtılabldğ söyleeblr. Her freas değer ç z = 4 este lş fgürler şel 3.7 ve şel 3.8 de verlmştr. 55

70 Şel 3.7 = f 95 MHz ç her duruma lş olara z = 4 estde E ala dağılımı 56

71 Şel 3.8 f = 450 MHz ç her duruma lş olara z = 4 estde E ala dağılımı 57

72 Küresel geometr yapı ç taımlaa dou parametreler ç eletr ala dağılımıı e şelde değştğ celemştr. Hesaplama uzayıı boyutları brm üp (=35 35 cm) olara belrlemştr. Yarıçapı 40 brm üp ( = 4cm) de baret ola br as dousu çersde çapı rtümör = 3 5 cm (0 brm üp) ve merez ola m tümör = (705; 455; 505) tümör dousu taımlamış ve ayrıca taımlaa bu as dousuu çevrese brm üp de ( 0 35 = 0 35cm) oluşturula ce br der dousu taımlamıştır. Taımlaa geometr yapı şel 3.9 da görülmetedr. Yapı çerse moopol ate batırılara eletr ala şddet meydaa gelmes şağlamıştır. Kullaıla her br ate besleme otasıı heme arasıda br plaa taımlamıştır ve her ate uyara 000 mv gell süzodal aya se aşağıda şelde taımlamıştır; E X ( x y z) = E ( x y z) 000S( ( π NFR) ) X Dou yapısı çe her br tümörü orta otasıa adar erşe uzuluta ate yapıları taımlamıştır ve aşağıda değş searyolar program yürütülere smüle edlmştr tümör dousua br ate batırıldığı durumda tümör dousua yayaa ate batırıldığı durumda tümör dousua T şelde üç ate batırıldığıda tümör dousua T şelde batırıla üç ate arasıda (0 o 90 o 80 o ) şelde faz farı buluduğu durumda İ farlı uzuluta yayaa ate ullaıldığı durumda f = 450 MHz ve f = 95 MHz freas değerler ç değerler hesaplamıştır. Elde edle ala şddet değerler f = 95 MHz ç ve z = 50 estde tablo 3.6 da f = 450 MHz ç ve z = 50 estde tablo 3.8 de verlmştr. Farlı parametreler ç Fortra blgsayar programıı çalıştırılması le hesaplaa ala dağılımlarıı oluşturuldağu geometr yapı şel 3. 9 da görülmetedr. Tablo 3.7 de f = 95 MHz ç ve z = 50 estde her br byolo dou ç oluşa e büyü eletr ala şddet değerler le tablo 3.9 da f = 450 MHz ç ve z = 50 58

73 estde her br byolo dou ç oluşa e büyü eletr ala şddet değerler suulmuştur. Tablo 3.6 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Der Br ate ullaılıyor İ ate ullaılıyor Üç ate ullaılıyor Faz farı bulua üç ate buluuyor Uzalı bulua ate buluuyor z Der Tümör Kas Dousu y x Şel 3.9 Küresel geometr yapıda yer ala as dousu tümör ve der gösterm 59

74 Tablo 3.7 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 95 MHz ç Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Der Br ate ullaılıyor İ ate ullaılıyor Üç ate ullaılıyor Faz farı bulua üç ate buluuyor Uzalı bulua ate buluuyor Tablo 3.8 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Der Br ate ullaılıyor İ ate ullaılıyor Üç ate ullaılıyor Faz farı bulua üç ate buluuyor Uzalı bulua ate buluuyor Tablo 3.9 Küresel yapı çde yer ala her br dou ve durum ç e büyü eletr ala değerler. Gerçeleştrle Durum f = 450 MHz ç Douları E ala değerler [ m V/m] Kas Tümör Der Br ate ullaılıyor İ ate ullaılıyor Üç ate ullaılıyor Faz farı bulua üç ate buluuyor Uzalı bulua ate buluuyor Tablo 6 ve tablo 7 de as dousu as dousuu çevresde taımlı ce br der tabaası le merez m tümör = (705; 455; 505) ola 35 cm çaplı tümörde baret şelde taımlaa geometr yapı ç f = 95 MHz freas değer ve z = 50 est ç meydaa gele eletr ala dağılımları görülmetedr. Bu değerler celebdğde e büyü ala şddet değer farlı aya tarafıda beslee farlı uzuluta ate ullaıldığı durumda meydaa geldğ görülmetedr. E büyü ala şddet değerler ye farlı uzuluta ate ullauldığı durumda 60

75 oluşmuştur. f = 95 MHz freas değer ve z = 50 este lş durumda oluşa ala dağılımları şel 3.30 da görülmetedr. Logartm re cetvelde e oyu re e büyü değer temsl etme üzere fgürlerde farlı uzululu atel duruma lş olaıda oyu rel bölgeler dğer fgürlere orala daha fazla olduğu görülmetedr. Şel 3.30 Küresel yapıı = f 95 MHz değer ç z = 50 est ç eletr ala dağılımları Üç ate ullaıla searyolara lş fgürlerde atelerde uzalaşıldıça açı re bölgeler arttığı görülmetedr. Ateler ço yaı cvarı dışıda doular fazla güç absorbe etmemetedr. 6

76 Tablo 3.8 ve 3.9 da f = 450 MHz freas değer ç z = 50 estde her byolo dou ç eletr ala şddet değerler le e büyü eletr ala şddet değerler suulmuştur. Freası yüselmes le byolo dou parametreler le bu freasta douları davraışıa ve eletromaget dalgaları üfuz derlğ azalmasıa bağlı olara doular tarafıda soğurula gücü f = 95 MHz değerde doular tarafıda soğurula güce azara azaldığı görülmetedr. f = 450 MHz freas değer ç z = 50 estde ala şddet dağılımıa lş fgürlerde şel 3.3 de görülmetedr. Şel 3.3 Küresel yapıı = f 450 MHz değer ç z = 50 est ç eletr ala dağılımları 6