Simulation of heat distribution in tissue generated by therapeutic ultrasound

ภาพจำลองทางคอมพิวเตอร์ของการกระจายความร้อยภายในเนื้อเยื่อที่เกิดจากการรักษาด้วยอัลตร้าซาวน์

Name: Pakanit Fuangchan

LCSH: Computer simulation

LCSH: Finite element method

MeSH: Heat

LCSH: Therapeutics

Abstract: Ultrasonic energy can stimulate the healing process of tissue by bringing the temperature to the maximal tolerated level. Because the patient's sensation of temperature is not reliable as a guide in treating deep tissue, a standard ultrasound setting must be used in routine treatment. For this study, an ANSYS 5.4 (finite element software) command log file was written to perform and analyse heat distribution in any material sonicated by therapeutic ultrasound under conditions stipulated by the user in a simulation model. Heat distributions can be displayed in two-dimensional simulation, graphic displays, etc. In this study the focus was on fat, muscle, and bone tissue. The study confirmed that the increase in temperature depends not only on ultrasonic intensity but also on physical properties of the tissue, such as thermal conductivity. With increase in depth, the temperature of fat and muscle tissue decays exponentially but bone tissue temperature decays more rapidly. A model with three layers of tissue shows that peak temperature is attained inside the bone tissue within 25-30 seconds, then inside fat tissue, and finally shifts toward muscle tissue. After 165 seconds of application of ultrasound at an intensity of 1 W/cm2, the temperatures in the middle of muscle, fat, and bone tissue reach 43, 46.2, and 44.5° C, respectively. So, when muscle tissue temperature reaches the treatment range of 40 - 45°, pain is evoked in fat tissue. The therapist must adjust the application to obtain optimum treatment, such as by moving the sound applicator. The results obtained by using this command log file can be used to plan the appropriate procedure for various ultrasound treatments

Abstract: อัลตร้าซาวน์สามารถช่วยในการรักษาอาการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อได้ จากการเพิ่มอุณหภูมิ เนื้อเยื่อไปถึงระดับที่ผู้ป่วยสามารถทนได้ แต่เนื่องจากระบบรับความรู้สึกของผู้ป่วยที่เกี่ยวกับ อุณหภูมิโดยเฉพาะในบริเวณที่อยู่ลึกลงไปมากจากผิวหนังนั้น ไม่สามารถนำมาใช้เป็นเกณฑ์ในการ วางแผนการรักษาได้ ดังนั้นการรักษาจึงใช้อัลตร้าซาวน์ในระดับเดิมตามแบบที่มักใช้อยู่เป็นประจำ งานวิทยานิพนธ์นี้ได้สร้าง Command log file ในโปรแกรม ANSYS 5.4 ขึ้นมาเพื่อใช้วิเคราะห์การ กระจายความร้อนในวัสดุใดๆที่เกิดจากการรักษาด้วยอัลตร้าซาวน์ โดยผู้ใช้กำหนดลักษณะ แบบจำลองของวัสดุได้ตามต้องการ สามารถแสดงการกระจายความร้อนได้หลายรูปแบบ เช่น ภาพ จำลองทางคอมพิวเตอร์แบบ 2 มิติและกราฟ เป็นต้น งานวิทยานิพนธ์นี้ได้วิเคราะห์ความร้อนที่ เกิดขึ้นในไขมัน, กล้ามเนื้อและกระดูก พบว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับความเข้ม อัลตร้าซาวน์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเนื้อเยื่อด้วยเช่น ค่า thermal conductivity อุณหภูมิของไขมันและกล้ามเนื้อลดลงแบบ Exponential ตามความลึกของเนื้อเยื่อ แต่อุณหภูมิของ กระดูกจะลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อวิเคราะห์ความร้อนในเนื้อเยื่อ 3 ชั้นพบว่า อุณหภูมิสูงสุดในช่วง 20- 30 วินาทีแรกอยู่ในกระดูก หลังจากนั้นพบในไขมันแล้วเลื่อนลงไปในกล้ามเนื้อ เมื่อรักษาด้วยอัลตร้า ซาวน์ 1 W/cm2 เป็นเวลา 165 วินาทีพบว่าบริเวณกลางกล้ามเนื้อมีอุณหภูมิ 43°C ในขณะที่ไขมัน และกระดูกมีอุณหภูมิ 46.2 และ 44.5°C ตามลำดับ ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิของกล้ามเนื้อเข้าสู่ช่วงที่ให้ ผลการรักษาคือ 40 - 45°C ผู้ป่วยจะรู้สึกปวดที่บริเวณชั้นไขมัน ด้วยเหตุนี้ ผู้รักษาควรต้องปรับ วิธีการเพื่อให้ได้ผลการรักษาที่ดีที่สุด เช่นการเคลื่อนหัวอัลตร้าซาวน์ เป็นต้น ผลที่ได้การวิเคราะห์ โดยใช้ command log file สามารถนำมาใช้วางแผนการรักษาด้วยอัลตร้าซาวน์ใน case ต่างๆที่ หลากหลายได้

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Chawalit Wongse-ek

Role: Thesis Advisors

Created: 2004

Modified: 2553-03-24

Issued: 2010-02-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9740450784

CallNumber: TH P152s 2004

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Biomedical Engineering

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4137954.pdf	1.32 MB	22	2025-01-24 15:13:04

ใช้เวลา

0.293912 วินาที