Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Mohsen Saghafian
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farshid Momennasab
فرشید مومن نسب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
Early diagnosis of cancer and isolation of Circulating Tumor Cells (CTCs) from blood flow is one of the issues that has been studied by researchers to reduce tumor caused death. A lot of works has been done on diagnosis and isolation of CTCs by acoustic waves. Since sound is a little perturbation of steady state Navier-Stokes equations, one of the simple ways of acoustic waves modeling is using perturbations. The aim of this research is the isolation of CTCs from Red Blood Cells (RBCs) and White Blood Cells (WBCs) using acoustic waves. This simulation was performed by 4 methods (solving governing equations of acoustic waves by Carlson and Bruce force method, solving governing equations of acoustic waves by Settnes and Bruce force method, solving governing equations of acoustic waves by Gorkov force method and solving Helmholtz equations by Gorkov force method). Obtained results show that isolation of CTCs can be done using acoustic waves with efficiency of 86%. These results show that in suitable conditions, the efficiency of 100% can be reached. Different parameters are effective in separating CTCs by acoustic waves. The most important parameters are cells’ radius and density. The importance of radius of cells is proportionality of applied force by cubic power of radius. Therefore, using this method, CTCs, which have radius twice that of normal cells, can be separated with high efficiencies. The importance of density is in the definition of specific path of CTCs. Actually, lower density of CTCs in comparison to blood density propels CTCs away in microchannel due to created pressure node. In addition, higher density of RBCs in comparison to blood absorbs RBCs to pressure node in microchannel. Creation of two different paths and proportionality of applied force to cells by acoustic waves with third power of radius of cells, increase the efficiency of isolation. In this research the effect of collision of cells with each other and also with walls are not considered. In addition, it is assumed that motion and applied force to cells don’t affect fluid flow and acoustic field. Keywords: Circulating Tumor Cells, CTCs, isolation, 2D simulation, acoustic
: تشخیص زودهنگام سرطان و جداسازی سلول‌های سرطانی گردشی (CTC ها) از گردش خون ازجمله موضوعاتی است که موردتوجه پژوهشگران به‌منظور کاهش بیشتر مرگ‌ومیر ناشی از سرطان قرارگرفته است. کارهای متعددی درزمینه‌ی تشخیص و جداسازی CTC ها انجام‌گرفته است. ازجمله آن‌ها می‌توان به جداسازی CTC ها به کمک امواج صوتی اشاره کرد. معادلات حاکم بر امواج صوتی با ایجاد اغتشاش کوچکی در معادلات ناویراستوکس در حالت دائم به‌‌دست می‌‌آید؛ بنابراین یکی از روش‌های ساده مدل‌سازی امواج صوتی استفاده از اختلالات جزئی است. هدف از این پژوهش جداسازی CTC ها از گلبول‌های قرمز (RBC ها) و گلبول‌های سفید (WBC ها) از طریق امواج صوتی است. این شبیه‌سازی با چهار روش (حل معادلات حاکم بر امواج صوتی در حالت کلی سیال به روش نیرویی کارلسن و بروس، حل معادلات حاکم بر امواج صوتی در حالت کلی سیال به روش نیرویی ستنز و بروس، حل معادلات حاکم بر امواج صوتی در حالت کلی سیال به روش نیرویی گورکوو، حل معادله‌ی هلمهولتز به روش نیرویی گورکوو) حل‌شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که جداسازی CTC ها از طریق امواج صوتی می‌تواند با نرخ بازیابی یا بازده 86 درصد صورت گیرد. این نتایج نشان می‌دهد که در شرایط مناسب، نرخ بازیابی حتی به 100 درصد هم می‌رسد. پارامترهای مختلفی در جداسازی CTC ها از طریق امواج صوتی مؤثر است. مهم‌ترین پارامترها در جداسازی از طریق امواج صوتی ابتدا شعاع سلول‌ها و سپس چگالی آن‌هاست. اهمیت شعاع سلول‌ها در جداسازی از طریق امواج صوتی به دلیل متناسب بودن نیروی وارده بر سلول‌ها با توان سوم شعاع آن‌هاست. بنابراین با این روش به‌راحتی می‌توان با نرخ خلوص و نرخ بازیابی بالا، CTC ها را که تقریباً 2 برابر سلول‌های عادی هستند جداسازی کرد. اهمیت چگالی در مشخص کردن مسیر خاص CTC هاست. در واقع کمتر بودن چگالی CTC ها نسبت به چگالی خون باعث می‌شود CTC ها از گره فشار ایجاد شده در میکرو کانال در اثر امواج صوتی دور شوند. از طرفی بیشتر بودن چگالی RBC ها نسبت به چگالی خون باعث می‌شود RBC ها به گره فشار ایجاد شده در میکروکانال در اثر امواج صوتی نزدیک می‌شود. ایجاد شدن دو مسیر متفاوت و همچنین متناسب بودن نیروی وارده از طریق امواج صوتی به سلول‌ها با توان سوم شعاع سلول‌ها، بازده جداسازی را به‌طور چشم‌گیری افزایش می‌دهد. در این پژوهش اثر برخورد سلول‌ها با هم و با دیواره‌ها در نظر گرفته نشده است. علاوه بر آن فرض می‌شود حرکت و نیروهای وارده بر سلول‌ها بر روی جریان سیال و میدان آکوستیک اثری ندارد. کلمات کلیدی: جداسازی، سلول های سرطانی گردشی، امواج صوتی، شبیه سازی دو بعدی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی