Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1396
10
1
gregorian
2018
1
1
17
10
online
1
fulltext
fa
محاسبه ضریب نفوذ موثر ردیاب در بافت سرطان با شبکه مویرگی با استفاده از روش معکوس
Calculation of effective diffusion coefficient of tracer in tumor tissue with microvasculature using inverse method
در این مقاله الگوریتم عددی تخمین پارامتر بر مبنای روشهای معکوس به منظور استخراج ضریب نفوذ موثر بافت براساس توزیع ردیاب تجربی استفاده شده است. الگوریتم با استفاده از دادههای مجازی که از طریق اضافه کردن نویز به دادههای عددی بدست آمده از مسئله مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است. یک مدل جامع نفوذ-جابهجایی-واکنش برای به دست آوردن توزیع ردیاب برشنگاری با نشر پوزیترون در بافت سرطان با شبکه مویرگی استفاده شده است. این مدل به دلیل در نظر گرفتن مدل جامعی از تمام فرآیندهای انتقال در بافت در این مطالعه استفاده شده است. در این کار برای بدست آوردن توزیع دقیق ردیاب در بافت، از معادله جامع نفوذ-همرفت-واکنش که یک معادله مشتقات جزیی است استفاده شده است. ردیاب مورد نظر در این کار فلوئورودیاکسیگلوکز است. حل مسئله معکوس برای تخمین ضریب نفوذ موثر بافت تومور بر پایهی کمینه کردن نُرم حداقل مربعات است. روش استفاده شده در این کار تکنیک لونبرگ مارکواردت است. حل مسئله تخمین پارامتر به وسیله تکنیک لونبرگ مارکواردت نیازمند محاسبه ماتریس حساسیت میباشد که المانهای آن ضرایب حساسیت میباشند. ضرایب حساسیت که میزان تغییرات غلظت نسبت به تغییرات ضرایب نفوذ را نشان میدهند با مشتق گرفتن از معادله غلظت بدست آمده است. معادلات توزیع غلظت و ضرایب حساسیت به روش حجم محدود حل میشوند. نتایج نشان میدهد که الگوریتم معکوس قادر به تخمین پارامتر ضریب نفوذ موثر بافت است.
In this paper, a numerical algorithm based inverse method is used to estimate effective diffusion coefficient by using experimental tracer distribution. The Algorithm uses factitious experimental data which are produced by adding noise to numerical data obtained from direct problem. A comprehensive model (Diffusion-Convection-Reaction) is used to derive PET tracer distribution in tumor tissue with microvasculature network. This model was used because of considering all transport phenomena in tissue. In this work to achieve accurate distribution of tracer in tumor tissue, convection diffusion reaction equation which is a PDE is implemented. The proposed tracer in this work is Fluorodeoxyglucose (18F). Solution of inverse problem for estimating effective Diffusion Coefficient is based on minimization of least squares norm. In this work Levenberg-Marquardt technique is applied. Solution of parameter estimation problem require calculation of sensitivity matrix which elements are sensitivity coefficients. Sensitivity coefficients shows differentiation of Tracer concentration with respect to Effective Diffusion coefficient variation is calculated using first derivation of concentration equation. The equations of concentration distribution and sensitivity coefficients are solved using Finite volume method. The results show that the numerical algorithm is able to estimate the effective diffusion coefficient in tissue.
تخمین پارامتر,روش معکوس,مدل جامع نفوذ-جابهجایی-واکنش,ضریب نفوذ موثر
Parameter estimation,Inverse problem,Comprehensive model,Diffusion-Convection-Reaction,effective diffusion coefficient
405
410
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-25798-1&slc_lang=fa&sid=15
Mostafa
Sefidgar
مصطفی
سفیدگر
100319475328460069671
100319475328460069671
Yes
استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد پردیس
Ramin
Sijanivandi
رامین
سیجانیوندی
100319475328460069667
100319475328460069667
No
Mechanical engineering department, KNT university, Tehran, Iran
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
Madjid
Soltani
مجید
سلطانی
100319475328460069666
100319475328460069666
No
Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Mohammad Hossein
Hamedi
محمدحسین
حامدی
100319475328460069662
100319475328460069662
No
Department of mechanical engineering, KNT university, Tehran, Iran
استاد / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی