Pemodelan Bioheat Transfer pada Jaringan Manusia Berbasis Finite Element Method.
View/ Open
Date
2017Author
Irawati, Febri Dwi
Kartono, Agus
Sumaryada WP, Tony
Metadata
Show full item recordAbstract
Bioheat transfer adalah peristiwa perpindahan panas dan massa dalam tubuh
manusia yang bergantung pada sistem organ, aliran darah dan respon termal
jaringan tubuh dari stimulus eksternal. Studi pemodelan bioheat transfer sangat
bermanfaat pada bidang pengobatan berbasis termal untuk memprediksikan
distribusi temperatur di jaringan tubuh, karena data temperatur secara eksperimen
tidak banyak tersedia. Penelitian pemodelan matematika tentang interaksi termal
antara pembuluh darah dan jaringan telah menjadi topik penelitian yang menarik.
Dalam beberapa dekade terakhir, persamaan bioheat Pennes telah digunakan untuk
model terapi kanker magnetic fluid hipertermia (MFH).
Tujuan penelitian ini adalah membuat model dan simulasi bioheat transfer
pada jaringan kepala manusia yang terdapat tumor otak serta melihat distribusi
temperatur tiap lapisan jaringan kepala akibat respon termal dari MFH. Persamaan
bioheat transfer dibuat dengan memodifikasi persamaan Pennes dengan
menambahkan parameter fisiologi di setiap lapisan jaringan kepala. Solusi numerik
dari persamaan dan simulasi distribusi temperatur tiap lapisan jaringan kepala
menggunakan finite element method. Model yang dibuat akan divalidasi dengan
data eksperimen Salloum dan dibandingkan dengan solusi analitik Zhong-Shan
Deng.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemodelan bioheat transfer pada
jaringan manusia dengan menggunakan finite elemen telah berhasil dilakukan.
Model ini dapat digunakan untuk melihat distribusi temperatur jaringan dengan
terapi tumor magnetic fluid hipertermia (MFH). Validasi model dengan hasil
analitik dan eksperimen telah dilakukan dan diperoleh persentase error yang kecil
yaitu kurang dari 15%. Hal tersebut menunjukkan bahwa model yang dibuat dapat
digunakan untuk menghitung distribusi temperatur pada berbagai kondisi batas
yang lain dan beberapa lapisan jaringan telah digunakan dalam model ini. Hasil
simulasi memperoleh nilai perfusi darah sebesar 3 5 10 b . Kuat medan magnet
yang digunakan 6.5 kA dan frekuensi 500kHz dalam MFH dapat memanaskan
jaringan tumor tanpa mempengaruhi jaringan yang sehat. Pada keadaan transient
MFH dapat memanasakan jaringan yang berukuran 4 cm selama 300 detik tanpa
merusak jaringan yang sehat. Perlakuan MFH pada jaringan kepala menyebabkan
kenaikan temperatur pada jaringan tumor dan tidak mempengaruhi jaringan yang
sehat.