In-silico study for whole-body PEMF device effect in rats

Abstract

Darbeli elektromanyetik alan (PEMF) stimülasyonu, cilt yara iyileşmesini, doku rejenerasyonu, kan damarı rejenerasyonu, kaynamayan kemik kırıklarının onarımı, dental tedavi gibi birçok uygulamada kullanılmaya başlanmış invazif olmayan bir terapötik modalitedir. Fakat bildiğimiz kadarıyla terapötik etkilerinin yanı sıra elektromanyetik alanın dokular üzerinde oluşturacağı olası yan etkiler detaylı olarak araştırılmamıştır. Bu çalışmada tüm vücut üzerinde kullanılan PEMF cihazlarının, dokular üzerinde oluşturacağı yan etkiler incelenmiştir. Simülasyonlar için elektromanyetik alan simülasyon yazılımı CST Studio Suite kullanılmıştır. Simülasyonlarda kullanılmak üzere farklı frekans (100 Hz, 100 kHz ve 27 MHz) ve farklı manyetik alan (0.25mT, 0.5mT ve 1mT) çıkışları verebilen RF bobini tasarlanmıştır. CST kütüphanesinde bulunan gerçekçi sıçan modeli kullanılmıştır. Simülasyonun gerçekçi bir ortamda yapılabilmesi için sıçan elektrik ve termal özellikleri ilgili frekans değerine göre Debye denklemleri aracılığıyla hesaplanmıştır. Simülasyon EM ve termal analiz olarak iki aşamada gerçekleştirilmiştir. EM simülasyon ile dokular üzerinde oluşan özgül soğurma oranı, termal analiz ile dokular üzerinde oluşan sıcaklık dağılımı incelenmiştir. Farklı frekans ve manyetik alan yoğunluk değerlerine göre PEMF cihazının oluşturduğu etkiler kıyaslamalı olarak sunulmuştur. Sonuçlara göre 27 MHz frekansında üç farklı manyetik alan yoğunluğu için de en yüksek SAR değeri oluşumu gözlemlenmiştir. Dolayısıyla en yüksek sıcaklık farkı 0.7 °C ile yine bu frekansta oluşmuştur. Bu çalışmanın amacı farklı frekans ve farklı manyetik alan değerlerine göre simülasyon ortamında (a) sıçan üzerinde oluşan EM etkilerini belirlemek ve (b) oluşturacağı termal etkilerin yan tepki üretip üretemeyeceğini belirlemektir. Bu sayede invazif olmayan klinik PEMF cihazlarının iyileştirilmeleri mümkün hale gelecek ve elektromanyetik alanların dokularla etkileşimi hakkında ek bilgi sağlayacaktır.