نهج النمذجة الحسابية للتحقيق في تأثير ارتفاع الحرارة على البيئة المكروية للورم

Summary

تصف المقالة بروتوكولا لمحاكاة ملامح درجة الحرارة العابرة والتباين الزماني المكاني المقترن لضغط السائل الخلالي بعد التسخين الناتج عن نظام ارتفاع الحرارة ثنائي القطب للترددات الراديوية. يمكن استخدام البروتوكول لتقييم استجابة المعلمات الفيزيائية الحيوية التي تميز البيئة المكروية للورم لتقنيات ارتفاع الحرارة التداخلي.

Abstract

تختلف الخصائص الفيزيائية الحيوية للبيئة الدقيقة للورم اختلافا كبيرا عن الأنسجة الطبيعية. كوكبة من الميزات ، بما في ذلك انخفاض الأوعية الدموية ، ونقص التصريف اللمفاوي ، وارتفاع الضغط الخلالي ، يقلل من تغلغل العلاجات في الأورام. يمكن أن يؤدي ارتفاع الحرارة الموضعي داخل الورم إلى تغيير الخصائص البيئية الدقيقة، مثل ضغط السائل الخلالي، مما قد يؤدي إلى تحسينات في تغلغل الدواء. في هذا السياق ، يمكن أن توفر النماذج الحسابية متعددة الفيزياء نظرة ثاقبة للتفاعل بين المعلمات الفيزيائية الحيوية داخل البيئة المكروية للورم ويمكن أن توجه تصميم وتفسير التجارب التي تختبر التأثيرات الحيوية لارتفاع الحرارة المحلي.

تصف هذه الورقة سير عمل خطوة بخطوة لنموذج حسابي يقترن بالمعادلات التفاضلية الجزئية التي تصف توزيع التيار الكهربائي ونقل الحرارة الحيوية وديناميكيات السوائل. الهدف الرئيسي هو دراسة آثار ارتفاع الحرارة التي ينقلها جهاز الترددات الراديوية ثنائي القطب على ضغط السائل الخلالي داخل الورم. يتم تقديم نظام التعبيرات الرياضية التي تربط توزيع التيار الكهربائي ونقل الحرارة الحيوية وضغط السائل الخلالي ، مع التركيز على التغيرات في توزيع ضغط السائل الخلالي الذي يمكن أن يسببه التدخل الحراري.

Introduction

ارتفاع ضغط السائل الخلالي (IFP) هو السمة المميزة للأورام الصلبة¹. يتم اختلال تسرب السائل إلى الخلالي من الأوعية الدموية شديدة النفاذية بسبب خروج السائل بسبب الأوردة داخل الورم المضغوطة وغياب اللمفاويات^1،2،3. بالتنسيق مع المعلمات الفيزيائية الحيوية الأخرى غير الطبيعية داخل البيئة المكروية للورم (TME) ، بما في ذلك الإجهاد الصلب والتصلب ، يقوض IFP المرتفع فعالية توصيل الأدوية النظامية والمحلية^4،5،6. يتراوح ضغط السائل الخلالي في الأورام الصلبة من 5 مم زئبق (الورم ....

Protocol

1. بناء نموذج لنظام الترددات الراديوية ثنائي القطب

1. الخطوات الأولية لضبط الواجهة
   1. قم بتشغيل COMSOL Multiphysics وانقر على معالج النموذج.
   2. حدد 3D كبعد الفضاء.
   3. حدد وحدة فيزياء التيار المتردد / التيار المستمر | المجالات والتيارات الكهربائية | التيارات الكهربائية.
   4. حدد وحدة نقل الحرارة | نقل الحرارة في المواد الصلبة.
   5. اختر وحدة الرياضيات | واجهات PDE | نموذج معامل PDE.
   6. اختر الدراسة | يعتمد على الوقت. انقر فوق تم.
   7. بمجرد ظهور مساح....

النتائج

التوزيع المتجانس لضغط السائل الخلالي العالي داخل الورم وانخفاض القيم الطبيعية (0-3 مم زئبق) في المحيط هي السمات المميزة ل TME. يوضح الشكل 4 والشكل 5 الظروف الأولية (t = 0 دقيقة) لدرجة الحرارة (A) وضغط السائل الخلالي (B) وسرعة السائل (C). قبل بدء التسخين ، عندما تكون درج.......

Discussion

نقدم بروتوكول نمذجة حسابية لإقران المحاكاة الكهربائية الحرارية العابرة مع المحاكاة الديناميكية للسوائل لدراسة تأثير ارتفاع حرارة الترددات اللاسلكية على ملامح ضغط السوائل الحرارية والخلالية في الأورام. يتمثل الجانب الرئيسي في بناء سير عمل رقمي قادر على التقاط العلاقة القائمة بين درجة ?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
COMSOL Multiphysics (v. 6.0)	COMSOL AB, Stockholm, Sweden		Software used to implement the computational workflow described in the protocol
Dell 1.8.0, 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-11850H @ 2.50GHz, 2496 Mhz, 8 Core(s), 16 Logical Processor(s), 32 GB RAM	Dell Inc.		Laptop used to run computational simulations