Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

В статье описан протокол моделирования профилей переходных температур и связанного пространственно-временного изменения давления внутритканевой жидкости после нагрева, выдаваемого системой дипольной радиочастотной гипертермии. Протокол может быть использован для оценки реакции биофизических параметров, характеризующих микроокружение опухоли, на методы интервенционной гипертермии.

Аннотация

Биофизические свойства опухолевого микроокружения существенно отличаются от нормальных тканей. Совокупность признаков, включая снижение сосудистой системы, отсутствие лимфатического дренажа и повышенное интерстициальное давление, снижает проникновение терапевтических средств в опухоли. Локальная гипертермия внутри опухоли может изменить свойства микросреды, такие как давление интерстициальной жидкости, что потенциально может привести к улучшению проникновения лекарственных препаратов. В этом контексте мультифизические вычислительные модели могут дать представление о взаимодействии между биофизическими параметрами в микроокружении опухоли и могут помочь в планировании и интерпретации экспериментов, которые проверяют биоэффекты локальной гипертермии.

В данной статье описан пошаговый рабочий процесс сопряжения вычислительной модели с дифференциальными уравнениями в частных производных, описывающими распределение электрического тока, биотеплопередачу и гидродинамику. Основной целью работы является изучение влияния гипертермии, доставляемой биполярным радиочастотным устройством, на давление интерстициальной жидкости внутри опухоли. Представлена система математических выражений, связывающих распределение электрического тока, биотеплопередачу и давление внутритканевой жидкости, подчеркивая изменения в распределении давления внутритканевой жидкости, которые могут быть вызваны тепловым воздействием.

Введение

Повышенное давление интерстициальной жидкости (ПРЖ) является отличительной чертой солидных опухолей1. Просачивание жидкости в интерстиций из гиперпроницаемых кровеносных сосудов неуравновешивается выходом жидкости из-за сжатия внутриопухолевых вен и отсутствия лимфатических сосудов 1,2,3. В сочетании с другими биофизическими параметрами, которые являются аномальными в микроокружении опухоли (TME), включая солидное напряжение и жесткость, повышенный уровень IFP подрывает эффективность как системной, так и местной доставки лекарств

протокол

1. Построить модель биполярной радиочастотной системы

  1. Предварительные шаги по настройке интерфейса
    1. Запустите COMSOL Multiphysics и нажмите « Мастер моделирования».
    2. Выберите 3D в качестве пространственного измерения.
    3. Выберите модуль «Физика переменного/постоянного тока» | Электрические поля и токи | Электрические токи.
    4. Выберите модуль теплопередачи | Теплопередача в твердых телах.
    5. Выберите модуль «Математика» | Интерфейсы PDE | Форма коэффициента PDE.
    6. Выбра....

Результаты

Однородное распределение высокого давления интерстициальной жидкости внутри опухоли и снижение до нормальных значений (0-3 мм рт.ст.) на периферии являются отличительными чертами ТМЭ. На рисунках 4 и 5 показаны начальные условия (t = 0 мин) температуры (А), да.......

Обсуждение

Мы представляем протокол вычислительного моделирования для объединения электротермического моделирования переходных процессов с гидродинамическим моделированием для изучения влияния радиочастотной гипертермии на профили теплового и интерстициального давления жидкости в опухол?.......

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Благодарности

Исследование было поддержано грантами Национального научного фонда (No 2039014) и Национального института рака (R37CA269622).

....

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
COMSOL Multiphysics (v. 6.0)COMSOL AB, Stockholm, SwedenSoftware 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 RAMDell Inc. Laptop used to run computational simulations

Ссылки

  1. Nia, H. T., Munn, L. L., Jain, R. K. Physical traits of cancer. Science. 370 (6516), 546-556 (2020).
  2. Heldin, C. -. H., Rubin, K., Pietras, K., Östman, A. High interstitial fluid pressure - an obstacle in cancer therapy. Na....

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены