גישת מידול חישובית לחקר השפעת היפרתרמיה על מיקרו-סביבה של הגידול

Summary

המאמר מתאר פרוטוקול להדמיית פרופילי הטמפרטורה החולפים והשונות המרחבית-טמפורלית המצומדת של לחץ הנוזל הבין-תאי, בעקבות החימום המועבר על ידי מערכת היפרתרמיה דיפולרית בתדרי רדיו. הפרוטוקול יכול לשמש להערכת התגובה של פרמטרים ביופיזיים המאפיינים את מיקרו-סביבת הגידול לטכניקות היפרתרמיה התערבותיות.

Abstract

התכונות הביופיזיקליות של המיקרו-סביבה של הגידול שונות באופן משמעותי מרקמות נורמליות. מכלול של תכונות, כולל ירידה בכלי הדם, חוסר ניקוז לימפטי, ולחץ אינטרסטיציאלי מוגבר, מפחית את החדירה של טיפולים לתוך גידולים. היפרתרמיה מקומית בתוך הגידול יכולה לשנות תכונות מיקרו-סביבתיות, כגון לחץ נוזל אינטרסטיציאלי, מה שעשוי להוביל לשיפור בחדירת תרופות. בהקשר זה, מודלים חישוביים רב-פיזיקליים יכולים לספק תובנה לגבי יחסי הגומלין בין הפרמטרים הביופיזיקליים בתוך המיקרו-סביבה של הגידול ויכולים להנחות את התכנון והפרשנות של ניסויים הבוחנים את ההשפעות הביולוגיות של היפרתרמיה מקומית.

מאמר זה מתאר תהליך עבודה שלב אחר שלב עבור מודל חישובי המשווה משוואות דיפרנציאליות חלקיות המתארות התפלגות זרם חשמלי, העברת חום ביולוגי ודינמיקה של זורמים. המטרה העיקרית היא ללמוד את ההשפעות של היפרתרמיה המועברת על ידי מכשיר רדיו דו קוטבי על לחץ נוזל interstitial בתוך הגידול. מוצגת מערכת הביטויים המתמטיים המקשרת בין התפלגות זרם חשמלי, העברת חום ביולוגי ולחץ נוזל אינטרסטיציאלי, תוך הדגשת השינויים בהתפלגות לחץ הנוזל הבין-תאי, שיכולים להיגרם על ידי התערבות תרמית.

Introduction

לחץ נוזל אינטרסטיציאלי מוגבר (IFP) הוא סימן היכר של גידולים מוצקים¹. דליפת הנוזל לתוך האינטרסטיציום מכלי דם חדירים יתר על המידה אינה מאוזנת על ידי יציאת נוזל עקב ורידים תוך גידוליים דחוסים והיעדר לימפה ^1,2,3. בשילוב עם פרמטרים ביופיזיים אחרים שאינם תקינים במיקרו-סביבה של הגידול (TME), כולל מתח מוצק ונוקשות, IFP מוגבר מערער את היעילות של מתן תרופות מערכתי ומקומי ^4,5,6. לחץ נוזל אינטרסטיציאלי בגידולים מוצקים נע בין 5 מ"מ כספית (גליובלסטומה ומלנומה) ל -30 מ"מ כספ....

Protocol

1. לבנות את המודל של מערכת גלי רדיו דו קוטבית

1. שלבים ראשוניים להגדרת הממשק
   1. הפעל את COMSOL Multiphysics ולחץ על Model Wizard.
   2. בחר תלת-ממד כממד רווח.
   3. בחר מודול AC/DC Physics | שדות וזרמים חשמליים | זרמים חשמליים.
   4. בחר מודול העברת ח?.......

Discussion

אנו מציגים פרוטוקול מידול חישובי לשילוב סימולציות חשמליות-תרמיות ארעיות עם סימולציות דינמיות של נוזלים כדי לחקור את ההשפעה של היפרתרמיה RF על פרופילי לחץ נוזל תרמיים ואינטרסטיציאליים בגידולים. היבט המפתח הוא בבניית זרימת עבודה מספרית המסוגלת ללכוד את הקשר הקיים בין טמפרטורה ולחץ כלי הדם.......

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