Hiperterminin Tümör Mikroçevresi Üzerindeki Etkisini Araştırmak İçin Hesaplamalı Modelleme Yaklaşımı

Özet

Makale, bir dipolar radyofrekans hipertermi sistemi tarafından sağlanan ısıtmayı takiben geçici sıcaklık profillerini ve interstisyel sıvı basıncının birleştirilmiş uzay-zamansal değişimini simüle etmek için bir protokolü açıklamaktadır. Protokol, tümör mikroçevresini karakterize eden biyofiziksel parametrelerin girişimsel hipertermi tekniklerine yanıtını değerlendirmek için kullanılabilir.

Özet

Tümör mikroçevresinin biyofiziksel özellikleri normal dokulardan önemli ölçüde farklıdır. Azalmış vaskülarite, lenfatik drenaj eksikliği ve yüksek interstisyel basınç dahil olmak üzere bir dizi özellik, terapötiklerin tümörlere nüfuz etmesini azaltır. Tümör içindeki lokal hipertermi, interstisyel sıvı basıncı gibi mikroçevresel özellikleri değiştirebilir ve potansiyel olarak ilaç penetrasyonunda iyileşmelere yol açabilir. Bu bağlamda, çok fizikli hesaplama modelleri, tümör mikroçevresi içindeki biyofiziksel parametreler arasındaki etkileşime dair fikir verebilir ve lokal hiperterminin biyolojik etkilerini test eden deneylerin tasarımına ve yorumlanmasına rehberlik edebilir.

Bu makale, elektrik akımı dağılımını, biyo-ısı transferini ve akışkanlar dinamiğini tanımlayan kısmi diferansiyel denklemleri birleştiren bir hesaplama modeli için adım adım iş akışını açıklamaktadır. Temel amaç, bipolar bir radyofrekans cihazı tarafından verilen hiperterminin tümör içindeki interstisyel sıvı basıncı üzerindeki etkilerini incelemektir. Elektrik akımı dağılımını, biyo-ısı transferini ve interstisyel sıvı basıncını birbirine bağlayan matematiksel ifadeler sistemi sunulmakta ve termal müdahale tarafından indüklenebilecek interstisyel sıvı basıncının dağılımındaki değişiklikler vurgulanmaktadır.

Giriş

Yüksek interstisyel sıvı basıncı (IFP), katı tümörlerin ayırt edici özelliğidir¹. Hipergeçirgen kan damarlarından interstisyuma sıvı sızıntısı, sıkıştırılmış intratümöral venler ve lenfatiklerin olmaması nedeniyle sıvının çıkışı ile dengesizdir ^1,2,3. Katı stres ve sertlik dahil olmak üzere tümör mikroçevresi (TME) içinde anormal olan diğer biyofiziksel parametrelerle uyumlu olarak, yüksek IFP hem sistemik hem de lokal ilaç dağıtımının etkinliğini zayıflatır ^4,5,6

Protokol

1. Bipolar radyofrekans sisteminin modelini oluşturun

1. Arayüzü ayarlamak için ön adımlar
   1. COMSOL Multiphysics'i başlatın ve Model Sihirbazı'na tıklayın.
   2. Uzay Boyutu olarak 3D'yi seçin.
   3. AC/DC Fizik modülünü seçin | Elektrik Alanları ve Akımları | Elektrik akımları.
   4. Isı Transferi modülünü seçin | Katılarda Isı Transferi.
   5. Matematik modülünü seçin | PDE arayüzleri | Katsayı formu PDE.
   6. Eğitim Seç | Zamana bağlı. Bitti'ye tıklayın.
   ....

Tartışmalar

RF-hiperterminin tümörlerde termal ve interstisyel sıvı basıncı profilleri üzerindeki etkisini incelemek için geçici elektrik-termal simülasyonları akışkan-dinamik simülasyonlarla birleştirmek için bir hesaplamalı modelleme protokolü sunuyoruz. Kilit nokta, sıcaklık ve vasküler basınç arasında var olan ilişkiyi yakalayabilen ve bu da interstisyel sıvı basıncındaki değişiklikleri yönlendiren sayısal bir iş akışının oluşturulmasıdır.

Kütle denkleminin ko.......

Malzemeler

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