Σχεδιασμός θεραπείας για την καρκινοθεραπεία με ραδιοσυχνοτικό θερμοκαυτηριασμό

Abstract

σRadiofrequency ablation (RFA) is a minimally invasive thermal therapy in cancer treatment, which is used to destroy solid tumours in sites of the body. There are many advantages of RFA compared to traditional surgery. In particular, RFA achieves equally effective tumour destruction with fewer complications, it can be performed laparoscopically in most patients, and it usually requires only one treatment session allowing for faster recovery.In the research, firstly, an extensive literature review was made, focused on (a) studies that described the arithmetical modeling of RFA and (b) clinical or in vivo studies which emphasize in the effectiveness and significance of RFA treatment planning. Particular emphasis was given to the study of the numerical techniques were used and the analysis of the role of the dielectric and thermal parameters of each model. Four different treatment computational models were studied, increasing in complexity and realistic geometry, beginning from the one compartment homogenous tissue model and ending up to the realistic anatomical computational model. All computational models were solved by numerical techniques using the finite difference method. Moreover, six different clinical cases were described for tumors in liver kidney and lung, which affected the geometry of the computational models and/or the dielectric and thermal properties of the tissues. Results shown that specific issues studied for the first time, such as the dependence of treatment time and normality of tumor’s saline enhancement solution from the type of the embedded tumor. The effectiveness of a blood vessel in the treatment parameters also studied and results could be used as a guide to the clinical practice. Finally, the simultaneously study for the first time of (a) computational models with realistic geometry (b) tissue properties of the clinical practice, and (c) high precision numerical techniques in treatment planning, demonstrated that the procedure approaches are not valid for all cases of cancerous tumors.

Ο ραδιοσυχνοτικός θερμοκαυτριασμός (RFA) αποτελεί μια από τις πιο διαδεδομένες τεχνικές που είναι βασισμένες στη μεταφορά θερμικής ενέργειας και χρησιμοποιούν αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας για τη θεραπεία των νεοπλασματικών όγκων. Οι μέθοδοι αυτές οδηγούν στην νέκρωση του ιστού με το μηχανισμό της πήξης. Ο RFA είναι μια ελάχιστη επεμβατική μέθοδος και πραγματοποιείται διαδερμικά.Στην εργασία αρχικά πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση που να επικεντρώνεται (α) σε εργασίες που περιγράφουν την αριθμητική μοντελοποίηση του RFA, και (β) σε εργαστηριακές ή κλινικές μελέτες που διαπιστώνουν την αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού θεραπείας. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη μελέτη των αριθμητικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται και την ανάλυση του ρόλου των φυσικών και φυσιολογικών παραμέτρων κάθε μοντέλου. Μελετήθηκαν τέσσερα διαφορετικά μοντέλα προσομοίωσης της θεραπείας με αυξανόμενο βαθμό πολυπλοκότητας και ρεαλισμού της γεωμετρίας τους, ξεκινώντας από το μονοδιαμερισματικό μοντέλο ομογενούς ιστού και καταλήγοντας σε μοντέλα πραγματικής ανατομίας. Όλα τα υπολογιστικά μοντέλα επιλύθηκαν με αριθμητικές τεχνικές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών. Επίσης περιγράφηκαν έξι διαφορετικές κλινικές περιπτώσεις για όγκους στο ήπαρ τον νεφρό και τον πνεύμονα οι οποίες διαφοροποιούσαν τα υπολογιστικά μοντέλα της ίδιας γεωμετρίας ως προς τις φυσικές και φυσιολογικές ιδιότητες των ιστών.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μελετήθηκαν για πρώτη φορά ζητήματα όπως η εξάρτηση του χρόνου θεραπείας ή της κανονικότητας του διαλύματος άρδευσης των ιστών από το είδος του νεοπλάσματος. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση ενός διακριτού αγγείου στην αποτελεσματικότητα της θεραπείας και τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως οδηγός στην κλινική πρακτική κατά τον σχεδιασμό μιας συνεδρίας. Τέλος ο συνδυασμός για πρώτη φορά (α) υπολογιστικών μοντέλων με ρεαλιστική γεωμετρία (β) ιδιοτήτων ιστών από την κλινική πρακτική , και (γ) αριθμητικών τεχνικών ακρίβειας στον σχεδιασμό θεραπείας κατέδειξε ότι οι προσεγγίσεις της διαδικασίας δεν είναι εξίσου έγκυρες για όλες τις περιπτώσεις των καρκινικών όγκων.