Σχεδιασμός θεραπείας για την καρκινοθεραπεία με ραδιοσυχνοτικό θερμοκαυτηριασμό:
Creators: name: Ζορμπάς, Γεώργιος Στ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Ραδιοσυχνοτικός θερμοκαυτηριασμός
Μέθοδος πεπερασμένων διαφορών
Βιοθερμική εξίσωση Pennes
Μοντέλο Arrhenius
Radiofrequency ablation
Finite difference method
Pennes bioheat equation
Arrhenius model

description: Ο ραδιοσυχνοτικός θερμοκαυτηριασμός (RFA) αποτελεί μια από τις πιο διαδεδομένες ελάχιστα επεμβατικές τεχνικές που χρησιμοποιούν αύξηση της θερμοκρασίας για τη θεραπεία των νεοπλασματικών όγκων. Οι μέθοδοι αυτές οδηγούν στην νέκρωση του ιστού με το μηχανισμό της πήξης. Ο RFA πραγματοποιείται διαδερμικά. Στην εργασία αρχικά πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση (α) εργασιών που περιγράφουν την αριθμητική μοντελοποίηση του RFA, και (β) εργαστηριακών ή κλινικών μελετών 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. Για πρώτη φορά μελετήθηκαν ζητήματα, όπως η εξάρτηση του χρόνου θεραπείας ή της κανονικότητας του διαλύματος άρδευσης των ιστών από το είδος και τη θέση 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.
description: Radiofrequency ablation (RFA) is a widely used, minimally invasive thermal therapy in cancer treatment, which is applied percutaneously and uses temperature rise to destroy, by means of coagulation, solid tumours in various sites of the body. In the current dissertation, a literature review is included, focused on (a) studies that describe the numerical modeling of RFA, and (b) clinical or in vivo studies which emphasize the effectiveness and significance of RFA treatment planning. Particular attention is paid to the numerical techniques employed in previous works and the analysis of the role of the dielectric and thermal parameters of each model. Four different computational models are studied, increasing in complexity and geometry realism, beginning with the single-compartment homogenous tissue model and ending with the fully realistic anatomical model. All computational models are handled with the finite difference method. Moreover, six different clinical cases are described for tumors in liver, kidney and lung, which distinguish between them in terms of physical and physiological properties of the tissues involved. For the first time, parameters, such as the dependence of treatment time and normality of the irrigation saline solution on the type and location of the tumour, are discussed. The heat-sink effect of a blood vessel is also studied to the extent that results can serve as a rough guideline in clinical practice. Finally, the simultaneous use of (a) computational models with realistic geometry, (b) tissue properties of clinical relevance, and (c) high precision numerical techniques in treatment planning, has demonstrated that some approaches taken to RF ablation procedure are not valid for all cases of cancerous tumors.