مدل‌سازی رسانش دارو به تومور جامد با شبکه مویرگی بازسازی شده دینامیک ناشی از دو رگ والد

امروزه مدل های ریاضی و روش های عددی با توجه به توانایی شان در پیش بینی و درک روند درمانِ سرطان، بسیار مورد توجه قرار می گیرند. در این پژوهش رسانش دارو به تومور جامد با درنظرگرفتن بافت نرمال اطراف آن با مدل سازی هم زمان جریان خون در شبکه مویرگی دینامیک و جریان میان بافتی و اضافه کردن معادله انتقال ماده حل شدنی به معادلات جریان سیال مورد مطالعه قرار گرفته است. در کار حاضر، برای اولین بار دارورسانی با مدل جامع چندمقیاسی با درنظرگرفتن دو رگ والد با تعداد شاخه ها و فشارهای ورودی و خروجی متفاوت مطالعه شده است. در این مقاله پس از بررسی رفتار جریان درون مویرگی در ارتباط با جریان سیال میان بافتی، توزیع غلظت دارو در زمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج وابستگی نحوه رسانش دارو به فشار سیال میان بافتی، فشار رگ والد و در واقع فشار خون هر بیمار و ساختار شبکه مویرگی را نشان می دهند. همچنین افزایش حدود 20% غلظت متوسط دارو در ناحیه توموری در مطالعه حاضر نسبت به مطالعه قبلی گروه با یک رگ والد، گواهی بر نقش کلیدی سیستم مویرگی و پارامترهای وابسته به آن است.

Modeling of Drug Delivery to Solid Tumor with a Remodeled Dynamic Capillary Network Induced by Two Parent Vessels

Today, mathematical models and numerical methods are highly regarded according to their ability to predict and understand the cancer treatment process. In this research, the drug delivery to the solid tumor with considering its normal surrounding tissue has been studied by stimulating the blood flow in the dynamic capillary network and interstitial flow and adding the solute transport equation to the fluid flow equations. In the present study for the first time, drug delivery has been studied by a multiscale comprehensive model with considering two parent vessels with different branches and different input and output pressures. In this paper, the intravascular flow was simultaneously simulated with the interstitial fluid flow. The distribution of drug concentration has been investigated at different times. The results show the dependence of the drug delivery to the interstitial fluid pressure, the pressure of the parent vessel and in fact, the blood pressure of each patient, and the capillary network structure. In addition, an increase of about 20% of the average drug concentration in the tumor site in the present study compared to the previous study with a parent vessel is evidence of the key role of the capillary network and its dependent parameters.