بهینه‌سازی پارامترهای درمان تومورهای سارکومای بافت نرم به روش الکتروپوریشن بازگشت ناپذیر

مقدمه: الکتروپوریشن روشی موثر برای هدایت داروهای درمانی (از جمله داروهای شیمی درمانی) به داخل سلول‌های زنده است که به کاهش حجم و درمان مورد نظر در بافت می‌انجامد. کارایی این روش، وابسته به انتخاب بهینه‌ی پارامترهای شکل موج تخریک است. این مطالعه، در جهت بهینه‌سازی پارامترهای درمان تومورهای سارکوم بافت نرم با روش الکتروپوریشن بازگشت ناپذیر انجام گرفت. روش‌ها: هندسه‌ی بافت و تومور در نرم‌افزار mimics از تصاویر mri (magnetic resonance imaging) تومور و بافت‌های سالم اطراف آن استخراج شد. سپس، با استفاده از نرم‌افزار cad-fix، تبدیل هندسه‌ی حاصل از نرم‌افزار mimics به هندسه‌ی قابل استفاده در نرم‌افزار المان محدود (comsol multiphysics) انجام شد. به منظور حل معادلات مربوط (معادله‌ی laplace و معادله‌ی بیوگرمایی) به روش المان محدود، از نرم‌افزار femlab نسخه‌ی 4/4 استفاده شد. همچنین، از femlab جهت برآورد توابع هدف در قسمت بهینه‌سازی نیز استفاده شد و به منظور بهینه‌سازی هندسه‌ی الکترودهای مورد استفاده در الکتروپوریشن بازگشت ناپذیر، از الگوریتم ژنتیک بهره جستیم. کد الگوریتم ژنتیک با استفاده از نرم‌افزار matlab نسخه‌ی 7.10.0 نگارش شد. یافته‌ها: شدت میدان الکتریکی اعمالی به تومور با افزایش ولتاژ اعمالی به الکترودها افزایش یافت و بیشترین شدت توزیع میدان الکتریکی، با اختلاف پتانسیل 4000 ولتی مشاهده شد. با تغییر عمق ورود الکترود در بافت، فاصله‌ی بین الکترودها و همچنین ضخامت الکترودها، میانگین شدت میدان الکتریکی توزیعی در بافت دچار تغییر شد. با وجود میدان الکتریکی بالا در ناحیه‌ی تومورال، میانگین توزیع حرارتی در تومور فقط در حد چند درجه‌ی سانتی‌گراد نسبت به حالت معمول (37 درجه‌ی سانتی‌گراد) افزایش یافت؛ گرچه در نقاط نزدیک به انتهای الکترودها، امکان افزایش حرارت تا 600 درجه‌ی سانتی‌گراد نیز بود. نتیجه‌گیری: با استفاده از مدل‌سازی عددی و لحاظ هندسه‌ی واقعی بافت و تومور می‌توان پارامترهای بهینه‌ی موثر در درمان‌های الکتروپوریشن بازگشت ناپذیر را برای کنترل رشد تومور و کنترل آسیب به بافت‌های سالم محاسبه کرد.