Аннотация
Якименко С.И., Паслен В.В. Использование возможностей MatLAB для моделирования и анализа физических каналов LTE. В статье проведены анализ и изменение параметров модели радиоабляции опухолей в пакете моделирования COMSOL.
В биоинженерии и медицине всё более актуальными становятся вопросы гипетермической онкологии. Её преимущество в том, что опухоль нагревают локально и точечно, не повреждая окружающие ткани. Этот процесс можно моделировать в программном продукте COMSOL Multiphysics.
В 2002 году группой индийских ученых под руководством S.Tungjitkusolmun разработана мультифизическая модель для радиочастотной абляции (РЧА) опухолей печени. Модель зонда, помещаемого в печень, состоит из изолированного троакара определенной длины и четырех разветвляющихся электродов (рис. 1). Она находится в библиотеке COMSOL Multiphysics под названием Tumor ablation.
Рисунок 1 – Изучаемая модель
Метод РЧА для тканей печени уже не нов, поэтому целью исследования является адаптация параметров изучаемой модели для применения в лечении опухолей предстательной железы, когда зонд помещается в тазовое дно.
Анализ специализированной литературы показал, что в процессе РЧА ткани печени нагреваются до 90°С. Такому же температурному воздействию ткани простаты подвергать нельзя. Клетки опухоли предстательной железы начинают разрушаться при 50°С, при этом нужно следить, чтобы ткани не перегревалась выше 60°С, иначе это может привести к непоправимым последствиям.
В связи с этим были изменены параметры (Parameters) изучаемой модели в COMSOL. Оригинальная модель использует нагревание с помощью переменного напряжения 22 В, мы же изучили воздействие постоянного тока 1А (напряжение – 15 В). В библиотеке Bioheat материал тканей Liver (печень) изменен на Prostate (предстательная железа). Время нагрева, в соответствии с медицинскими требованиями, уменьшено с 10 до 2,5 минут. За это время электроды нагревают опухоль до 55°С, клетки разрушаются практически полностью (рис. 2).
Рисунок 2 – Степень отмирания тканей
Таким образом, адаптированная модель может быть использована биоинженерами и медиками в их дальнейших исследованиях.