Segrevanje tkiva med ablacijo tumorjev z ireverzibilno elektroporacijo

Povzetek. Izpostavitev bioloških celic električnemu polju visoke jakosti lahko povzroči elektroporacijo celičnih membran, to je nastanek prevodnih poti med celično notranjostjo in zunanjostjo. Elektroporacija se uporablja za transport različnih molekul preko celične membrane (reverzibilna elektroporacija) ali pa za ubijanje celic (ireverzibilna elektroporacija), kar je mogoče uporabljati tudi za ablacijo bioloških tkiv. Glavna prednost ireverzibilne elektroporacije pred drugimi ablacijskimi metodami je v njenem netermičnem učinkovanju in posledično hitrejši regeneraciji tkiva. Da bi bila ablacija z ireverzibilno elektroporacijo učinkovita, je treba pred operativnim postopkom natančno določiti položaje posameznih elektrod glede na ciljno tkivo in napetosti med posameznimi elektrodami. V prispevku predstavljamo postopek za numerično načrtovanje ireverzibilne elektroporacije na podlagi sekvenčnega modela elektroporacije in numerične optimizacije z genetskim algoritmom. Segrevanje tkiva med dovajanjem električnih pulzov med optimizacijo je mogoče znižati s penalizacijo višjih temperatur v optimizacijski kriterijski funkciji. Ugotovili smo, da optimizacije parametrov elektroporacije ni mogoče izvesti v času, potrebnem za načrtovanje zdravljenja na kliniki, če je v optimizacijo vključen natančen izračun segrevanja tkiva med dovajanjem pulzov. Namesto tega predlagamo postopek optimizacije, pri katerem je segrevanje med optimizacijo zgolj konservativno ocenjeno, medtem ko se natančen izračun izvede le tedaj, ko konservativna ocena sprememb temperature nakazuje možnost termičnih poškodb tkiva.