דף הבית רפואה ובריאות סרטן אונקולוגיה היפרתרמית: היפרתרמיה לטיפול בסרטן
אונקולוגיה היפרתרמית: היפרתרמיה לטיפול בסרטן
מעיין סבן 26/03/15 |  צפיות: 5017

טמפרטורות גבוהות יכולות להיות מנוצלות לטובת הרס של תאים סרטניים, כשיטה לטיפול בסרטן הידועה כ- "אונקולוגיה היפרתרמית". על אף העובדה כי הרעיון מאחורי שיטות טיפול אלו קיים כבר זמן מה, רק לאחרונה נמצאו כלים חדשים והעברה מדויקת יותר של חום, אשר איפשרו להיפרתרמיה להיות שיטה לטיפול בסרטן. בעוד שהמחקרים אודות אונקולוגיה היפרתרמית נמשכים, הוכח כי סימולציה היא כלי חשוב בהשגת הבנה מעמיקה יותר של הדרך למיקוד החום בגידולים תוך כדי הגבלת הנזק לרקמות הבריאות.

כיצד היפרתרמיה עוזרת לטיפול בסרטן?

ישנן שתי דרכים שונות בהן היפרתרמיה יכולה לעזור בטיפול בסרטן. הראשונה נקראת היפרתרמיה מקומית, או אבלציה תרמית, ועושים בה שימוש כטיפול באזור קטן של תאים, כגון גידולים. טיפול זה מוצלח יותר כאשר משתמשים בו לטיפול בגידולים שנמצאים על או ליד העור. בטיפול זה, האזור מחומם בדרך כלל לטמפרטורות של בין 40 ל- 45 מעלות צלסיוס (104 ל- 113 מעלות פרנהייט). הסוג השני נקרא היפרתרמיה אזורית, ובו משתמשים בחום נמוך להעלאת הטמפרטורה באזור מסוים בגוף כמו איבר זה או אחר. בד"כ הטמפרטורה לא מספיק גבוהה כדי להרוס רקמות, אך לעומת זאת היא משולבת עם כימותרפיה או קרינה כדי להפוך את הטיפולים הללו לאפקטיביים יותר.

נכון להיום, טיפולי אונוקולוגיה היפרתרמית נמצאים תחת בדיקות וניסויים נרחבים. הטיפול מוצע רק במספר קטן של מרכזים ברחבי העולם. כיוון שקשה למדוד את הטמפרטורה בתוך הגידול, קשה להבטיח כי האזור המטופל נשמר בטווח הטמפרטורה המדויק שנזקק לתקופת הזמן הרלוונטית, ללא השפעה על הרקמות שמסביב. בנקודה זו סימולציה מוכחת ככלי עוצמתי. ניתן להשתמש בה כדי לחקור את התגובות של סוגי רקמות שונים להיפרתרמיה, לקבוע את הטמפרטורות המושגות בתוך גידול, ולעזור בהחלטה על התכנון האופטימאלי והמיקום של חיישני טמפרטורה.

שימוש בסימולציה לשיפור הטיפול

בואו נעיף מבט על מודל של שיטת טיפול היפרתרמיה מקומית שמשתמש בהתגבשות גלי מיקרו לחימום גידול ע"י החדרת אנטנה לתוכו. שיטה זו נפוצה בטיפול בקרצינומה הפטוצלולרית (הסוג הכי נפוץ של סרטן הכבד). גלי המיקרו מחממים את הכבד ויוצרים אזור מגובש בו התאים הסרטניים מושמדים.

הדוגמא במודל לוקחת בחשבון את תפוצת הטמפרטורה, הקרינה, ושיעור הספיגה הסגולית ברקמת כבד. גיאומטריית המודל מוצגת למטה. המודל מורכב מרקמת כבד, האנטנה ממנה מועברת התגבשות גלי המיקרו, וחריץ בצורת טבעת המשמש להרחבת גודל אזור ההתגבשות ברקמת הכבד.

כיוון שהמודל מכיל סימטריה סיבובית, האזור המחושב יכול להיות מיוצג בשני מימדים ע"י שימוש בקואורדינטות גליליות. כיוון שנחסך זמן חישוב במידול בשני מימדים, ניתן לבחור ברשת סבוכה, אשר תספק תוצאות מאוד מדויקות. במודל, החלקים המתכתיים של האנטנה והחריץ נקבעו להיות הגבולות. ממודל מעבר חום באזור הכבד, ונעשה שימוש בבידוד במקום בו האזור מסתיים. בנוסף לניתוח מעבר חום, הסימולציה נותנת גם מידע אודות רמת הפגיעה ברקמות בזמן התהליך, כפי שחושב ע"י משוואת ארניוס. המודל מניח כי דם חודר לכבד ב- 37 מעלות צלסיוס.

הצורה למטה מציגה את תוצאות תפוצת הטמפרטורה ברקמת הכבד בכוח כניסה של גלי מיקרו של 10 וואט אחרי 10 דקות. הטמפרטורה הכי גבוהה נמדדת ליד האנטנה ויורדת ככל שמתרחקים, מגיעה ל- 37 מעלות סלציוס בסמוך לאזורים החיצוניים של המרחב (התמונה העליונה). נראה כי הטמפרטורה הקרה באופן יחסי של הדם מגבילה את אזור הרקמה שהתחממה. התמונה התחתונה מראה את חלק הרקמה שיש בו נמק.

המודל יודע גם לחשב את ערך שיעור הספיגה הסגולית בתוך הכבד, והגרף למטה מראה זאת מחושב לאורך קו המקביל לאנטנה ובמרחק 2.5 מילימטרים מציר האנטנה.

העתיד בטיפולי סרטן בהיפרתרמיה

ניסיונות רפואיים הראו כי היפרתרמיה העלתה בצורה משמעותית את האפקטיביות של רדיותרפיה וכימותרפיה. לעומת זאת, ישנם שני סיבוכים עיקריים שהופכים את הטיפול בהיפרתרמיה לאתגר: היכולת לקבוע במדויק את הטמפרטורה בתוך גידול, והיכולת להבטיח כי טמפרטורה אחידה מושגת בתוך האזור המבוקש. למרות זאת, כלים מתקדמים להעברת חום וניטור טמפרטורה, מבטיחים את העתיד בטיפולי היפרתרמיה. התקדמות בטכניקות חישוב גם משחקת תפקיד בהתפתחות זו. בנוסף לסיפוק אינפורמציה מדויקת יותר אודות תכנון, אופטימיזציה והטמעת טיפולי היפרתרמיה, משתמשים גם בסימולציה כדי לפתח טיפולי היפרתרמיה מותאמים אישית. מחקרים עכשוויים ממשיכים להסתמך על סימולציה בכדי להבין טוב יותר, לשפר ולאפיין אונקולוגיה היפרתרמית.


דירוג המאמר:

תגיות של המאמר:

 מעיין סבן

מעיין סבן

נומריקל בע"מ

הדרכות מקצועיות בבניית סימולציות אמינות

שירותי סימולציה מתקדמים

סדנאות ללא עלות להרשמה קלה ומידית

עשרות סיפורי משתמשים מעניינים וחשובים לעיונכם



 


מאמרים נוספים מאת מעיין סבן
 
אופטימיזציה עם יישומי סימולציה לטכניקות הדפסה תלת-מימדית
לקיחת קונספט של טכנולוגיה חדשה משלב המחקר הראשוני ועד לפתרון המתאים לשימוש תעשייתי, מצריכה בדיקות קפדניות וולידציות. הדפסה תלת מימדית לדוגמא, הופיעה לראשונה בשנות ה- 80 המוקדמות עם רמת מוכנות טכנולוגית (Technology Readiness Level - שיטת מדידה של רמה טכנולוגית לשימוש תעשייתי אשר הוצעה ע"י NASA בשנות ה- 70) של TRL 1, וזה לקח מספר עשורים עד שהשיטה נודעה בשווקים התעשייתיים כשיטת ייצור חדשה ומדהימה שמתעתדת לשנות את העולם.

מסמלצים את תופעת ה- Crosstalk של אנטנות במטוס!
05/05/15 | פיזיקה
בעולם בו מערכות התקשורת בכלי טיס הופכות מורכבות יותר ויותר, לעיתים קרובות ניתן למצוא מספר אנטנות הממוקמות באותו המטוס. הדבר יוצר תופעה הנקראת "ערב דיבור", Crosstalk באנגלית, הפרעה באותות אשר זולגים מקו אחד למשנהו, דבר שעלול להפריע לתפקוד של כלי הטיס. במודל אשר יוצג בפירוט במאמר זה, נראה כיצד לבנות בתוכנת COMSOL Multiphysics 5.1 סימולציה של ההתערבות בין שתי אנטנות זהות - אחת משדרת והשניה מקבלת - במרכב של מטוס, במטרה לנתח את ההשפעה של תופעת ה- Crosstalk.

טכניקות בידוד תרמי חדשניות מביאות חיסונים למדינות העולם המתפתח
תוכנית Global Good של חברת Intellectual Ventures האמריקאית עבדה על טכנולוגיה חדשה בכדי להביא חיסונים לכל פינה בעולם. מתקן אחסון החיסונים הפאסיבי משתמש רק בגוש בודד של קרח ולא זקוק לחשמל ממקור חיצוני בכדי לאחסן תרופות בטמפרטורות נמוכות לתקופה של חודש שלם.

נאבקים בקורוזיה במתקני אחסון של פסולת גרעינית בעזרת סימולציה מולטיפיזיקלית מתקדמת
27/04/15 | מדע וטבע
קורוזיה היא האויב חסר הרחמים של המתכת, והמאבק עימה פשוט לא יכול להיגמר כאשר מעורבים תופי פלדה עמוסים בפסולת גרעינית. זהו המצב באיטליה, בה הופסק הייצור המקומי של אנרגיה אטומית, ועדיין קיים הצורך באחסון בטוח של פסולת רדיואקטיבית ברמה נמוכה המיוצר כתוצר לוואי של ייצור חשמל, ופעולות של מחקר, רפואה ותעשייה. Sogin S.p.A הינה החברה האיטלקית בבעלות הממשלה האחראית על הוצאה מכלל שימוש של אתרים גרעיניים באיטליה ועל הניהול של פסולת רדיואקטיבית.

CAE - Computer-Aided Engineering: הנדסה בעזרת מחשב
29/03/15 | תוכנה
הנדסה בעזרת מחשב, או הנדסה מבוססת מחשב, הינה השימוש הנרחב בתוכנת מחשב במטרה לסייע במשימות ניתוח הנדסיות. הנושא כולל את התחומים אנליזת אלמנטים סופיים - FEA Finite Element Analysis, דינמיקה חישובית של זורמים - CFD Computational Fluid Dynamics, דינמיקה של גופים מרובים Multibody Dynamics, ואופטימיזציה.

הנדסה ביו רפואית - מהי ולמה היא כל כך חשובה ומשמעותית לחיים של כולנו
הנדסה ביו רפואית הינה תחום רחב ידיים המאגד בתוכו דיסציפלינות רבות כגון פיזיקה, ביולוגיה, מתמטיקה, אלקטרוניקה, הנדסה ועוד. מטרתה העיקרית של הנדסה ביו רפואית יצירת פתרונות לבעיות רבות מתחום הרפואה, בעזרת תכנון ופיתוח של מכשור רפואי, ומחקר של תופעות וסוגיות מהרפואה וממדעי החיים, לרווחתו ולתועלתו של המין האנושי.

ניסוי וטעייה בפיתוח מוצרים - מתומאס אדיסון ועד לזמנים המודרניים של היום
כולנו מכירים את תומאס אדיסון, הממציא האמריקאי הדגול שחי במחצית השניה של המאה ה- 19 ובשליש הראשון של המאה ה- 20. אדיסון נחשב באותו זמן לממציא הגדול ביותר בעולם והביא לקהל הרחב מספר רב מאוד של המצאות, פטנטים ושכלולים, המוכרים שבהם נורת הליבון החשמלית, הטלגרף ועוד המצאות רבות, חלקן שכלולים של המצאות קיימות, ושיא ברישום פטנטים של מעל לאלף הרשומים על שמו.

מרעיון ועד לשיווק: סימולציה מצמצמת את אי הוודאות בחדשנות מוצר
בתעשיית האלקטרוניקה של ימינו, חדשנות היא דבר הכרחי לטובת השגת צמיחה, כאשר זמן קצר בין שלב הרעיון על המוצר ועד להגעה לשלב שיווק המוצר בשוק - זהו המפתח להשגת ערך מקסימאלי. הטיעון כי הישגים עצומים אפשריים ע"י שיפור תהליכי קבלת ההחלטות בשלב מוקדם של המו"פ, ללא ספק נשמע ע"י רבים.

CAD - תכנון וייצור בעזרת מחשב – הטכנולוגיה מאחורי השיטה - כתבה חמישית בסדרה
26/03/15 | תוכנה
בארבע כתבות הספקנו להכיר את שיטת התכנון והייצור בעזרת מחשב, למדנו מי עושה בה שימוש ואילו שימושים נרחבים קיימים בעזרתה. בכתבה האחרונה בסדרה נבין מהי הטכנולוגיה העומדת מאחורי השיטה.

CAD - תכנון וייצור בעזרת מחשב - סוגים שונים של תוכנות - כתבה רביעית בסדרה
26/03/15 | תוכנה
בשלושת הכתבות הקודמות למדנו מהי טכנולוגיית תכנון וייצור בעזרת מחשב, סקרנו את המשתמשים בשיטה ומהם השימושים הרבים שנעשים בה ברחבי העולם. בכתבה רביעית זו נצלול יותר פנימה ונציג את סוגי ה- CAD הקיימים ומי עשוי למצוא שימוש בכל אחד מהם.
     
 
שיווק באינטרנט על ידי WSI