Abstracts - Dipartimento di Elettronica Applicata

Meta 2010 & FEM 2010 – Rome, 13-15 December 2010
Alterazione della Elettroporazione in Ortopedia.
Simulazione del Trattamento di Masse Tumorali
B. Bisceglia (1) , F. De Terlizzi (2) , A. Scaglione (1) , NF. Tallarino (1)
(1)Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e di Ingegneria Elettrica, Università
di Salerno, Via Ponte Don Melillo, 84084 Fisciano, SA.
bbisceglia@unisa.it, ascaglione@unisa.it, nftallarino@yahoo.it
(2) Scientific Department, IGEA S.p.A.
Via Parmenide 10/A, 41012 Carpi (Mo). f.deterlizzi@igeamedical.com
Vengono presentati alcuni risultati della ricerca (in progress) che vuole portare alla
formulazione di un modello matematico per la descrizione della alterazione della
elettroporazione. La simulazione implementata consente di acquisire informazioni
sugli effetti della elettroporazione sul tessuto osseo. L’algoritmo fornisce la risposta
del materiale biologico alla sollecitazione elettrica applicata. Da un punto di vista
elettrico la valutazione del campo nei tessuti correla gli effetti terapeutici con le
caratteristiche del campo (locale). In campo ortopedico è diffuso l’impiego di tecniche
che utilizzano la stimolazione elettrica per trattare fratture con campi elettrici e
correnti di bassa intensità al fine di stimolarne il tasso di crescita e di riparazione. [1]
L’elettroporazione è descritta come la formazione di pori (canali idrofili) all’interno
della membrana cellulare per effetto dell’applicazione di impulsi elettrici, di opportuna
durata ed intensità; ciò rende la membrana temporaneamente permeabile permettendo
così il trasporto, altrimenti non consentito, di opportune molecole attraverso la
membrana stessa. In alcuni casi si preferisce parlare di elettropermeabilizzazione. Nel
caso di cellule tumorali si può produrre un incremento notevole della efficacia
citotossica di alcuni farmaci chemioterapici. [2] In questo lavoro è stata utilizzata la
stimolazione mediante campo elettrico che consiste nell’applicare al target in esame
una configurazione di elettrodi inducendo nei tessuti un campo elettrico nominale E=
1000 V/cm, alla frequenza di 5 KHz. I bersagli considerati sono tratti semplificati di
arto umano con presenza di massa tumorale: è stata fatta una modellizzazione
numerica (utilizzando il codice di calcolo COMSOL� che impiega la tecnica agli
elementi finiti) in approssimazione di quasi staticità date le dimensioni degli oggetti
studiati rispetto alla lunghezza d’onda del segnale applicato. La modellizzazione degli
oggetti è stata fatta in prima analisi considerando una geometria molto semplificata in
cui i vari tessuti sono stati assunti (da un punto di vista dielettrico) omogenei, non
dispersivi e lineari. La correlazione tra esposizione e processo di guarigione è un
obiettivo non immediatamente raggiungibile, i risultati ottenuti, la semplicità del
modello, la conformità di tali risultati con dati sperimentali costituiscono al momento
un buon supporto conoscitivo.
References
[1] B. Bisceglia, A. De Vita, and M. Sarti, “Numeric simulation of a therapeutic processing.
Electrostimulation of bone rebuilding”, COMPEL: The International Journal for Computation and
Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 27(6), 1249-1259,2008.
[2] D. Miklavcic1, M. Snoj, A. Zupanic1, B. Kos, M. Cemazar, M. Kropivnik, M. Bracko, T. Pecnik,
E. Gadzijev, and G. Sersa, “Towards treatment planning and treatment of deep-seated solid tumors
by electrochemotherapy”, BioMedical Engineering OnLine, 9-10, 2010.
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