Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Izabella Trzcinka

Wpływ położenia guza mózgu i grubości tkanek wierzchnich na skuteczność terapii typu TTFields


Influence of brain tumor location and outer layer thickness on frequency-tuned electric field therapy


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Aleksandra Królak
Praca dyplomowa BSc - IFE obroniona 2017-02-21
Streszczenie pracy dyplomowej:
Glejak wielopostaciowy, najbardziej agresywny rodzaj raka mózgu, odporny na tradycyjne metody leczenia, stawia przed nami wyzwanie do szukania nowych metod terapii. Firma NovoCure wraz z naukowcami z Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica zaproponowali wykorzystanie pola elektrycznego o danej częstotliwości jako terapię hamującą proces mitozy guza mózgu (TTFields). We współpracy z zespołem zbadano zmienne pola elektryczne o niskiej intensywności 1-3V/cm i częstotliwościach pośrednich 100-300kHz aby sprawdzić, czy mogłyby stać się one odkryciem w dziedzinie leczenia onkologicznego. Praca odpowiada na pytania jak położenie guza mózgu oraz różne grubości warstw tkanek głowy mogą wpływać na efekty terapii. Pracując na modelach siatkowych głowy stworzonych z danych z MRI stworzone zostały: 3 modele z 3 różnymi lokalizacjami guza oraz 7 modeli z różnymi grubościami tkanek. Dla wszystkich projektów w celu przeprowadzenia analizy wpływu prądu elektrycznego dopasowane zostały układy elektrod z odpowiednimi wymiarami do skóry głowy. Następnie opracowano siatki objętościowe dla każdego z modeli w programie Mimics i przeprowadzono analizę matematyczną w programie Comsol (dla wartości prądu wejściowego dla każdej elektrody równej 100mA) w celu otrzymania wyników istotnych dla obu części badań. Aby lepiej zobrazować wyniki rozmieszczenia prądu elektrycznego, dla każdego modelu opracowano obrazy w różnych przekrojach (osiowe, strzałkowe, wieńcowe). Jako, że część analizy o położeniu guzów była prowadzona jako potwierdzenie większych badań, rezultaty nie były zaskakujące. Udowodniono, że spersonalizowane układy elektrod mogą być najbardziej efektywną metodą na polepszenie terapii TTFields, ponieważ układ transduktorów wpływa na leczenie w zależności od położenia guza. Druga część badań dotyczyła wpływu grubości tkanek na siłę pola elektrycznego. Wyniki wykazały, że płyn mózgowo-rdzeniowy ma największy wpływ na skuteczność terapii. Glejak wielopostaciowy jest guzem, który występuje najczęściej u pacjentów powyżej 50-go roku życia a ilość płynu zwiększa się z wiekiem. Można założyć więc, że im starszy pacjent, tym mniej efektowne działanie TTFields. Jedną z możliwości poprawienia leczenia jest usunięcie części płynu mózowo-rdzeniowego.
Abstract:
Glioblastoma Multiform, the most aggressive brain cancer, resistant to traditional treatment, challenges us to look for novel therapies to cure and prolong patient life. NovoCure company with the help of scientists from Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica are looking for possibilities to use frequency-tuned electric field therapy as a antimitotic brain cancer treatment (TTFields). In cooperation with this team the alternating electric fields (of low intensity 1-3 V/cm and intermediate frequencies (100-300 kHz) were examined to see if it could be a revelation in the oncology field. In this thesis, the questions about how the tumor location in the brain and different thicknesses of the head’s layers (tissues) affect the therapy efficiency are answered. Working on head meshes created from MRI data (simplified human head model) models with various aspects were created: 3 models with 3 different tumors (in different locations) and 7 models with different tissues thicknesses. For all designs electrode arrays needed to be applied and adapted carefully, with Optune dimensions, to Scalp for further electric simulation. Also offsets of mirrored tissues for the layers’ thickness analysis were developed. In the next step different volume meshes in Mimics and solve them in Comsol (with the input current for each transducer equal 100mA) were created to obtain all results necessary for both parts of analysis. To have a better view on the electric field distribution, for each model images were created in axial, sagittal and coronal slices. It was also proved that that personalized electrode arrays could be the most efficient for the TTFields therapy as the transducers’ positions affect the treatment depending on the tumor localization. The second part of the research concerns outer layers’ thickness influence on the electric field strength. The results showed that Cerebrospinal fluid layer, which thickness increases with the age, is the main barrier for the TTField so the conclusion is that maybe removing the part of CSF could improve treatment and give more lifetime for patients.