مدل‌سازی محاسباتی دارورسانی با تزریق داخل صفاقی برای درمان درگیری‌های صفاقی سرطان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

شیمی‌درمانی با تزریق داخل صفاقی یکی از روش‌های امیدبخش برای درمان متاستازهای صفاقی ناشی از سرطان تخمدان یا روده است که استفاده از آن به همراه جراحی سایتوریداکتیو نتایج بسیار خوبی را برای درمان موارد خاصی از این بیماری نشان داده است. با این وجود نفوذ دارو به تومور در این روش بسیار محدود است و نیاز به بررسی بهتر این روش شیمی‌درمانی به منظور رسیدن به یک فهم بهتر از دلایل این عمق نفوذ کم وجود دارد. بدین منظور در مقاله پیش رو یک مدل عددی برای بررسی انتقال دارو در تزریق داخل صفاقی توسعه داده شده است. با استفاده از این مدل ابتدا توزیع فضا-زمانی غلظت داوری آزاد، متصل‌شده و واردشده به سلول سرطانی محاسبه شده است. سپس با محاسبه درصد عمق نفوذ دارو(W_(1⁄2)%) و کسر سلول‌های کشته شده (FK) میزان اثربخشی درمان ارزیابی شده‌است. نتایج شبیه‌سازی برای یک تومور با قطر 10 میلی‌متر پس از 60 دقیقه درمان نشان داد دارو تنها در ناحیه محدودی در مرز بیرونی تومور در دسترس است. مقادیر FKو W_(1⁄2)% بعد از 60 دقیقه از شروع درمان به ترتیب %2/1 و%4/11 به دست آمد که نشان از ضعیف بودن بازدهی این روش درمان دارد. یافته‌های این مقاله می‌تواند به منظور دستیابی به بینش عمیق‌تر در مورد مکانیزم‌های انتقال دارو به تومور در تزریق داخل صفاقی در مطالعات عددی و تجربی آینده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Computational modeling of intraperitoneal drug delivery for the treatment of peritoneal carcinomatosis

نویسندگان [English]

  • Mohsen Rezaeian
  • Majid Soltani
Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Intraperitoneal (IP) injection of chemotherapy has been proposed as a promising method for the treatment of peritoneal dissemination due to ovarian or colorectal cancer, and its use in conjunction with cytoreductive surgery has shown interesting results in the treatment of certain cases of patients. However, drug penetration into the tumor is very limited in this method, and a better understanding of the factors influencing this low penetration depth is necessary. For this purpose, in the present study, a numerical model has been developed to investigate drug transport during IP chemotherapy. Using this model, first, the spatio-temporal distribution of free, bound and internalized drug concentrations into cancer cells is calculated. Then, by calculating the penetration depth of the drug (W_(1⁄2)%) and the fraction of killed cells (FK), the effectiveness of the treatment was evaluated. Simulation results for a tumor with a diameter of 10 mm after 60 minutes of treatment showed that the drug is available only in a limited area of the outer border of the tumor. The values of FK and W_(1⁄2)% after 60 minutes of treatment were 1.2% and 11.4%, respectively, which indicates a poor treatment efficiency. The findings of this paper can be used in future numerical and experimental studies to gain a deeper insight into the mechanisms of drug delivery to the tumor by intraperitoneal injection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drug delivery
  • Peritoneal carcinomatosis
  • Numerical modeling
  • Chemotherapy
  • Intraperitoneal injection