Elektrokemoterapija (ECT), genska elektrotransfekcija za gensko terapijo in DNK cepljenje (GET) in ablacija tkiva z ireverzibilno elektoporacijo (IRE) so v zadnjih letih vse vstopile v klinično prakso. V članku predstavljamo metodo za pacientu prilagojeno načrtovanje zdravljenja za ECT, GET in IRE, osnovano na analizi medicinskih slik, numeričnemu modeliranju elektroporacije ter optimizaciji z genetskih algoritmom in različnih metodah vizualizacije za oceno načrta zdravljenja. Vsak načrt zdravljenja poda zdravniku optimalne položaje elektrod in parametre električnih pulzov, ki zagotavljajo optimalno elektroporacijo ciljnega tkiva. Na primeru globoko ležečega tumorja, ki smo ga analizirali v članku, najboljše rezultate za ECT in IRE zagotovi konfiguracija z vsaj dvema elektrodama v ciljnem tkivu, kar omeji poškodbe okoliškega tkiva. Pri GET je treba elektrode postaviti izven ciljnega tkiva, da se omejijo poškodbe ciljnega tkiva. Predstavljena metoda za načrtovanje zdravljenja je dragoceno orodje za eksperimentalno in klinično uporabo in oceno učinkovitosti zdravljenja.
COBISS.SI-ID: 9317204
Poenostavitve v linearnih numeričnih modelih lahko povzročijo negotovosti pri napovedi stopnje elektroporacije in učinkovitosti terapij temelječih na elektroporaciji. Zato smo razvili nelinearne elektroporacijske modele za modeliranje porazdelitve električnega polja, ki omogočajo natančnejšo napoved stopnje elektroporacije ciljnega tkiva oziroma sprememb električnih lastnosti v odvisnosti od električnega polja zaradi elektroporacije. Implementacijo le-teh smo izvedli za modeliranje elektroporacje makroskopsko homogenih tkiv (kot je na primer tkivo jeter) ter za poljubno kompleksna tkiva ki so sestavljena iz več tkiv različnih električnih lastnosti. Razvili smo novo programsko opremo za detekcijo sprememb specifičnih prevodnosti tkiv v odvisnosti od porazdelitve električnega polja med elektroporacijo. Programsko opremo je možno uporabiti tudi v primerih ko so električne lastnosti neznane oziroma težko merljive, kar predstavlja pomemben napredek v nadgradnji in dopolnitvi obstoječih programskih rešitev. Nelinearni elektroporacijski modeli in razvita programska oprema lahko pomembno prispevajo k natančnejšem načrtovanju zdravljenja s terapijami, ki temeljijo na procesu elektroporacije, kot so elektrokemoterapija, genska terapija in vakcinacija, ter ablacija tkiva z ireverzibilno elektroporacijo.
COBISS.SI-ID: 9707348
V objavljenem članku smo predstavili rezultate na temo sprememb anizotropnih lastnosti električne prevodnosti jeter. Raziskava je bila izvedena tako na numeričnem modelu jeter kot eksperimentalno v ex vivo pogojih z uporabo MREIT metode. Izračunali in izmerili smo povečanje razmerja anizotropije za 10 % v območjih, kjer je bilo vzpostavljeno lokalno električno polje z vrednostmi, ki segajo od reverzibilnega praga elektroporacije (40 kVm-1) do 120 kVm-1. Te izračuni so tudi konsistentni z eksperimentalnimi raziskavami o vplivih električnega polja na anizotropne lastnosti električne prevodnosti.
COBISS.SI-ID: 9551956