مدل سازي رسانش دارو به تومور جامد با شبكه مويرگي بازسازي شده ديناميك ناشي از دو رگ والد

Modeling of Drug Delivery to Solid Tumor with a Remodeled Dynamic Capillary Network Induced by Two Parent Vessels

امروزه مدل هاي رياضي و روش هاي عددي با توجه به توانايي شان در پيش بيني و درك روند درمان سرطان، بسيار مورد توجه قرار مي گيرند. در اين پژوهش رسانش دارو به تومور جامد با درنظرگرفتن بافت نرمال اطراف آن با مدل سازي هم زمان جريان خون در شبكه مويرگي ديناميك و جريان ميان بافتي و اضافه كردن معادله انتقال ماده حل شدني به معادلات جريان سيال مورد مطالعه قرار گرفته است. در كار حاضر، براي اولين بار دارورساني با مدل جامع چندمقياسي با درنظرگرفتن دو رگ والد با تعداد شاخه ها و فشارهاي ورودي و خروجي متفاوت مطالعه شده است. در اين مقاله پس از بررسي رفتار جريان درون مويرگي در ارتباط با جريان سيال ميان بافتي، توزيع غلظت دارو در زمان هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج وابستگي نحوه رسانش دارو به فشار سيال ميان بافتي، فشار رگ والد و در واقع فشار خون هر بيمار و ساختار شبكه مويرگي را نشان مي دهند. همچنين افزايش حدود 20% غلظت متوسط دارو در ناحيه توموري در مطالعه حاضر نسبت به مطالعه قبلي گروه با يك رگ والد، گواهي بر نقش كليدي سيستم مويرگي و پارامترهاي وابسته به آن است.

Today, mathematical models and numerical methods are highly regarded according to their ability to predict and understand the cancer treatment process. In this research, the drug delivery to the solid tumor with considering its normal surrounding tissue has been studied by stimulating the blood flow in the dynamic capillary network and interstitial flow and adding the solute transport equation to the fluid flow equations. In the present study for the first time, drug delivery has been studied by a multi-scale comprehensive model with considering two parent vessels with different branches and different input and output pressures. In this paper, the intravascular flow was simultaneously simulated with the interstitial fluid flow. The distribution of drug concentration has been investigated at different times. The results show the dependence of the drug delivery to the interstitial fluid pressure, the pressure of the parent vessel and in fact, the blood pressure of each patient, and the capillary network structure. In addition, an increase of about 20% of the average drug concentration in the tumor site in the present study compared to the previous study with a parent vessel is evidence of the key role of the capillary network and its dependent parameters.