×

肝肿瘤临床电穿孔消融技术的数值模拟挑战。 (英语) Zbl 1471.35115号

摘要:电穿孔消融是一种有前途的非手术、微创肿瘤消融技术,目前尚无监测手段。本文介绍了肝肿瘤临床电穿孔消融数值模拟的最新进展和面临的挑战。特别是,我们表明,结合临床成像的组织非线性静态电模型可以提供临床配置中电场分布的关键信息。最后,我们提出了一些必须解决的重要问题,以便计算模型在电穿孔消融临床实践中产生有效影响。

理学硕士:

35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
35J60型 非线性椭圆方程
92B99型 一般数学生物学
65N99型 偏微分方程边值问题的数值方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] B.Al-Sakere、F.André、C.Bernat、E.Connault、P.Opolon、R.V.Davalos、B.Rubinsky和L.M.Mir,《不可逆电穿孔肿瘤消融》。PLOS ONE 2(2007)1-8。
[2] D.Amann、A.Blaszczyk、G.Of和O.Steinbach,用边界元法模拟工业应用中的浮动电位。数学杂志。Ind.4(2014)13·Zbl 1304.65256号
[3] M.Belehradek、C.Domenge、S.Orlowski、J.J.Belerradek和L.M.Mir,《电化学疗法,一种新的抗肿瘤治疗:第一次临床I/II期试验》。《癌症》72(1993)3694-700·doi:10.1002/1097-0142(19931215)72:12<3694::AID-CNCR282072122>3.0.CO;2-2
[4] M.Bower、L.Sherwood、Y.Li和R.Martin,《胰腺不可逆电穿孔:无全身影响的明确局部治疗》。《外科学杂志》。104 (2011) 22-28.
[5] M.Breton、F.Buret、L.Krähenbühl、M.Leguèbe、L.M.Mir、R.Perrussel、C.Poignard、R.Scorretti和D.Voyer,生物组织电渗透的非线性稳态电流模型。IEEE传输。Magn.公司。51 (2015) 1-4. ·doi:10.1109/TMAG.2014.2338836
[6] C.Y.Calvet、D.Famin、F.M.André和L.M.Mir,博来霉素电化学疗法诱导小鼠结肠癌细胞免疫原性细胞死亡的特征。肿瘤免疫学3(2014)e28131·doi:10.4161/onci.28131
[7] S.Campelo、M.Valerio、H.U.Ahmed、Y.Hu、S.L.Arena、R.E.Neal、M.Emberton和C.B.Arena,《人类前列腺癌不可逆电穿孔阈值的评估以及与生理测量的潜在相关性》。APL Bioeng公司。1(2017)016101·doi:10.1063/1.5005828
[8] D.Chung,K.Sung,F.Oswagwu,H.Wu,C.Lassman和D.Lu,不可逆电穿孔后的对比度增强模式:与正常猪肝组织病理学相关的ct灌注实验研究。J.瓦斯。干预。无线电。27 (2016) 104-111. ·doi:10.1016/j.jvir.2015.09.005
[9] A.Collin、D.Chapelle和P.Moireau,具有前沿数据的反应扩散模型的伦伯格观测器。J.计算。物理。300 (2015) 288-307. ·兹比尔1349.76445
[10] D.Cukjati、D.Batiuskaite、F.André、D.Miklavčič和L.M.Mir,实时电穿孔控制,用于准确和安全的体内非病毒基因治疗。生物电化学70(2007)501-507·doi:10.1016/j.bioelechem.2006.11.001
[11] R.Davalos、S.Bhansle和R.Neal,应用不可逆电穿孔组织消融治疗时热效应的含义和考虑。前列腺75(2015)1114-1118·doi:10.1002/pros.22986
[12] R.Davalos、B.Rubinsky和L.Mir,体内组织电穿孔过程中热效应的理论分析。生物电化学61(2003)99-107·doi:10.1016/j.bioelechem.2003.07.001
[13] R.V.Davalos、L.M.Mir和B.Rubinsky,《不可逆电穿孔组织消融》。安。生物识别。《工程》33(2005)223-231·doi:10.1007/s10439-005-8981-8
[14] B.Denis de Senneville、C.Zachiu、M.Ries和C.Moonen,《进化:非刚性多模态图像配准的基于边缘的变分方法》。物理。医学生物学。61 (2016) 7377-7396. ·doi:10.1088/0031-9155/61/20/7377
[15] J.Edd,L.Horowitz,R.Davalos,L.Mir和B.Rubinsky,新型局部组织消融技术的体内结果:不可逆电穿孔。IEEE传输。生物识别。《工程》53(2006)1409-1415。
[16] A.T.Esser、K.C.Smith、T.R.Gowrishankar和J.C.Weaver,通过不可逆电穿孔实现实体肿瘤治疗:组织中电场和电流的内在再分配。Technol公司。《癌症研究与治疗》6(2007)261-273·doi:10.1177/153303460700600402
[17] R.P.Fedkiw、T.Aslam、B.Merriman和S.Osher,多材料流动界面的非振荡欧拉方法(鬼流体方法)。J.计算。物理。152 (1999) 457-492. ·Zbl 0957.76052号
[18] C.Gabriel、S.Gabriel和E.Corthout,生物组织的介电特性:I.文献综述。物理。医学生物学。41 (1996) 2231. ·doi:10.1088/0031-9155/41/11/001
[19] S.Gabriel、R.W.Lau和C.Gabriel,生物组织的介电特性:II。在10 Hz至20 GHz频率范围内进行测量。物理。医学生物学。41 (1996) 2251. ·doi:10.1088/0031-9155/41/11/002
[20] O.Gallinato、B.Denis de Senneville、O.Seror和C.Poignard,深层肿瘤不可逆电穿孔的数值工作流程。物理。《医学生物学》第64卷(2019年)。 ·doi:10.1088/1361-6560/ab00c4
[21] O.Gallinato,M.Ohta,C.Poignard和T.Suzuki,细胞突起形成的自由边界问题:理论和数值方面。数学杂志。生物学75(2017)263-307·Zbl 1381.92018年 ·doi:10.1007/s00285-016-1080-7
[22] O.Gallinato和C.Poignard,IRENA:基于有限体积法的临床IRE数值评估软件·兹比尔1375.92019
[23] J.Gehl、T.Skovsgaard和L.Mir,体内电穿孔的血管反应:药物和基因传递的特征和后果。生物化学。生物物理学。《学报》1569(2002)51-58·doi:10.1016/S0304-4165(01)00233-1
[24] D.Haemmerich、D.J.Schutt、A.S.Wright、J.G.Webster和D.M.Mahvi,热消融前后切除的人类转移性肝癌的电导率测量。生理学。米苏尔。30 (2009) 459-466. ·doi:10.1088/0967-3334/30/5/003
[25] D.Haemmerich、S.T.Staelin、J.-Z.Tsai、S.Tungjitkusolmun、D.M.Mahvi和J.G.Webster,《肝肿瘤体内电导率》。生理学。米苏尔。24 (2003) 251. ·doi:10.1088/0967-3334/24/2/302
[26] A.Ivera、B.Al-Sakere、B.Rubinsky和L.M.Mir,肿瘤电穿孔期间和之后的体内电导率测量:电导率变化反映了治疗结果。物理。医学生物学。54 (2009) 5949-5963. ·doi:10.1088/0031-9155/54/19/019
[27] A.Ivera、L.M.Mir和B.Rubinsky,组织电穿孔过程中电导率变化引起的电场重分布:用简单植物模型进行的实验。2009年9月7日至12日在德国慕尼黑举行的世界医学物理和生物医学工程大会(2009)59-62·doi:10.1007/978-3642-03895-2_18
[28] A.Ivera、J.Villemejane和L.M.Mir,介质电导率对电穿孔影响的电学建模。物理。化学。化学。物理。12 (2010) 10055-10064.
[29] W.Krassowska和J.C.Neu,单个电池对外部电场的响应。生物物理学。J.66(1994)1768-1776·doi:10.1016/S0006-3495(94)80971-3
[30] N.Labarbera,不可逆电穿孔模拟中的不确定性量化。生物工程4(2017)41·doi:10.3390/生物工程402004
[31] J.Langus、M.Kranjc、B.Kos、T.Šuštar和D.Miklavčič,有效模拟电穿孔组织中电流的动态有限元模型。科学。代表6(2016)26409·doi:10.1038/srep26409
[32] M.Leguèbe、A.Silve、L.Mir和C.Poignard,高压脉冲下细胞膜的传导和渗透状态:实验验证的数学和数值研究。J.西奥。生物学360(2014)·Zbl 1343.92037号
[33] P.Moireau、D.Chapelle和P.L.Tallec,分布式机械系统的联合状态和参数估计。计算。方法应用。机械。工程197(2008)659-677·Zbl 1169.74439号
[34] P.Moireau和D.Chapelle,降阶无迹卡尔曼滤波及其在大维系统参数识别中的应用。ESAIM:COCV 17(2011)380-405·Zbl 1243.93114号 ·doi:10.1051/cocv/201006
[35] R.E.Neal、P.A.Garcia、H.Kavnoudia、F.Rosenfeldt、C.A.Mclean、V.Earl、J.Bergman、R.V.Davalos和K.R.Thomson,《体内不可逆电穿孔肾脏消融:实验相关数值模型》。IEEE传输。生物识别。工程62(2015)561-569。
[36] R.E.Neal、P.A.Garcia、J.L.Robertson和R.V.Davalos,不可逆电穿孔治疗计划脉冲电场期间组织电导率的实验表征和数值模拟。IEEE传输。生物识别。工程59(2012)1076-1085。
[37] R.E.Neal、J.L.Millar、H.Kavnoudia、P.Royce、F.Rosenfeldt、A.Pham、R.Smith、R.V.Davalos和K.R.Thomson,非热不可逆电穿孔消融前列腺特性的体内表征和数值模拟:表征和模拟前列腺IRE。《前列腺》74(2014)458-468·doi:10.1002/pros.22760
[38] S.A.Padia、G.E.Johnson、R.S.Yeung、J.O.Park、D.S.Hippe和M.J.Kogut,肝细胞癌患者的不可逆电穿孔:MR成像的即时与延迟发现。《放射学》278(2015)285-294·doi:10.1148/radiol.2015150031
[39] P.Philips、Y.Li、S.Li、C.St Hill和R.Martin,《不可逆电穿孔对人胰腺癌的疗效:高级小鼠模型》。分子治疗方法临床。发展2(2015)。 ·doi:10.1038/mtm.2015.1
[40] M.Pintar、J.Langus、I.Edhemović、E.Brecelj、M.Kranjc、G.Sersa、T.Šuštar、T.Rodić、D.MiklavčIć、T.Kotnik和B.Kos,体内电化学治疗的时间依赖性有限元分析。Technol公司。《癌症研究与治疗》17(2018)1533033818790510·doi:10.1177/1533033818790510
[41] S.Prakash、M.P.Karnes、E.K.Sequin、J.D.West、C.L.Hitchcock、S.D.Nichols、M.Bloomston、S.R.Abdel-Misih、C.R.Schmidt、E.W.Martin、S.P.Povoski和V.V.Subramaniam,转移性结直肠癌患者切除肝组织的体外电阻抗测量。生理学。测量。36 (2015) 315-328. ·doi:10.1088/0967-3334/36/2/315
[42] B.Rubinsky、G.Onik和P.Mikus,《不可逆电穿孔:一种新的消融模式——临床意义》。Technol公司。《癌症研究与治疗》6(2007)37-48·doi:10.1177/153303460700600106
[43] W.Rucklidge,使用Hausdorff距离进行高效视觉识别。Springer-Verlag New York,Inc.,美国新泽西州塞考克斯(1996)·Zbl 0863.68117号 ·doi:10.1007/BFb0015091
[44] D.Sel、D.Cukjati、D.Batiuskaite、T.Slivnik、L.M.Mir和D.Miklavčić,组织电渗透的顺序有限元模型。事务处理。生物识别。工程52(2005)816-827·doi:10.1109/TBME.2005.845212
[45] O.Séror、C.Poignard、O.Gallinato、R.Belkacem Ourabia和O.Sutter,不可逆电穿孔:成像时可观察到的变化的消失并不总是意味着潜在的因果组织变化的完全可逆性。《放射学》282(2017)。
[46] G.Serša、T.Jarm、T.Kotnik、a.Coer、M.Podkrajsek、M.Sentjurc、D.Miklavicic、M.Kadivec、S.Kranjc、a.Secerov等,小鼠肉瘤电穿孔和博莱霉素电化学治疗的血管破坏作用。英国癌症杂志98(2008)388-398·doi:10.1038/sj.bjc.6604168
[47] O.Sutter、J.Calvo、G.N'Kontchou、J.-C.Nault、R.Ourabia-Belkacem、P.Nahon、N.Ganne-Carrie、V.Bourcier、N.Zentar、F.Bouhafs、N.Sellier、A.Diallo和O.Seror,不可逆电穿孔治疗不适合热消融技术的肝细胞癌的安全性和疗效:回顾性单中心病例系列。《放射学》284(2017)877-886·doi:10.1148/radiol.2017161413
[48] O.Sutter,A.Fihri,R.Ourabia-Belkacem,N.Sellier,A.Diallo和O.Seror,使用锥束CT技术实时三维虚拟靶透视显示挑战性肝癌消融。癌症研究治疗。17 (2018).
[49] K.Thomson、H.Kavnoudia和R.Neal,《不可逆电穿孔原理和技术简介》。Tech.Vasc.公司。Interv公司。无线电。18 (2015) 128-134.
[50] D.Voyer、A.Silve、L.M.Mir、R.Scorretti和C.Poignard,组织电穿孔的动力学建模。生物电化学119(2018)98-110·doi:10.1016/j.bioelechem.2017.08.007
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。