Estudo in silico do uso de modelo tridimensional realista via tomografia computadorizada da eletroquimioterapia no tratamento de tumor oral

Abstract

A eletroquimioterapia (EQT) é uma modalidade de tratamento local contra o câncer, baseado na aplicação de campos elétricos em conjunto com a administração de fármacos quimioterápicos. Como ferramenta para o planejamento deste tratamento, tem-se a Tomografia Computadorizada, exame por imagem que fornece informações estruturais e espaciais dos tecidos da região em que o tumor está alojado, permitindo a reconstrução de modelos tridimensionais dos tecidos biológicos por segmentação de imagens. As análises numéricas de aplicações da EQT fizeram uso destes modelos anatômicos dos tecidos da cavidade oral de um cão, alternando os seus elementos em conjuntos distintos, variando as estruturas de dentes (canino superior, inferior ou molar), o fragmento de osso (mandíbula ou maxila), o tipo de eletrodo (agulhas ou placas paralelas), o tipo de tumor (superficial ou profundo), além da presença ou não de gel condutor. Os resultados destas variações foram analisados em comparação com os resultados in vivo do tratamento. No tratamento com eletrodos de agulhas e preservando o dente, a eletroporação não apresentou resultados satisfatórios, evidenciando o que foi observado no resultado do estudo de caso. O tratamento da EQT utilizando eletrodos de agulhas com o dente preservado torna-se inviável, devido à restrição geométrica destes eletrodos. Contudo, o uso de eletrodos de placas paralelas associado ao gel condutor viabiliza a possibilidade de preservação do dente em alguns casos de tratamento. Cabe ressaltar que, nos casos de tumores com profundidades superiores a 8,0 mm no ligamento periodontal, verificou-se que o tratamento não foi eficiente, tendo em vista que os campos elétricos não atingem essa profundidade dentro da cavidade do osso. Dentre os resultados apresentados, o tratamento mais favorável foi o arranjo de eletrodos de placas paralelas associado ao gel condutor externo de 0,5 S/m para intervenção em tumor superficial ao redor no dente.

Abstract : Electrochemotherapy (ECT) is a local cancer treatment, based on the application of electric fields in conjunction with the administration of chemotherapeutic drugs. As a tool for the planning of this treatment, there is the Computed Tomography, a medical imaging exam that provides structural and spatial information of the tissues where the tumor is housed, allowing the reconstruction of biological tissues 3D models by image segmentation. These anatomical models of the dog s oral cavity tissues were used in the numerical analysis of ECT applications, alternating its elements in distinct sets, varying the structures of teeth (upper canine, lower canine or molar), bone fragment (jaw or maxilla), the type of electrode (needles or parallel plates), the type of tumor (superficial or deep), besides the presence or not of conductive gel. The results of these variations were analyzed in comparison with the in vivo treatment s results. In the treatment using needle electrodes and preserving the tooth, the electroporation did not show satisfactory results, evidencing what was observed in the case study. The ECT treatment using needle electrodes with the preserved tooth becomes impracticable due these electrodes geometric limitation. However, the use of parallel plate electrodes associated with the conductive gel makes possible the tooth s preservation in some cases. It should be noted that, in cases of tumors with depths higher than 8.0 mm in the periodontal ligament, it was verified that the treatment was not efficient, considering that the electric fields do not reach this depth within the bone cavity. Among the shown results, the most favorable treatment was the arrangement of parallel plate electrodes associated with the external conducting gel of 0.5 S/m for intervention in a superficial tumor around the tooth.