Análisis por elementos finitos de la evaluación de un cáncer cerebral infantil (DIPG) por medio de ecuaciones de reacción difusión.

Tesán Altelarrea, Lucas
Gómez Benito, María José (dir.) ; García Aznar, José Manuel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2022
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras

Graduado en Ingeniería Mecánica

Resumen: El Glioma Pontino Intrínseco Difuso o Glioma Difuso Intrínseco de Tronco (DIPG) es un tumor maligno del troncoencéfalo que constituye la principal causa de muerte por tumor cerebral pediátrico. Se origina en la protuberancia cerebral (Pons) y se extiende de manera irregular y aleatoria por distintas regiones del encéfalo, razón por la cual se define su comportamiento como difuso. El DIPG es mucho más frecuente en niños de entre siete y nueve años, siendo extremadamente raro su diagnóstico en adultos. Su alta tasa de mortalidad y la ausencia de tratamiento, convierten al DIPG en uno de los tumores más devastadores entre la población pediátrica. Hasta la fecha, la radioterapia es la única forma de tratamiento con resultados paliativos, proporcionando una ventaja de supervivencia de tres a cuatro meses. Las inusuales características de este glioma, junto con las dificultades que tienen los tratamientos de quimioterapia en penetrar las barreras cerebrales marcan la necesidad de realizar nuevas investigaciones sobre este tipo de tumores. El proyecto presentado trata de reproducir los resultados in vivo en una población de ratones tras introducirles células cancerígenas de DIPG, con el objetivo de estudiar su evolución en el tejido cerebral. De esta forma, el estudio pretende arrojar luz sobre los procesos de difusión celular que ocurren durante el DIPG y como las células de DIPG son capaces de proliferar y migrar dentro del cerebro para llegar a producir el fallo completo del mismo. El trabajo se desarrolla en dos fases, una primera en la que se realiza la segmentación de un cerebro de ratón joven y una segunda en la que se modela la forma en la que se mueven y proliferan las células de DIPG dentro del modelo cerebral planteado. Para ello se utilizan ecuaciones de reacción difusión, considerando las principales fases del ciclo celular (como su muerte y proliferación durante la propagación del tumor). Por último, estos resultados son validados por medio de cortes histológicos obtenidos de los cerebros del animal, al que se le han implantado las células malignas en un ensayo ‘in vivo’. Para el desarrollo de este proyectos se emplean distintas herramientas numéricas y de segmentación: Ansys (Pre-procesado y mallado), Blender (Modelado 3D manual), Netfabb (tratamiento y corrección de archivos “.stl”) y ImageJ (análisis y filtrado de histologías). Pero el análisis se realiza por medio de elementos finitos en ABAQUS. Utilizando como procesador el “cluster” del M2BE.Los resultados del proyecto reflejan una convergencia entre las histologías y el modelo de elementos finitos. Indicando diferencias de comportamiento de las células en función de que región anatómica ocupen. Se genera un modelo matemático que reproduce el comportamiento de las células de DIPG., cuyas variables se pueden ajustar dentro de intervalos concordantes con la bibliografía expuesta.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado