Simulación computacional de la vascularización de tumores sólidos mediante el método de los elementos finitos.

Ibor Castel, Sergio
García Aznar, José Manuel (dir.) ; Sainz de Mena, Diego (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: A pesar de los grandes avances conseguidos en la investigación del cáncer, todavía esta enfermedad sigue siendo la segunda causa de muerte a nivel mundial. Es una enfermedad muy compleja y heterogénea, debido a los numerosos factores biológicos y mecánicos que controlan el crecimiento tumoral y la eficacia de los tratamientos.
Los tumores sólidos, en concreto, se caracterizan por una vascularización muy heterogénea que supone que tanto los nutrientes como los distintos tratamientos se repartan de forma poco uniforme en el tumor. Esta heterogeneidad en la distribución de los tratamientos afecta significativamente al éxito de los mismos.
Para evaluar el grado de vascularización de estos tumores se utilizan, en el ámbito clínico, modalidades de imagen no invasivas, como son las resonancias magnéticas con contraste dinámico (DCE-MRI de sus siglas en inglés).
Estudios previos han desarrollado modelos fármaco-cinéticos que son capaces de obtener variables que cuantifican el estado de la red vascular a partir de los resultados de estas pruebas de imagen. No obstante, estos modelos se centran en la escala macroscópica, asumiendo ciertas simplificaciones sobre los procesos que tienen lugar en la escala microscópica. El objetivo de este trabajo es, por tanto, conocer la influencia que tienen estos procesos del ambiente microscópico en los modelos macroscópicos. Para ello, se ha diseñado un modelo a escala microscópica de una red vascular en la que se han estudiado los fenómenos de extravasación y difusión del agente de contraste desde los capilares a los tejidos. Este modelo se ha desarrollado usando el método de los elementos finitos. A partir de este modelo, se han generado una serie casos con distintas características del sistema microvascular, como son el grado de agrupamiento celular o la permeabilidad de los capilares, analizando posteriormente el efecto de cada una de estas variaciones sobre las variables de los modelos macroscópicos fármaco-cinéticos. Los resultados obtenidos muestran que tanto el agrupamiento celular como el valor de la permeabilidad juegan un papel muy importante en la distribución del agente de contraste dentro del volumen de referencia. Se ha confirmado, además, que la difusión de agente de contraste dentro del volumen de referencia es un proceso muy importante, tal y como han señalado otros autores previamente. Este trabajo sienta las bases para futuros estudios que continúen evaluando la influencia del ambiente microscópico sobre los modelos fármaco-cinéticos mencionados.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado