مدل‌سازي محاسباتي دارورساني با تزريق داخل‌صفاقي براي درمان درگيري‌هاي صفاقي سرطان

Computational Modeling of Intraperitoneal Drug Delivery for the Treatment of Peritoneal Carcinomatosis

شيمي‌درماني با تزريق داخل‌صفاقي يكي از روش‌هاي اميدبخش براي درمان متاستازهاي صفاقي است كه استفاده از آن به همراه جراحي سايتوريداكتيو نتايج خوبي را براي درمان اين بيماري نشان داد‌ه‌‌است. با اين وجود، نفوذ دارو به تومور در اين روش محدود است و نياز به مطالعه اين روش شيمي‌درماني به منظور رسيدن به يك فهم بهتر از دلايل اين عمق نفوذ كم وجود دارد. بدين منظور در مقاله پيش رو يك مدل عددي براي بررسي دارورساني در تزريق داخل‌صفاقي توسعه داده شده‌است. با استفاده از اين مدل ابتدا توزيع فضا-زماني غلظت داوري آزاد، متصل‌شده و واردشده به سلول سرطاني محاسبه شده‌است. سپس با محاسبه درصد عمق نفوذ دارو و كسر سلول‌هاي كشته‌‌‌شده ميزان اثربخشي درمان ارزيابي شده‌است. نتايج براي يك تومور با قطر 10 ميلي‌متر پس از 60 دقيقه درمان نشان داد دارو تنها در ناحيه محدودي در مرز بيروني تومور در دسترس است. مقادير كسر سلول‌هاي كشته‌شده و درصد عمق نفوذ دارو به ترتيب %1/2 و%11/4 به دست آمد كه نشان از ضعيف بودن بازدهي اين روش دارد. يافته‌هاي اين مقاله مي‌تواند به منظور دستيابي به بينش عميق‌تر در مورد مكانيزم‌هاي انتقال دارو به تومور در تزريق داخل‌صفاقي در مطالعات عددي و تجربي آينده مورد استفاده قرارگيرد.

Intraperitoneal injection of chemotherapy has been proposed as a promising method for the treatment of peritoneal metastasis, and its use in conjunction with cytoreductive surgery has shown interesting results in the treatment of patients. However, drug penetration into the tumor is limited in this method, and a better understanding of the factors influencing this low penetration depth is necessary. For this purpose, in the present study, a numerical model has been developed to investigate drug transport during intraperitoneal chemotherapy. Using this model, first, the Spatio-temporal distribution of free, bound and internalized drug concentrations are calculated. Then, by calculating the drug penetration depth and the fraction of killed cells, the effectiveness of the treatment is evaluated. Results of a 10mm tumor after 60 minutes of treatment showed that the drug is available only in a limited area of the outer region of the tumor. The values of fraction of killed cells and drug penetration depth were 1.2% and 11.4%, respectively, which indicates a poor treatment efficiency. The findings of this paper can be used in future numerical and experimental studies to gain a deeper insight into the mechanisms of drug delivery to the tumor by intraperitoneal injection.