Estimación de parámetros en la terapia de hipertermia por radiofrecuencia para el tratamiento del cáncer
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Date
2019
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
Radiofrequency (RF) hyperthermia is a therapy that takes advantage of the penetration qualities of electromagnetic waves to induce heating in tissues; this therapy is combined with radiotherapy for cancer treatment and chemotherapy that increases to effectiveness of treatment. The mechanism of action of this therapy is the increase of temperature in the tumor, in order to achieve apoptosis of the cell that has an excessive growth and thus generate immediate cell death. This treatment, despite demonstrating its effectiveness, has many limitations such as the low penetrability of the wave, which suggests that the treatments are usually for superficial or shallow tumor tissues. In addition, the concentration of heating at a specific point is another major problem, since when it is induced it is not limited only to tumor tissue, but it affects healthy tissues and to this is added the fact that not all patients present with same physical characteristics in the tissues, which makes the therapy different in the treatment implementation. This paper deals with the estimates of the parameters in radiofrequency hyperthermia therapy, with simulated experimental data and numerical solution of the system, by means of the Gauss-Newton and Levenberg-Marquardt (LM) algorithms, to specify the treatment depending of patient. The results indicate that it is possible to estimate a parameter, obtaining excellent results with the LM optimization algorithm that allow to make a planning for therapy in a specified patient and least possible damage to normal and healthy tissue.
Description
La hipertermia por radiofrecuencia (RF) es una terapia que aprovecha las cualidades de penetración de las ondas electromagnéticas para producir el calentamiento en los tejidos, este tipo de terapia se usa en tratamientos contra el cáncer junto a la radioterapia y quimioterapia, aumentando la efectividad del tratamiento. El mecanismo de acción de esta terapia es incrementar la temperatura en el tumor, de esta manera se logra la apoptosis de la célula, la cual tiene un crecimiento excesivo y así generar la muerte celular. Este tratamiento, a pesar de demostrar su efectividad, tiene muchas limitaciones, como la baja penetrabilidad de la onda, lo que sugiere que los tratamientos son generalmente para tejidos tumorales superficiales o poco profundos. Adicionalmente, la concentración de calentamiento en un punto específico es otro problema importante, ya que cuando se induce calor no se limita solo al tejido tumoral, sino que afecta los tejidos sanos, a esto se le suma el hecho de que no todos los pacientes presentan las mismas características físicas lo que hace que la terapia sea diferente en la práctica. En este artículo se aborda la estimación de parámetros en la terapia de hipertermia por RF, con datos experimentales simulados y la solución numérica del sistema, mediante los algoritmos de Gauss-Newton y Levenberg-Marquardt (LM) para definir tratamientos dependiendo del paciente. Los resultados indican que es posible estimar un parámetro, obteniendo excelentes resultados con el algoritmo de optimización LM lo que permite realizar una planeación de la terapia de un paciente en particular y con el menor daño posible en tejido normal y sano.
Keywords
Hipertermia, Radiofrecuencia, Estudio de Sensibilidad, Estimación de Parámetros, Gauss-Newton, Levenberg-Marquardt
Citation
Serna Maldonado, Rafael Daniel; López Pérez, J. I. (2019). Estimación de parámetros en la terapia de hipertermia por radiofrecuencia para el tratamiento del cáncer. Universidad Santiago de Cali.