Evoluzione dell’ipertermia nei tumori testa-collo: creazione di un modello 3D e simulazione elettromagnetica e termica = Evolution of hyperthermia in head and neck tumors: development of a 3D model and electromagnetic and thermal simulation

L’ipertermia (HT) è l’innalzamento della temperatura che può avvenire localmente o sistematicamente all’interno del corpo. In ambito medico-terapeutico, l’ipertermia implica un range di temperature compreso tra 40 °C e 48 °C, mantenute per un periodo di trattamento di un’ora o più. Si tratta di una tipologia di trattamento che si sta affermando sempre di più in campo oncologico. Essa può rappresentare un approccio alternativo nella cura del cancro; tuttavia, nella maggior parte dei casi viene considerata un trattamento di supporto alle terapie primarie, come la chemioterapia e la radioterapia, già utilizzate come protocolli standard. Per superare alcuni svantaggi riscontrati nell’applicazione dell’ipertermia, negli ultimi anni è stato introdotto l’utilizzo delle nanoparticelle (NPs), dando origine a una nuova forma di terapia: l’ipertermia magneto-fluida (MFH). Il presente lavoro di tesi si focalizza sull’applicazione dell’ipertermia per il trattamento dei tumori testa-collo, la cui incidenza è aumentata negli ultimi anni a causa del crescente numero di casi clinici di infezione da HPV (papilloma virus) a livello orofaringeo. È stato realizzato un modello anatomico a partire da immagini cliniche di risonanza magnetica (MRI) cervicale acquisite da una volontaria. Di queste, è stato selezionato un numero definito di immagini idonee alla segmentazione dei principali tessuti di interesse: pelle, tessuto adiposo, tessuto muscolare, tessuto tracheale e tessuto osseo. Dalla segmentazione è stato poi possibile estrarre le geometrie necessarie alla generazione delle mesh, alle quali è stato aggiunto un secondo volume, una sfera, per simulare il tessuto tumorale. L’intero modello è stato quindi importato nel software Sim4Life per l’esecuzione delle simulazioni elettromagnetiche e termiche. Sono state effettuate tre differenti simulazioni. Nella prima è stata utilizzata come sorgente un’antenna patch, ricostruita geometricamente, con frequenza di applicazione pari a 434 MHz e banda di 100 MHz. Nella seconda simulazione è stata impiegata un’antenna dipolo, anch’essa ricostruita geometricamente, con la stessa frequenza di applicazione (434 MHz) ma con una banda di 300 MHz. Nella terza simulazione si è mantenuta quest’ultima sorgente, ma applicata a un modello anatomico 3D già implementato nel software, denominato Yoon-sun, al fine di effettuare un confronto con un modello CAD più dettagliato ed evoluto. Per tutte le simulazioni sono stati ottenuti i grafici nei piani ortogonali XY, XZ e YZ del SAR, ovvero il tasso di assorbimento specifico di un corpo immerso in un campo elettromagnetico. Successivamente, per ciascuna simulazione è stata condotta l’analisi termica, osservando la distribuzione del calore attraverso i vari tessuti dei due modelli anatomici utilizzati. Nell’ultima parte del lavoro è stato infine testato l’inserimento del magneto fluido, al fine di ottenere una distribuzione del calore più concentrata all’interno del tessuto tumorale.