Modelování tepelných účinků elektroporačního procesu na živou tkáň

Abstract

Práce pojednává o současném stavu poznání šíření tepla v živé tkáni. Je zde popsáno, čím je šíření tepla ovlivněno s existujícími možnostmi výpočtu. Pro řešení Pennesovy rovnice pomocí metody konečných prvků, je zde využit software COMSOL Multiphysics 5.4. Ze současného stavu zveřejněných studií jsou vybrány a popsány tři tak, že každá využívá jiný postup řešení. Na~základě přínosu z každé z popsaných studií je řešen vlastní jednoduchý model, který simuluje ablační katetr přiložený k srdeční tkáni. V úvahu je brána změna elektrické vodivosti v závislosti na velikosti intenzity elektrického pole, ale je zde i srovnání s anizotropní tkání, která má elektrickou vodivost v různých směrech jinou. Výsledkem výpočtu je rozložení napětí, proudové hustoty a Jouleových ztrát, znázornění teploty v modelu v několika časových okamžicích i graf vývoje teploty v čase.

The work deals with the current state of knowledge of heat transfer in living tissue. It is described here what the distribution of heat is affected with and the existing calculation options. For solving Pennes equation using finite element method COMSOL Multiphysics 5.4 is used. From the current state of the published studies, three are selected and described, each using a different approach. Based on the benefit of each of the studies described, a simple model of its own that simulates an ablation catheter attached to cardiac tissue is solved. A change in electrical conductivity as a function of the electric field intensity is taken into account, but there is also a comparison with anisotropic tissue that has electrical conductivity in different directions. The result of the calculation is voltage distribution, density of electric current and losses, temperature distribution in the model at several time points and graph of temperature development over time.