Numerický model ablace srdeční tkáně elektroporačním přístrojem

Abstract

V rámci této práci byly vytvořeny numerické modely ouška levé síně srdeční (OLS) a přiléhajících nervus phrenicus (NP) a tepny levý cirkumflex (LCx), na kterých byly provedeny simulace elektrických polí a ohřevu. Elektrické simulace byly provedeny pro čtyři scénáře nastavení materiálových vlastností srdeční tkáně a pro každý scénář bylo graficky a numericky zhodnoceno rozložení intenzity elektrického pole E v objektech simulace. Pro každý scénář byl určen elektrický odpor tkáně a proud protékající do tkáně. Bylo zjištěno, že scénáře 1 a 3 a scénáře 2 a 4 vedou ke stejným výsledkům simulace. Při experimentálním měření byly pomocí osciloskopu zobrazeny průběhy pulzů dodávaných elektroporačním přístrojem. Byly určeny hodnoty elektrického odporu tkáně a proudu do tkáně vtékajícího a byly porovnány s hodnotami získanými ze simulátoru. Výsledky se nejvíce podobaly scénářům 2 a 4. Bylo provedeno měření a následně simulace změny teploty tkáně po dodání elektroporačních pulzů. Při simulaci i při experimentu byl naměřen nezanedbatelný nárůst teploty, v případě simulace o 1,68 °C, v případě experimentálního měření o 3,1 °C.

In this work, numerical models of the left atrial appendage (OLS) and the adjacent nervus phrenicus (NP) and left circumflex (LCx) artery were created and used to simulate electric fields and heating. Electrical simulations were performed for four scenarios of cardiac tissue material property settings, and for each scenario the distribution of the electric field E across the simulated objects was evaluated graphically and numerically. For each scenario, the electrical resistance of the tissue and the current flowing into the tissue were determined. It was found that scenarios 1 and 3 and scenarios 2 and 4 lead to the same simulation results. During the experimental measurements, the pulse waveforms delivered by the electroporation device were displayed using an oscilloscope. The values of the electrical resistance of the tissue and the current flowing into the tissue were determined and compared with the values obtained from the simulator. The results were most similar to scenarios 2 and 4. Experimental measurements and then simulation of the change in tissue temperature after delivery of the electroporation pulses were performed. In both the simulation and the experiment, a non-negligible increase in temperature was measured, 1.68 °C in the case of the simulation and almost double, i.e.,3.1 °C, in the case of the experimental measurement.