Бывает ли температура при онкологии? Какая температура при раке бывает у взрослого
Температура при раке не относится к типичным признакам злокачественного процесса, только в редких случаях раковые клетки способны самостоятельно инициировать температурную реакцию выделением, как предполагают, активных веществ. Нельзя не согласиться, что у онкологического больного больше поводов для повышения температуры тела, как внутренних, так и ятрогенных — возникших вследствие лечебных мероприятий.
Причины повышения температуры
Причин для повышения температуры у онкологического больного несколько, но чаще всего температурная реакция — это следствие некоторых процессов:
- Жизнедеятельности опухолевых клеток, продуцирующих биологические продукты. Это приводит к системной гипертермии, что возникает при некоторых вариантах аденокарциномы легкого, когда развивается паранеопластический синдром с изматывающей лихорадкой и болями в суставах. После удаления опухоли все патологические проявления исчезают.
- Существования ракового конгломерата в тканях. За счёт снижения местного иммунитета и нарушения кровоснабжения развиваются воспалительные изменения, например, при карциноме легкого или легочных метастазах.
- Реакции организма на всасывание токсичных веществ из распадающегося ракового узла.
- Агрессивных лечебных мероприятий. Как правило, это осложнения подавления иммунитета после курса химиотерапии.
Во всех случаях необходимо быстро разобраться, без точного понимания патогенетического механизма температурной реакции невозможно назначить адекватное лечение. Иногда выявление причинно-следственных связей требует больше усилий, чем диагностика злокачественной опухоли.
Показатели температуры при раке
Лихорадка у онкологического пациента, равно как снижение показателей градусника ниже 35.5°С, — ненормальное состояние, температура тела при раке должна быть нормальной, и к этому необходимо стремиться при подборе лечения.
Суточные колебания теплообмена естественны у здоровых людей, разница между утренним и вечерним показателями градусника может доходить до одного градуса. Активные движения и приём пищи, нервозность и ночной кошмар тоже меняют градусы, но это незаметно человеку.
Сбой адаптационных механизмов у ракового больного замедляет нормализацию температурных колебаний, растягивая во времени. Даже незначительное изменение теплообмена отражается на работе всех органов: истощается нервная система, реагирует сердечно-сосудистая система, угнетаются иммунные механизмы и репаративные процессы.
Диапазон нормальных показателей — два градуса между 35.5° и 37.4°, остальное — патология.
Субфебрильная температура при раке
Субфебрильная температура ограничена показателями термометрии от 37,5°С до 38°С. Это предлихорадочное состояние, но считается, что кратковременный субфебрилитет не требует лечебного вмешательства.
Длительное повышение — более 5–7 дней без тенденции к нормализации не разрешится без соучастия врача, его причиной может быть воспаление и даже сепсис, требующие назначения антибактериальных препаратов.
При появлении в центре ракового конгломерата зоны сниженного кровоснабжения с формированием некроза — распада опухолевой ткани может начаться с местной гипертермии — локальным нагревом мягких тканей над очагом, а при увеличении объема всасываемых в общий кровоток продуктов распада, привести к стойкому субфебрилитету.
Высокая температура при раке
Высокая температура или фебрильная лихорадка констатируется при столбике термометра выше 38°С. С одной стороны, это говорит о защитной реакции организма, но температура после химиотерапии это, как правило, неблагоприятное следствие значительного снижения нейтрофильных гранулоцитов — подтипа лейкоцитов.
Лихорадка при снижении иммунных клеток в восьми из десяти случаев обусловлена септическим состоянием при отсутствии «классических» признаков заражения крови и требует экстренных лечебных мероприятий.
Нередко длительной лихорадкой чуть выше 38°С проявляется множественное поражение печени метастазами рака с развитием печеночной недостаточности.
Высокой температурой может манифестировать злокачественная опухоль мозга, локализующаяся вблизи центра терморегуляции, или прободение в брюшную полость карциномы толстой кишки или желудка.
Пониженная температура при раке
Снижение столбика термометра ниже отметки 36°С при повышении или снижении числа лейкоцитов, наряду со стойкой тахикардией или одышкой, также может быть проявлением синдрома системного воспаления — сепсиса. Причем у онкологического пациента совсем не обязательно выраженное падение и возрастание лейкоцитов, достаточно меньше 4 тысяч или больше 12 тысяч, но функционально не способных к адекватной борьбе с инфекционными агентами.
Температура при химиотерапии
Для проведения химиотерапии необходима нормальная температура тела — маркер нормального состояния организма в данный момент времени. Любые отклонения терморегуляции от нормы могут быть манифестацией вялотекущего воспаления или интоксикации. Проведение химиотерапии при распадающемся раковом конгломерате способно усугубить патологический процесс и вызвать внутреннее кровотечение.
Повышение температуры при химиотерапии и развитие лихорадочного состояния через неделю после курса свидетельствует о гематологических осложнениях, опасных для жизни при недостаточности иммунологической защиты.
Нужно ли сбивать жар при онкологии?
Не стоит понапрасну задаваться вопросом: «Какая температура при раке не опасна?» — при злокачественном заболевании любые нарушения теплообмена неблагоприятны. Отчасти даже не важны градусы сверх нормы, довольно того, что есть температура при раке, когда её не должно быть.
Можно снизить температурную реакцию приёмом НПВС, если она тяжело достается организму больного, но правильнее — срочно обратиться к врачу. Первичная дифференциальная диагностика проводится у постели пациента, главное — исключить заражение крови на фоне злокачественного процесса.
Развитие рака без повышения температуры невозможно, в разные периоды заболевания патологическая реакция может быть осложнением лечения или прогрессирования опухолевого поражения, необходимо быстро, а главное точно поставить диагноз и предложить оптимальное решение проблемы. В «Евроонко» есть все условия для адекватной медицинской помощи любому пациенту и в любое время суток.
Список литературы
- Патофизиология 4-е изд. под ред. Новицкого В.В., Гольдберга Е.Д., Уразовой О.И.; ГОЭТАР-Медиа; 2009; т. 1.
- Птушкин В.В./ Лечение и профилактика инфекций у больных с нейтропенией// Матер. III Росс. онкол. конф.; 2003.
- Сакаева Д.Д., Орлова Р.В., Рыков И.В., Шабаева М.М. /Практические рекомендации по лечению инфекционных осложнений фебрильной нейтропении и назначению колониестимулирующих факторов у онкологических больных // Злокачественные опухоли: Практические рекомендации RUSSCO; 2017; т. 7
- Угольник Т.С. / Нарушения теплового обмена. Лихорадка: методические рекомендации / Гомель: ГоГМИ, 2003.
Симптомы рака
Какие признаки и симптомы вызывает рак?
Рак является группой заболеваний, которые могут сопровождаться любыми признаками и симптомами. Признаки и симптомы зависят от размеров опухоли, месторасположения рака и от того, насколько вовлечены в процесс окружающие органы или структуры. В случае распространения (метастазирования) рака симптомы могут возникнуть в различных частях организма.
По мере роста опухоли она начинает сдавливать близлежащие органы, кровеносные сосуды и нервы. Такое сдавление приводит к появлению некоторых признаков и симптомов рака. Если опухоль располагается в особо важной области, например, в некоторых частях головного мозга, то даже рак малого размера может давать раннюю симптоматику.
Однако иногда опухоль возникает в таких местах, когда симптомы могут не появляться до тех пор, пока она не достигнет больших размеров. Рак поджелудочной железы трудно определить с помощью наружного осмотра. Некоторые опухоли этой локализации не дают симптомов до той поры, пока они не вовлекают в процесс нервы, приводя к болям в спине. Другие опухоли растут около желчного протока, приводя к изменению цвета кожи (желтухе). К сожалению, когда при раке предстательной железы появляются признаки и симптомы, он уже бывает распространенным.
Рак может также приводить к появлению общих симптомов в виде температуры, повышенной утомляемости, похудания. Это может быть вызвано опухолевыми клетками, которые выделяют вещества, изменяющие обменные процессы в организме. Такие симптомы могут возникнуть и в результате воздействия опухоли на иммунную систему.
Иногда опухолевые клетки выделяют вещества в кровоток, которые вызывают симптомы, обычно не характерные для опухоли. Например, некоторые опухоли поджелудочной железы вырабатывают вещества, приводящие к образованию тромбов в сосудах нижних конечностей. Некоторые виды рака легкого вырабатывают гормоноподобные вещества, которые влияют на уровни кальция крови, что оказывает влияние на нервы и мышцы, приводя к слабости и головокружению.
Роль признаков и симптомов в диагностике рака
Лечение тем эффективнее, чем ранее обнаружена опухоль. Раннее выявление опухоли обычно означает, что лечение будет начато при небольших размерах рака, когда он еще не распространился в другие части тела. Обычно это означает большую вероятность излечения, особенно если первичным лечением является операция.
Хорошим примером важности раннего выявления опухоли является меланома кожи. Она легко удалима, если еще не проросла глубоко в кожу. При этом 5-летняя выживаемость в этом случае достигает 100%. Однако в случае распространения меланомы в другие части тела выживаемость снижается катастрофически.
Иногда симптомы игнорируются в связи с тем, что человек напуган возможными последствиями и отказывается от обращения к врачу, или же считает появившийся симптом не существенным. Общие симптомы типа повышенной утомляемости чаще не связаны с раком и поэтому нередко не замечаются, особенно, когда имеется явная причина или когда они временные. Аналогично этому, больная может думать, что более специфический симптом как опухолевое образование в молочной железе является простой кистой, которая пройдет самостоятельно. Однако такие симптомы нельзя игнорировать, особенно если они существуют в течение длительного периода времени, например, недели или наблюдается отрицательная динамика.
В некоторых случаях возможно выявление рака до появления симптомов. Это можно осуществить при специальном обследовании людей, не имеющих никаких симптомов рака. Однако это не означает, что Вы должны скрывать появившиеся симптомы от врача.
Общие признаки и симптомы рака
Важно знать о некоторых общих (неспецифических) признаках и симптомах рака. Они включают необъяснимое похудание, повышенную температуру, утомляемость, боль и изменения кожи. Конечно, необходимо помнить, что наличие некоторых из них не обязательно означает наличие опухоли. Существует много других состояний, которые также могут сопровождаться подобными признаками и симптомами.
Необъяснимое похудание:
У большинства людей, больных раком, происходит потеря веса в определенный период болезни. Необъяснимое похудание на 4-5 кг может быть первым признаком рака, особенно рака поджелудочной железы, желудка, пищевода или легкого.
Повышение температуры (лихорадка):
Повышение температуры часто наблюдается при раке и наиболее часто при распространенном процессе. Почти у всех больных раком возникает лихорадка на каком-либо этапе болезни, особенно если лечение оказывает влияние на иммунную систему и повышает восприимчивость к инфекциям. Реже повышение температуры может быть ранним признаком рака, например, при болезни Ходжкина (лимфогранулематозе).
Повышенная утомляемость:
Повышенная утомляемость может быть важным симптомом по мере прогрессирования заболевания. Однако утомляемость, слабость может возникнуть и на раннем этапе, особенно если рак вызывает хроническую потерю крови, что встречается при раке толстой кишки или желудка.
Боль:
Боль может являться ранним признаком нескольких опухолей, например, костей или яичка. Чаще всего, однако, боль — это симптом распространенного процесса.
Изменения кожи:
Кроме опухолей кожи, некоторые виды рака внутренних органов могут вызывать видимые кожные признаки в виде потемнения кожи (гиперпигментации), пожелтения (желтухи), покраснения (эритемы), зуда или избыточного роста волос.
Специфические признаки и симптомы рака
Кроме выше указанных общих симптомов, необходимо знать другие общие симптомы, которые могут наблюдаться при раке. Снова нужно указать на то, что и эти признаки и симптомы — не обязательно говорят в пользу рака, так как встречаются и при других заболеваниях. Тем не менее, о появившихся признаках и симптомах Вы должны рассказать врачу с целью принятия решения об обследовании.
Нарушение стула или функции мочевого пузыря:
хронические запоры, поносы или изменение количества кала может указывать на наличие рака толстой кишки. Боль при мочеиспускании, наличие крови в моче или изменение функции мочевого пузыря (более частое или более редкое мочеиспускание) могут быть связаны с раком мочевого пузыря или предстательной железы. Об этих изменениях необходимо срочно сообщить врачу.
Незаживающие рана или язва:
злокачественные опухоли кожи могут кровоточить и напоминать рану или язву. Длительно существующая язва во рту может оказаться раком полости рта, особенно у тех, кто курит, жует табак или часто употребляет алкоголь. Язвы на половом члене или во влагалище могут быть как признаками инфекции, так и раннего рака и поэтому должны быть обследованы.
Необычные кровотечения или выделения:
необычные кровотечения могут появиться на фоне раннего или запущенного рака. Кровь в мокроте может быть признаком рака легкого. Кровь в кале (или наличие темного или черного кала) может быть признаком рака толстой или прямой кишок. Рак шейки матки или самой матки может привести к кровотечению из влагалища. Кровь в моче — признак возможного рака мочевого пузыря или почки. Выделение крови из соска может быть признаком рака молочной железы.
Уплотнение или опухолевое образование в молочной железе или других частях тела:
Многие опухоли можно прощупать через кожу, особенно в молочной железе, яичках, лимфатических узлах и мягких тканях тела. Уплотнение или опухолевое образование могут быть первыми признаками раннего или запущенного рака. О любой такой находке необходимо сообщить врачу, особенно если Вы это обнаружили только что или опухоль (уплотнение) стала увеличиваться в размерах.
Нарушение пищеварения или затрудненное глотание:
Хотя эти симптомы могут встречаться при различных состояниях, они в то же самое время могут указывать на наличие рака пищевода, желудка или глотки.
Изменение бородавки или родинки:
о любых изменениях относительно цвета, формы, границ или размеров этих образований нужно немедленно сообщить врачу. Кожный очаг может оказаться меланомой, которая при ранней диагностике хорошо поддается лечению.
Раздражающий кашель или охриплость голоса:
длительный непрекращающийся кашель может быть признаком рака легкого. Охриплость голоса — возможный признак рака гортани или щитовидной железы.
Онкологические заболевания: позаботьтесь о диагностике, не дожидаясь появления симптомов
Об анализах и диагностических методах, которые помогут исключить или выявить онкологические заболевания на ранней стадии, рассказывает Дмитрий Владимирович Радионов, заведующий отделением онкологии Клинической больницы МЕДСИ в Боткинском проезде.
Что представляют собой онкологические заболевания?
По своей сути опухоль — это просто ткань организма, которая появляется достаточно внезапно и начинает увеличиваться в размерах. Вот почему человек не ощущает никаких изменений в своем самочувствии, пока она не станет настолько большой, что начнет оказывать воздействие на соседние ткани. Например, опухоль может стенозировать стенку сосуда, «закрыть» просвет органа или вовсе выйти за его пределы…
Здоровая клетка в организме человека делится только в процессе роста или когда необходима регенерация (заживление) тканей. После достижения «результата» процесс прекращается. Но при определенных сбоях в работе иммунной системы деление происходит непрерывно и становится неконтролируемым.
В отличие от доброкачественной опухоли злокачественная представляет опасность тем, что от нее отделяются клетки или их скопления и с кровью или лимфой разносятся по всему организму — так появляются метастазы. И если сама опухоль в большинстве случаев поддается резекции (хирургическому удалению), то справиться с большим количеством «дочерних» клеток, влияющих на функциональность органов, становится значительно сложнее.
На что обратить внимание?
Важно понимать: при онкологии, если она не достигла последней стадии, боли нет. Проходить осмотры нужно, не дожидаясь появления симптоматики.
Есть ряд общих факторов, при появлении которых необходимо обратиться к врачу:
- резкое снижение веса;
- слабость, чувство постоянной усталости, быстрая утомляемость;
- постоянная субфебрильная температура тела (37–38 ºС).
Однако ждать симптомов не стоит. Если они появились, это значит, что, скорее всего, процесс уже находится в запущенной стадии, трудно поддающейся излечению. Например, опухоль почки может достигать размера до 10 сантиметров, при этом боль может так и не возникнуть.
Что делать для профилактики?
Периодические осмотры с целью исключения онкологии — как прививки. Вы можете никогда и не заболеть. Но если это все-таки случится, последствия будут гораздо более тяжелыми, чем небольшие усилия, приложенные к профилактике.
Единого анализа или универсального метода диагностики для определения онкологических заболеваний любого типа сегодня нет. Для каждого из органов существует свой метод обследования.
Для профилактики онкологических заболеваний рекомендуется проходить регулярные (не реже раза в год) профилактические осмотры:
- КТ или рентгенография органов грудной летки, общий и биохимический анализ крови;
- для женщин: УЗИ молочных желез (до 40 лет) / маммография (после 40 лет), консультация гинеколога и анализ на ВПЧ с определением типа вируса — онкогенный или неонкогенный — для профилактики развития рака шейки матки;
- для мужчин: консультация уролога и анализ крови на ПСА для профилактики развития рака простаты.
Конечно, существуют исключения, но в целом онкология считается болезнью зрелого возраста.
Особенно пристальное внимание здоровью рекомендуется уделять после 40 лет. В этом возрасте список профилактических обследований расширяется.
Помимо диагностических методов, направленных на исключение рака легких и органов репродуктивной системы, рекомендуется:
- раз в год проходить гастроскопию; обязательно сделать дыхательный тест на хеликобактер и пролечить его в случае положительного результата; доказана его роль в развитии рака желудка;
- раз в два года проходить колоноскопию; при обнаружении доброкачественных образований (полипов) их необходимо удалить с целью исключения перехода процесса в злокачественный;
- раз в год проходить КТ почек и поджелудочной железы с контрастированием.
Важную роль в развитии генетических заболеваний играет наследственная предрасположенность. Если вы знаете, что кто-то из ваших родственников страдал онкологическим заболеванием того или иного органа, необходимо регулярно наблюдаться у профильного специалиста.
В 2019 году группа компаний МЕДСИ запустила масштабную просветительскую программу «Онконастороженность», цель которой — совершенствование знаний и навыков врачей первичного звена в вопросах профилактики и раннего выявления онкологических заболеваний. Доказано, что при выявлении на ранней стадии в большинстве случаев (в зависимости от вида рака) они успешно поддаются лечению.
Сайт: https://medsi.ru/
Телефон: 8 (495) 7-800-500
* На правах рекламы
Высокая тeмпeрaтура после химиoтeрaпии — что делать?
Почему после химиотерапии поднимается температура?
Причиной высокой температуры после химиотерапии являются инфекционные осложнения.Большинство противоопухолевых препаратов поражает костный мозг, снижая его способность производить кровяные клетки — лейкоциты, тромбоциты, эритроциты.
Угнетающее действие на кроветворение является самым главным побочным эффектом химиотерапии, и наиболее часто страдают лейкоциты, что приводит к лейкопении и панцитопении.
Главная опасность лейкопении — возможность развития инфекций, которые приводят к тяжелым последствиям. Даже небольшое повышение температуры тела после химиотерапии может указывать на начало лейкопении, особенно при наличии таких симптомов, как озноб, резкая слабость, ухудшение аппетита, головокружение, боли в горле.
Повышение температуры после химиотерапии — что делать?
Тактика лечения повышенной температуры требует дифференцированного подхода. Не занимайтесь самолечением — если после химиотерапии поднялась температура, немедленно обратитесь за помощью к специалисту.Онколог-химиотерапевт установит причину появления температуры после химиотерапии, назначит необходимые анализы и подберет адекватную терапию, включающую:
- Антибактериальные препараты;
- Противогрибковые препараты, если присоединилась грибковая инфекция;
- Колониестимулирующие факторы для стимуляции костного мозга и ускоряющие созревание лейкоцитов.
Благодаря профилактическим мерам мы соблюдаем сроки введения химиопрепаратов и не переносим следующие курсы лечения.
Алгоритм ваших действий при повышении температуры тела после химиотерапии приведен в таблице ниже.
Название |
Диапазон тeмпeрaтуры |
Что делать? |
Сниженная |
ниже 36,00С |
Обратиться к онкологу-химиотерапевту за симптоматической терапией. |
Нормальная |
36,10С -37,00С |
Всё нормально, ничего делать не надо. |
Субфебрильная | 37,10С — 38,00С |
Необходимо провести восстановительную терапию. |
Фебрильная | 38,10С — 39,00С |
1. Сдать клинический анализ крови и обратиться к онкологу-химиотерапевту для проведения инфузионной терапии. 2. Возможно, требуется госпитализация. |
Пиретическая | 39,10С — 41,00С |
Немедленно обратиться к онкологу-химиотерапевту. Необходима госпитализация. |
Гиперпиретическая |
выше 41,10С |
Состояние опасное для жизни. Срочно вызвать скорую помощь. Госпитализация. |
Повышение тeмпeрaтуры тела после химиoтeрaпии может быть связано как с самой химиoтeрaпией, так и с проявлением банальных простудных заболеваний (грипп, ОРВИ, синусит, бронхит, отит) или обострением ваших хронических заболеваний (хронический пиелонефрит, энтерит, бронхит, синусит).
Онкологи назвали основные признаки рака
Онкологи предупредили россиян о тревожных симптомах рака, среди которых — резкая потеря веса, беспричинное повышение температуры тела, волны усталости и сонливости.
Так, кровь в моче и кале может указывать на рак органов мочевыделительной системы или толстой кишки, образования на слизистой во рту и пятна на губах могут говорить о раке полости рта или ротоглотки. Медики отмечают, что особое внимание на эти симптомы стоит обращать курильщикам.
Также врачи указывают на такие симптомы рака, как потеря веса без изменения привычного рациона питания и образа жизни. Беспричинное похудение является одним из симптомов рака поджелудочной железы, легких или желудка, сообщает Лента.ру.
К другим опасным сигналам, которые могут указывать на рак, медики отнесли длительное и беспричинное повышение температуры тела, волны усталости и сонливости, резкие боли внутренних органов и кашель.
При наличии хотя бы одного из перечисленных симптомов рекомендуется незамедлительно обратиться к врачу и пройти ряд профилактических процедур.
По мнению главного онколога Минздрава Андрея Каприна, курение, употребление спиртных напитков и вирус папилломы человека (ВПЧ) являются основными факторами развития рака. Он добавил, что, помимо сигарет и алкоголя, рак также могут вызывать такие химические вещества, как асбест или красители. В некоторых случаях на развитие онкологических заболеваний может повлиять чрезмерное употребление красного мяса.
Как ранее писали «Кубанские новости», британские ученые разработали специальный тест, который поможет женщинам спрогнозировать злокачественные изменения в клетках шейки матки и вовремя провести операцию.
Исследователи из Центра Рака Джона Киммела создали простой кровяной тест, обнаруживающий уникальные фрагменты ДНК раковых клеток, циркулирующие в кровяном потоке.
Онколог назвал малозаметные симптомы рака. В случае с онкологией яичников женщины зачастую не догадываются о болезни из-за ее неочевидных признаков. Так, первыми симптомами заболевания могут быть вздутие живота, постоянные запоры, избыточное чувство сытости после употребления обычной порции пищи, боли в спине.
Врач-терапевт высшей категории Анна Землянухина назвала несколько признаков, которые могут свидетельствовать об онкологи.
Ученые из США и Японии нашли продукт, который поможет защититься от наиболее распространенного среди мужчин онкологического заболевания — рака простаты.
Специалисты сообщили, что употребление грибов три раза в неделю способно на 17% снизить риск развития опасного заболевания.
Онкологи перечислили признаки развития злокачественных опухолей в голове и области шеи.
Чаще всего злокачественные опухоли в голове и шее появляются в носовых пазухах, ротовой полости и в гортани. Согласно статистике, этим видам рака чаще подвержены мужчины, так как они больше увлекаются вредными привычками наподобие курения и употребления алкоголя.
Кроме того, по словам медиков, способствовать развитию рака может плохая гигиена ротовой полости.
Министерство здравоохранения России предложило премировать врачей за выявление онкологических заболеваний у пациентов во время диспансеризации и профосмотров.
АО «ГМСК «ЗАПОЛЯРЬЕ» — Симптомы и признаки рака
У рака, как и у других заболеваний, есть свои признаки и симптомы. Сначала разберемся, что же такое симптом заболевания. Понятие «Симптом» происходит от греческого σύμπτομα – признак. Это проявление какого-либо заболевания, патологического состояния или нарушения какого-либо процесса жизнедеятельности. Симптомы подразделяются на специфические — более характерные для одного заболевания, и неспецифические — сопровождающие целый ряд различных болезней. Для начала мы поговорим об общих симптомах рака, которые характерны для большинства видов опухолей. Рак на ранних стадиях практически не дает никаких симптомов и проявлений, именно поэтому так важна своевременная диагностика и скрининг онкологических заболеваний. На более поздних стадиях рак может приводить к проявлению общих симптомов, таких как беспричинное повышение температуры тела, необъяснимая слабость, повышенная утомляемость, внезапное появление боли, резкое снижение веса.
Общие симптомы рака:
1. Беспричинное повышение температуры тела Один из самых распространенных симптомов рака. На ранних стадиях рака температура появляется при лимфомах, лейкозах и лимфогранулематозе. При солидных опухолях симптом проявляется чаще на поздних стадиях. Температура при раке возникает из-за того, что опухоль вызывает воспалительную реакцию и снижение иммунитета, организм реагирует на это повышением своей температуры.
2. Повышенная слабость и утомляемость Для повышенной усталости и утомляемости при раке существует множество причин. Во-первых, опухолевые клетки выделяют продукты жизнедеятельности в ткани организма, что вызывает постоянную интоксикацию. Во-вторых, снижается иммунитет, что часто приводит к присоединению различных вирусных и респираторных заболеваний. В-третьих, для роста опухоли нужны питательные вещества, которые она «отбирает» у здоровых тканей организма, тем самым лишая полноценного снабжения необходимыми веществами здоровые ткани. Все эти причины приводят к быстрой утомляемости, слабости, потери былой работоспособности, рассеиванию внимания.
3. Необъяснимое появление боли Этот симптом рака может проявляться в случаях, когда опухоль сдавливает или повреждает близлежащие сосуды, нервные окончания и органы. Также при прорастании опухоли через несколько слоев органов может уменьшиться подвижность тканей, и боль будет проявляться только в движении.
4. Необъяснимая потеря веса Чаще всего может говорить о поздней стадии рака. Для этого симптома рака есть несколько причин:
а. Опухоль на поздней стадии больших размеров и часто имеет отдаленные метастазы. Опухолевые клетки в отличие от здоровых клеток организма усиленно питаются, а так как опухоль большая, то и питательных веществ ей нужно много. Берет она их из общих запасов организма, тем самым лишая здоровые клетки необходимого количества питательных веществ.
б. Интоксикация организма, из-за чего у человека пропадает аппетит, что тоже приводит к потере веса.
5. Изменения кожных покровов Сюда входит возникновение землистой окраски у кожи, появление желтушности, зуда. Это все проявления внутренних нарушений в организме, которые может вызвать онкологический процесс.
6. Увеличение лимфатических узлов Может говорить о наличии воспаления, либо опухолевого поражения лимфатического узла, или близко находящегося к нему органа.
7. Психологическая симптоматика Раздражительность, плаксивость, снижение внимания, необъяснимые головокружения и головные боли могут говорить об интоксикации или опухолевом поражении головного мозга.
Специфические симптомы рака
Теперь рассмотрим симптомы рака, которые характерны для той или иной формы злокачественных опухолей. Все перечисленные симптомы со 100%-ной гарантией не говорят в пользу онкологического заболевания, так как могут встречаться при других заболеваниях. Тем не менее, если вы обнаружили у себя описанные симптомы, проконсультируйтесь с врачом для назначения необходимого обследования.
1. Появление долго незаживающей раны или язвы Чаще всего может быть проявлением рака кожи, меланомы, кожных метастазов. Может локализоваться как на кожных, так и на слизистых покровах тела. Если вы обнаружили у себя на коже ранку, не заживающую в течение 2-3 недель, обязательно проконсультируйтесь с онкодерматологом.
2. Увеличение в размерах или потемнение невусов и родимых пятен Может быть признаком меланомы. Чаще всего проявляется увеличением родинки в размерах, приобретение неправильной формы с неровными краями, изменением цвета. Внимательно осматривайте кожные покровы, особенно если вы любите загорать и посещать солярий.
3. Сухой кашель, осиплость голоса Непрекращающийся кашель может быть признаком рака легкого. Если при кашле выделяется мокрота, а в ней есть вкрапления крови — скорее речь идет о поздней стадии заболевания. Осиплость голоса — возможный признак рака гортани или щитовидной железы, либо рака легкого с поражением голосовых нервов.
4. Затруднение при глотании, рвота после приема пищи Эти симптомы характерны для рака пищевода, рака желудка, рака поджелудочной железы, верхних отделов кишечника. Дело в том, что наш пищеварительный тракт можно сравнить с длинной полой трубкой. Когда опухоль начинает расти, она перекрывает просвет полого органа, проще говоря, появляется «пробка», которая не дает пищи пройти далее по пищеварительному тракту, поэтому начинается рвота, чаще всего непереваренной пищей.
5. Уплотнение тканей, появления втяжений кожи, апельсиновой корки Некоторые виды опухолей располагаются неглубоко в тканях и могут проявиться в виде уплотнения мягких тканей. Это характерно для рака молочной железы, сарком, опухолей кожи. Внимательно осматривайте себя и при необходимости обращайтесь к врачу.
6. Частые запоры, темный цвет стула Эти симптомы характерны для рака кишечника. Запоры говорят о закрытии просвета кишечника опухолью, а темный цвет стула — о кровотечении вследствие травматизации опухоли каловыми массами.
7. Частые затрудненные мочеиспускания, примесь крови в моче Наблюдаются при раке мочевого пузыря и раке предстательной железы. При наличии таких симптомов необходимо проконсультироваться с онкоурологом.
8. Выделения из влагалища — этот симптом характерен для рака шейки матки, рака тела матки, а также различных атипичных процессов. Необходимо немедленно проконсультироваться с гинекологом.
9. Увеличение лимфатических узлов Характерно для множества онкологических заболеваний, требует детального обследования и диагностики.
10. Повышение уровня онкомаркеров. Если при обследовании в вашем анализе оказались повышенные показатели онкомаркеров, не торопитесь с выводами, так как анализ на онкомаркеры — не 100% диагностический метод, и за повышенным показателем может скрываться обычный воспалительный процесс. Если у вас повышен показатель онкомаркера, обратитесь к онкологу, он направит вас на необходимое в вашем случае обследование. В этом разделе были приведены самые распространенные симптомы и признаки рака, но их великое множество, поэтому при появлении нехарактерных и настораживающих симптомов, немедленно обращайтесь за консультацией к врачу.
Диагностика рака — это все исследования и действия, направленные на установление или уточнение онкологического диагноза. Если у человека появились симптомы или признаки рака, и он пошел на обследование, либо он проходил плановый проф.осмотр и доктору не понравился какой-либо из анализов, его отправляют на дообследование для установки диагноза, либо для уточнения стадии, наличия отдаленных метастазов. Для того, чтобы окончательно верифицировать диагноз, лечащий врач назначает пациенту ряд обследований, среди которых обычно присутствуют рентгенография, эндоскопия, компьютерная или магнитно-резонансная томография, анализы крови, различные медицинские тесты, биопсия. В каждом конкретном случае онколог назначает определенные виды исследований, которые будут обладать максимальной информативностью. Каждый должен знать, что диагноз «рак» нельзя поставить без гистологического подтверждения.
Лечение рака молочной железы в Москве
Если у вас изменилась форма молочной железы, в ней прощупывается плотное образование или из соска появились выделения, необходима срочная консультация врача-маммолога. В медицинском центре French Clinic помогут максимально быстро пройти обследование, чтобы исключить онкологию.
Мы практикуем современные консервативные и хирургические методы лечения злокачественных опухолей груди, помогаем остановить болезнь и сохранить здоровые ткани. При своевременной диагностике и лечении на ранних стадиях можно полностью побороть заболевание.
Как распознать рак и когда нужна помощь врача
Кроме уплотнения и изменения формы молочной железы, выделений из соска, на онкологию могут указывать следующие признаки:
- втяжение кожи на груди;
- припухлость соска и его втяжение внутрь;
- увеличение и болезненность лимфоузлов со стороны изменившейся молочной железы;
- а также субфебрильная температура тела (около 37 градусов).
Чем раньше врач обнаружит заболевание, тем выше прогноз выздоровления. На ранних стадиях шансы на благополучное лечение больше 90%, и можно обойтись без радикальных хирургических вмешательств. Поэтому, если у вас появились перечисленные симптомы, обратитесь к специалисту как можно скорее.
Диагностикой и лечением заболеваний молочных желез занимается онколог.
В нашей клинике используются самые современные методы обследования и терапии. При подозрении на рак груди нужно сделать:
- маммографию — рентгеновское исследование молочных желез;
- УЗИ и эластографию — диагностику состояния желез, определение эластичности тканей и выявление злокачественных новообразований;
- МРТ молочных желез с внутривенным контрастированием;
- биопсию — анализ измененных тканей, который позволяет обнаружить раковые клетки;
- анализы крови на онкомаркеры, гормоны и другие показатели.
Запишитесь на консультацию к грамотному маммологу
Сдать все анализы и пройти современную диагностику можно сразу в нашей клинике. Кабинет диагностики оснащен передовым европейским оборудованием, которое обеспечивает максимальную точность результата.
Оставьте свой номер телефона.
Вам перезвонит администратор клиники.
Как мы лечим заболевание
Лечением рака молочной железы в медицинском центре French Clinic занимается врач-онколог, хирург с более чем восьмилетним стажем успешной работы. Мы специализируемся на комплексной системной противоопухолевой терапии, практикуем современные хирургические методики.
В зависимости от стадии врач подберет вам индивидуальное лечение. Стадии рака груди:
- I — опухоль до 2 см в наибольшем измерении, метастазов в окружающие ткани нет;
- IIА — опухоль до 5 см в наибольшем измерении, но метастазов нет;
или первичная опухоль не определяется, но есть метастазы в смещаемых подмышечных лимфатических узлах на стороне поражения;
или опухоль до 2 см в наибольшем измерении, и есть метастазы в смещаемых подмышечных лимфатических узлах на стороне поражения;
- IIВ — опухоль до 5 см в наибольшем измерении, есть метастазы в смещаемых подмышечных лимфатических узлах;
или опухоль более 5 см в наибольшем измерении, но метастазов в лимфоузлы нет;
- IIIА — диаметр злокачественного новообразования превышает 5 сантиметров, опухоль метастазирует;
- IIIВ — опухоль распространяется на грудную стенку, поражает кожу, вызывая ее отек или изъязвление;
- IIIС — метастазы появляются в надключичных, подключичных и внутренних лимфоузлах молочной железы;
- IV — кроме перечисленных выше признаков появляются отдаленные метастазы в другие органы.
На I и II стадиях эффективны щадящие органосохраняющие методики. Хирург аккуратно и точно удаляет пораженные ткани, не затрагивая здоровых. Форма и размер молочной железы не изменяются. Но не всегда нужно начинать лечение с операции. В ряде случаев, в зависимости от рецептурного статуса опухоли, показано проведение лекарственного лечения на первом этапе.
На III и IV стадиях иногда требуется мастэктомия — удаление молочной железы. Для восстановления формы и объема груди у нас используют эндопротезы. Лечение проходит комплексно, в современном стационаре, и включает системную поддерживающую терапию с использованием эффективных европейских препаратов.
Не откладывайте диагностику и лечение! Запишитесь в наш медицинский центр на консультацию, и мы окажем всю возможную помощь.
Популярные вопросы
1. Можно ли установить имплант, если мне провели мастэктомию два года назад? Анализы хорошие.
Да, при полном выздоровлении проводится реконструктивная пластика молочных желез с помощью эндопротезов. Пластические хирурги нашего центра помогут добиться максимально возможного эстетического результата.
2. Можно забеременеть после лечения онкологии?
Беременность после рака груди возможна, но планирование зачатия нужно согласовать со своим лечащим врачом и гинекологом или репродуктологом. Если для противоопухолевой терапии вам назначили химию гормональные препараты, нужно сначала полностью пройти курс.
3. Как после операции на второй стадии избежать рецидива болезни?
Необходимо регулярно проходить осмотр у онколога и проходить контрольные обследования. Вести здоровый образ жизни и соблюдать рекомендации врача.
лихорадка
Leer esta página en español
Если у вас жар, значит, температура вашего тела выше нормальной, примерно 98,6 градусов по Фаренгейту. Лихорадка — это не болезнь, а сигнал о том, что ваше тело с чем-то борется, обычно с инфекцией.
Когда у вас жар, вы можете чувствовать тепло, усталость или холод. Другие симптомы могут включать:
- головная боль
- ломота в теле
- кожные высыпания
- потливость
- озноб
- кашель или одышка
- Боль в животе
- жжение или боль при мочеиспускании
- боль в горле
- обезвоживание
- отсутствие аппетита
- слабость
Повышенная температура доставляет дискомфорт, но обычно не опасна, если температура не превышает 103 градуса.Это может быть признаком тяжелой инфекции.
Некоторые методы лечения рака груди могут вызвать лихорадку:
Некоторые обезболивающие, такие как ибупрофен и морфин, также могут вызывать лихорадку.
Если вы проходите курс химиотерапии, вы более восприимчивы к инфекциям, потому что количество лейкоцитов у вас ниже нормы. (Лейкоциты — это клетки, которые помогают бороться с инфекцией.) Было показано, что герцептин еще больше снижает количество лейкоцитов у некоторых женщин, получающих и герцептин, и химиотерапию.
Управление лихорадкой
Если у вас жар, обратитесь к врачу. Важно выяснить, что вызывает жар, и лечить любую инфекцию. Также доступны лекарства для снижения температуры.
Если ваша температура составляет 103 градуса или выше, или если у вас температура держится более 3 дней, немедленно обратитесь к врачу. У вас может быть серьезная инфекция, которая может быть очень опасной.
Другие советы по контролю температуры:
- Измеряйте температуру каждые 2-3 часа. и записывайте показания.
- Пейте и ешьте много жидкости: вода, сок, фруктовое мороженое, желатин, суп и травяной чай — это хорошие вещи, которые стоит попробовать.
- Больше отдыхайте.
- Прикройтесь в соответствии с ощущениями вашего тела. Если вам холодно или вас озноб, используйте одеяло. Если вам слишком жарко, используйте только простыню.
- Приложите ко лбу холодный компресс. Если вам очень жарко.Вы также можете обтереть себя прохладной водой.
Эта статья была полезной? Да / Нет Эта статья была полезной?
Последнее изменение 18 декабря 2020 г., 8:57
Тепловой анализ модели раковой груди
Int Mech Eng Congress Expo. Авторская рукопись; доступно в PMC 2014 16 октября.
Опубликован в окончательной редакции как:
PMCID: PMC4199207
NIHMSID: NIHMS468671
Арджун Чанмугам
Департамент неотложной медицины Медицинский факультет Университета Джонса Хопкинса2
03, MD, США
машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, СШАЦила Херман
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Арджун Чанмугам, Департамент неотложной медицины Школа медицины Университета Джонса Хопкинса Балтимор, Мэриленд , СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ;
См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.Abstract
Рак груди — одно из самых распространенных и опасных онкологических заболеваний. Подповерхностные очаги рака груди выделяют больше тепла и имеют повышенное кровоснабжение по сравнению со здоровой тканью, и это повышение температуры отражается на температуре поверхности кожи. Повышение температуры на поверхности кожи, вызванное злокачественным поражением, можно измерить неинвазивным способом с помощью инфракрасной термографии, которая может использоваться в качестве диагностического инструмента для выявления наличия поражения. Однако его диагностические возможности ограничены, если интерпретация изображений основана на качественных принципах.В этом исследовании мы представляем количественный термический анализ рака груди с использованием трехмерной вычислительной модели груди. Для проведения анализа использовалась программа COMSOL FEM. Было проанализировано влияние различных параметров (размер опухоли, расположение, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови) на распределение температуры поверхности (которое можно измерить с помощью инфракрасной термографии). Были определены ключевые определяющие характеристики профиля температуры поверхности, которые можно использовать для оценки размера и местоположения опухоли на основе данных (измеренных) температуры поверхности.Кроме того, мы использовали процесс динамического охлаждения для анализа распределения температуры поверхности во время охлаждения и восстановления тепла как функции времени. В этом исследовании оценивается влияние температуры охлаждения на усиление разницы температур между нормальной тканью и раковыми поражениями. Это исследование демонстрирует, что количественная оценка распределения температуры с помощью компьютерного моделирования в сочетании с термографической визуализацией и динамическим охлаждением может быть важным инструментом в раннем обнаружении рака груди.
1. ВВЕДЕНИЕ
В США и Европе рак груди является наиболее часто диагностируемой формой рака у женщин [1]. В 2008 году уровень заболеваемости составил 1,4 миллиона случаев, а смертность во всем мире — 500 000 [2]. Ожидается, что в 2012 г. в США будет зарегистрировано 200 000 новых случаев заболевания [3]. Рак груди хорошо поддается лечению, если он диагностирован на ранней стадии [4]. Самым широко используемым инструментом для обнаружения рака молочной железы является маммография, но она имеет некоторые существенные ограничения, включая радиационное облучение, стоимость, дискомфорт пациента и, что более важно, высокий уровень ложных срабатываний.В качестве альтернативы также можно обнаружить раковые образования с помощью тепловизора, метода, который неинвазивен и более удобен для пациента.
Хотя термография существует с конца 1950-х годов, механизмы теплопередачи между пораженной и нативной тканью и различия между ними еще предстоит хорошо описать. Предыдущие исследования показали, что опухоли выделяют больше тепла, чем здоровые ткани, и это изменение температуры можно определить с помощью тепловизора [5,6].Несмотря на технический прогресс, достигнутый с помощью инфракрасного изображения, термографическое изображение в значительной степени остается качественным по своей природе [6], что ограничивает его полезность.
Недавно исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы связать распределение температуры поверхности с размером опухоли и локализацией рака груди [7-12]. Осман и Афифи (7,8) были одними из первых, кто использовал полусферическую модель с различными слоями ткани одинаковой толщины. Позже Судхарсан и Нг [10,11] использовали модели, которые адекватно отображали анатомию груди.Jiang et al (12) включили упругую деформацию в свое моделирование.
Митал и Пидапарти [13] и Митра и Баладжи [14] использовали эволюционные алогритмы и нейронные сети соответственно для прогнозирования размера и местоположения опухоли с помощью термограмм груди. В их анализе скорость метаболического тепловыделения варьировалась в зависимости от диаметра опухоли, в то время как скорость перфурии крови опухоли оставалась постоянной.
В этом исследовании мы представляем вычислительную модель и количественный анализ, чтобы обеспечить более точное описание тепловых характеристик поражений рака груди, включая зависимость распределения температуры от размера, формы и глубины поражения.В частности, мы использовали параметрический анализ молочной железы, чтобы получить набор функций, которые можно использовать для прогнозирования местоположения и размера поражения раком молочной железы на основе измерений температуры поверхности, что важно в диагностических приложениях. Чтобы улучшить процедуру получения теплового изображения и обеспечить воспроизводимость и точность процедуры визуализации, при анализе применялась охлаждающая нагрузка, чтобы улучшить тепловую видимость и позволить значимые измерения физических и теплофизических характеристик поражения.Эта работа должна предоставить врачам более точный, неинвазивный и экономичный инструмент для ранней диагностики одного из наиболее распространенных и опасных видов рака.
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Грудь человека представляет собой многослойную структуру, состоящую из слоев эпидермиса, папиллярной дермы, ретикулярной дермы, жира, железы и мышц, как показано на. Размеры этих слоев приведены в. Для исследования рака на ранней стадии диаметр опухоли не превышал 20 мм [16].
a) СХЕМА груди с тканевыми слоями, используемая в вычислительной модели
(b) генерируемая вычислительная сетка
ТАБЛИЦА 1
ТЕРМОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Дерма [15] | Ретикулярная Дерма [15] | ||||||
h (мм) | 0.1 | 0,7 | 0,8 | ||||
k (Вт / м · К) | 0,235 | 0,445 | 0,445 | ||||
ρ (кг / м 3 1200 | 90151200 | ||||||
c (Дж / кг · К) | 3589 | 3300 | 3300 | ||||
Q (Вт / м 3 ) | 0 | 368,1 | ω b (м 3 / с / м 3 ) | 0 | 0.0002 | 0,0013 |
Жир | Железа | Мышца | Опухоль | |
---|---|---|---|---|
h | 9015 9015 9015 15 [10]— | |||
k (Вт / м · К) | 0,21 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] |
ρ (кг / м 3 ) | 930 [18] | 1050 [18] | 1100 [18] | 1050 [18] |
c (Дж / кг · К) | 2770 [18 ] | 3770 [18] | 3800 [15] | 3852 [15] |
Q (Вт / м 3 ) | 400 [11] | 700 [11] | 700 [ 11] | 5000 [12] |
Грудь была смоделирована как полусфера со слоями, показанными на.Уравнение биотепла Пеннеса [17] использовалось для моделирования теплопередачи в ткани груди. Уравнение биотоплива Пеннеса для слоя n th определяется выражением
ρncn∂T∂t = kn∇2T + ρbcbωb (Tb − Tn) + Qn
(1)
где ρ b , c b , T b и ω b представляют плотность, удельную теплоемкость крови, артериальную температуру и скорость перфузии крови соответственно. Плотность свойств ткани, удельная теплоемкость, температура, теплопроводность и выделение метаболического тепла даются формулами ρ , c , T , k и Q .Эти свойства перечислены в. Скорость перфузии крови (ω b ) для жира, железы, мышц и опухоли принята равной 0,0002 м 3 / с / м 3 , 0,0006 м 3 / с / м 3 , 0,0009 м 3 / с / м 3 и 0,012 м 3 / с / м 3 соответственно. Эти значения близки к значениям, используемым Нг и Судхарсаном [11].
Тепловой поток и непрерывность температуры на границе слоев ткани описываются уравнениями
kn∂Tn∂η = kn + 1∂Tn + 1∂η
(2)
соответственно.В уравнении. (2). η — направление, перпендикулярное поверхности. Предполагается, что нижняя часть мышечного слоя имеет внутреннюю температуру тела.
В связи с осесимметричным характером задачи с поражением, симметричным относительно оси, левая граница (ось) описывается граничным условием симметрии
На поверхности кожи используется конвективное граничное условие
−k∂T∂η = h (Ts − T∞)
(6)
где: k = 0,235 Вт · м −1 K −1 , h = 10 Вт · м −2 K −1 , T ∞ = 21 ° C
В переходном анализе поверхность охлаждается с использованием постоянной граничное условие температуры (Ур.(7).)
T ( t ) = T охлаждение 0 < t < t охлаждение
(7)
Коммерческое программное обеспечение COMSOL Multiphysics v 4.2 (2011) [19] использовалась для решения этих уравнений. Сетка, созданная в COMSOL, отображается в формате. Сетка более тонкая для тонких слоев (эпидермиса, папиллярной дермы и ретикулярной дермы) по сравнению с другими слоями.
Чтобы гарантировать независимость сетки, мы отслеживали температуру точки на оси, расположенной на поверхности, и среднюю температуру поверхности.Точки сетки варьировались от 5000 до 29000, а разница температур составляла менее 0,1%. Чтобы гарантировать, что переходный анализ не зависит от временного шага, температура поверхности на оси отслеживалась. Изменение температуры составляло менее 0,1% при изменении шага по времени от 0,1 до 2 секунд. Следовательно, использовалась сетка с 7800 точками сетки и шагом по времени 1 с (шаг по времени составлял 0,1 с для начальных 10 с).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В этом разделе представлены и обсуждаются результаты компьютерного моделирования.Анализ разделен на две части: установившееся состояние и переходное состояние. В стационарном анализе изучается влияние размера и расположения опухоли на температуру поверхности. На основе этого анализа были определены две ключевые особенности, которые можно использовать для прогнозирования характеристик опухоли. Кроме того, проводится параметрическое исследование для изучения влияния скорости перфузии крови и скорости метаболического тепловыделения опухоли на температуру поверхности. Затем модель сравнивается с экспериментальными данными.Вторая часть этого раздела посвящена анализу переходных процессов и распространению охлаждающего эффекта на ткань. Проанализировано влияние времени охлаждения и температуры охлаждения на тепловой контраст на поверхности кожи, полученный на этапе восстановления.
3.1 Анализ устойчивого состояния
показывает изотермы поперечного сечения нормальной груди в устойчивом состоянии. Температура снижается через ткань по направлению к поверхности кожи. Изотермы рака молочной железы показаны на.Около опухоли изотермы искажаются и указывают на то, что опухоль имеет более высокую температуру по сравнению с нормальной тканью. Это повышение температуры также заметно на поверхности кожи.
a) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ ГРУДИ
(b) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
3.1.1 Влияние размера и глубины опухоли
Температура поверхности T по окружности груди отображается в. Профили температуры поверхности для различных размеров (r, радиус опухоли) и местоположения опухоли (d, глубина под поверхностью кожи) строятся вместе с профилем температуры для нормального случая.Результаты показывают, что температура увеличивается в диапазоне от 0,1 ° C до 0,8 ° C, и это повышение можно точно измерить с помощью современных инфракрасных камер. Разница в температуре, ΔT, между раковым и нормальным (без поражения) случаем (нижняя синяя линия) наносится на график для анализа эффекта опухоли. Как и ожидалось, для осесимметричной опухоли максимальное повышение температуры ΔT max обнаруживается на оси. При фиксированном радиусе опухоли 5 мм максимальная разница температур увеличилась с 0.От 08 ° C до 0,58 ° C по мере уменьшения глубины опухоли с 20 мм до 10 мм. Точно так же для фиксированной глубины 15 мм максимальная разница температур увеличилась с 0,03 ° C до 0,50 ° C по мере увеличения радиуса опухоли с 2,5 мм до 7,5 мм. Все остальные свойства остались прежними.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ РАДИУСА ОПУХОЛИ r И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ РАДИУС r И ГЛУБИНА ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
Показана зависимость размера опухоли от максимальной разницы температур в зависимости от размера и глубины опухоли.Результат согласуется с наблюдением Амри и др. [17] о том, что наличие опухоли всегда сопровождается повышением температуры поверхности. Повышение температуры может быть очень небольшим, но оно всегда присутствует даже при очень маленькой опухоли. Из этого видно, что по мере увеличения размера опухоли для фиксированной глубины и уменьшения глубины опухоли для фиксированного диаметра максимальная разница температур увеличивается.
МАКСИМАЛЬНАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
Согласно аналогичному анализу, проведенному Amri et al.[17] и Jiang et al. [12], они получили незначительное изменение максимальной разницы температур при изменении размера опухоли. В своем анализе они использовали уравнение
Q = C ∕ (468,6 ln 200 r + 50)
(8)
рассчитать метаболическое тепловыделение из диаметра опухоли. Согласно этому выражению, метаболическое тепловыделение уменьшается с увеличением размера. Из-за этого уменьшения эффект увеличения размера опухоли противодействует уменьшению скорости метаболического тепловыделения, и, следовательно, не происходит значительного изменения максимальной температуры поверхности при изменении размера опухоли.Следовательно, несоответствие между полученным здесь результатом и приведенным в литературе связано с различиями в скорости метаболического тепловыделения. Чтобы провести всесторонний анализ, мы не предполагаем, что скорость метаболического тепловыделения связана с диаметром опухоли. Мы рассматриваем это как независимый параметр, который больше соответствует реальной жизненной ситуации: как большие, так и маленькие опухоли могут быть агрессивными и иметь большую скорость метаболического тепловыделения, и наоборот.
Хотя этот результат полезен для понимания поведения максимального повышения температуры при изменении глубины и размера опухоли, сам по себе этот результат не может быть использован для оценки местоположения и размера опухоли.Анализ показывает, что одно и то же максимальное повышение температуры может наблюдаться для различных комбинаций глубины и размера опухоли.
Результаты показывают, что наклон кривой разности температур увеличивается (становится более крутым) с уменьшением глубины опухоли. Здесь «длина половинной разницы температур» (L T ) используется в качестве меры этого наклона. Он определяется как расстояние от оси по окружности, на котором разница температур падает до половины своего максимального значения.По мере увеличения наклона температурного профиля соответствующее значение L T уменьшается. показывает изменение разницы половинной температуры в зависимости от размера и глубины опухоли, и результаты показывают, что L T уменьшается с уменьшением глубины и радиуса. Когда L T используется вместе с максимальной разницей температур, можно оценить местоположение и размер опухоли. Размер и глубина опухоли — единственные переменные в этом анализе, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови оставались постоянными.
ПОЛОВИННАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУРЫ (ИЗМЕРЕНИЕ НАКЛОНА) КАК ФУНКЦИЯ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
3.1.2 Внеосевые опухоли
В предыдущем анализе мы в основном рассматривали опухоли, симметричные относительно оси. В этом разделе внеосевые опухоли анализируются путем изменения полярного угла опухоли. Вычислительная модель трехмерна. показывает распределение температуры поверхности для опухолей с полярными углами 0 °, 30 ° и 60 °. Видно, что область с максимальной температурой удаляется от центра с увеличением полярного угла опухоли.Более отчетливо это видно на рисунке, где показана температура по окружности для различных положений опухоли. Полярный угол места максимальной температуры равен таковому у опухоли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ С ПОЛЯРНЫМИ УГЛАМИ (a) 0 ° (b) 30 ° (c) 60 °
ПОВЕРХНОСТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПО ОКРУЖНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ ВНЕОСИ
3.1.3 Влияние параметров крови
Скорость перфузии и метаболическое тепловыделение на разнице температур поверхности (повышение температуры поверхности из-за наличия опухоли) анализировались в.С увеличением скорости перфузии крови и метаболического тепловыделения разница температур увеличивается. Когда скорость перфузии крови увеличивается в четыре раза, с 0,006 с -1 до 0,024 с -1 , разница температур на оси увеличивается с 0,4 ° C до 0,8 ° C. Когда скорость метаболического тепловыделения увеличивается в четыре раза с 2500 Вт / м 3 до 10000 Вт / м 3 , разница температур увеличивается на 0,05 ° C. Можно видеть, что скорость перфузии крови имеет гораздо большее влияние на распределение температуры поверхности, чем скорость метаболического тепловыделения.Можно также сделать вывод, что температура поверхности более чувствительна к изменениям скорости перфузии крови, чем к скорости метаболического тепловыделения.
ВАРИАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ СКОРОСТИ ПЕРФУЗИИ КРОВИ И СКОРОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ
3.1.4 Сравнение с экспериментальными данными
Модель сравнивается с экспериментальными данными, полученными Gautherie [20]. В этом сравнении теплофизические свойства, геометрия и граничные условия были взяты из Митры и Баладжи [14].Здесь грудь моделируется в виде полусферы радиусом 90 мм, с опухолью диаметром 23 мм на глубине 20 мм. Коэффициент теплопередачи был принят равным 5 Вт / м 2 , и нижняя часть груди подвергалась граничному условию постоянной температуры (внутренней температуры тела). показывает сравнение результатов расчетов, полученных с помощью COMSOL, и экспериментальных данных. Хотя есть некоторые различия в количественном отношении, есть удовлетворительное качественное совпадение.
СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
3.2 Анализ переходных процессов
В этом разделе анализируется влияние приложения охлаждающей нагрузки, также называемой термостимуляцией, и последующей фазы восстановления (тепловой отклик при снятии охлаждающей нагрузки). Исследуются факторы, влияющие на величину теплового контраста во время фазы восстановления.
3.3.1 Фаза охлаждения
. показывает профиль осевой температуры во время фазы охлаждения. Для охлаждения применяется граничное условие постоянной температуры, поэтому во время охлаждения температура на поверхности составляет 14 ° C.С течением времени температура под поверхностью уменьшается с увеличением времени охлаждения. Для оценки степени охлаждения глубина проникновения охлаждения была определена как максимальное расстояние от поверхности, для которого падение температуры составляет более 0,3 ° C. показывает изменение глубины проникновения охлаждения во времени. Как и ожидалось, глубина охлаждения увеличивается с увеличением времени охлаждения.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПРОФИЛЬ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ГЛУБИНА ОХЛАЖДЕНИЯ VS.ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
3.3.2 Фаза рекуперации тепла
Профиль осевой температуры
После снятия охлаждающей нагрузки температура постепенно увеличивается и со временем достигает устойчивого состояния. . показывает, как изменяется осевая температура после снятия охлаждающей нагрузки. Видно, что с течением времени температурный профиль приближается к установившемуся состоянию (без охлаждающей нагрузки). После снятия охлаждающей нагрузки температура ткани постепенно повышается.Когда сравниваются профили температуры сразу после прекращения охлаждения и спустя 50 секунд, видно, что температура области, которая находится в пределах 3 мм от поверхности (слева от точки A), испытывает снижение температуры, тогда как более глубокие регионы все еще охлаждаются. Точно так же при сравнении профилей температуры через 50 секунд и 200 секунд область глубиной более 6 мм все еще охлаждается. Таким образом, можно сделать вывод, что между снятием охлаждающей нагрузки и повышением температуры в ткани существует временной лаг, и, таким образом, глубина охлаждения продолжает увеличиваться даже после снятия охлаждающей нагрузки.
ПРОФИЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ 60 С ОХЛАЖДЕНИЯ
Профиль восстановления
На графике температура поверхности непосредственно над опухолью (на оси) отображается как функция времени во время фазы теплового восстановления для нормальных и злокачественных опухолей. кейс. Следует отметить, что температура на графике берется из места с максимальным повышением температуры. Разница между двумя профилями указана на правой оси. Во время охлаждения применялась постоянная температура 14 ° C, поэтому кривая восстановления начинается с 14 ° C для обоих случаев.Можно видеть, что разница между двумя профилями температуры достигает максимума 0,9 ° C через 10 минут, и это время будет обозначаться как «время пика» (t p ). Разница постепенно стабилизируется до 0,6 ° C, что является разницей температуры в установившемся режиме. Видно, что температурный контраст увеличивается на 0,3 ° C из-за приложения охлаждающей нагрузки.
ВЛИЯНИЕ ОПУХОЛИ НА РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУРЫ VS. ВРЕМЕННЫЙ ГРАФИК ВО ВРЕМЯ ФАЗЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Влияние охлаждающей нагрузки
В этом разделе анализируется влияние охлаждающей нагрузки на профиль рекуперации тепла.Рассмотрены два метода охлаждения: охлаждение при постоянной температуре и конвективное охлаждение. Когда время охлаждения для охлаждения с постоянной температурой увеличивается с 10 секунд до 80 секунд, максимальная разница температур во время восстановления, Δ T max, восстановление , увеличивается с 0,7 ° C до 0,9 ° C (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая охлаждения с постоянной температурой, максимальная разница температур увеличивается с 0,75 ° C до 0,9 ° C (). Для режима конвективного охлаждения максимальная разница температур увеличилась с 0.От 60 ° C до 0,65 ° C при увеличении времени охлаждения с 30 до 120 секунд (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая конвективного охлаждения, максимальная разница температур увеличивается с 0,60 ° C до 0,62 ° C (). Увеличение максимальной разницы температур больше для охлаждения с постоянной температурой по сравнению с конвективным охлаждением.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
3.3 Ключевые особенности для прогнозирования размера и местоположения опухоли
Как упоминалось в разделе 3.2.1, существуют две ключевые особенности профиля температуры поверхности, имеющие отношение к прогнозированию свойств поражения: максимальная разница температур и длина половинной разницы температур. Используя эти две функции, можно оценить расположение и размер опухоли. Следует отметить, что скорость перфузии крови и скорость метаболического тепловыделения являются известными величинами в анализе. Далее рассматривался только осесимметричный случай.
Было также замечено, что для опухолей вне оси полярный угол опухоли может быть определен с использованием профиля температуры поверхности. Используя это наблюдение и вышеупомянутые особенности, можно расширить этот анализ на общий случай внеосевых опухолей.
4. ВЫВОДЫ
В данной работе была представлена трехмерная модель груди, которая была решена для распределения температуры в различных условиях с помощью COMSOL. Было проанализировано распределение температуры поверхности для различных размеров и местоположений осесимметричных опухолей.Затем было проанализировано поведение внеосевых опухолей, и было показано, что полярное расположение опухоли можно предсказать, используя профиль температуры поверхности. Параметрический анализ в условиях устойчивого состояния предсказывает, что изменение профиля температуры поверхности из-за метаболического тепловыделения незначительно по сравнению со скоростью перфузии крови.
Анализ переходных процессов показал, что глубина охлаждения увеличивается даже после снятия охлаждающей нагрузки. Было проанализировано влияние охлаждающей нагрузки на профиль восстановления, и было обнаружено, что по мере увеличения времени охлаждения и снижения температуры охлаждения наибольшая разница температур увеличивается как для охлаждения с постоянной температурой, так и для конвективного охлаждения.Охлаждение при постоянной температуре намного эффективнее конвективного охлаждения.
На основе анализа устойчивого состояния две ключевые характеристики, максимальная разница температур и длина половины разницы температур, были определены как данные, позволяющие оценить местоположение и размер опухоли по распределению температуры поверхности. В этом анализе предполагалось, что метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови являются известными величинами. Хотя анализ проводился для осесимметричного случая, его можно распространить на внеосевые опухоли на основании наблюдения, что полярный угол опухоли можно оценить с помощью распределения температуры поверхности.
Информация для авторов
Арджун Чанмугам, Отделение неотложной медицины Медицинская школа Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Раджив Хатвар, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Сила Херман, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
5. ССЫЛКИ
[1] Варго-Гогола Т., Розен Дж. М.. Моделирование рака груди: один размер не подходит всем.Обзоры природы. 2007. 7 (9): 659–672. [PubMed] [Google Scholar] [4] Ng EY-K. Обзор термографии как многообещающего метода неинвазивного обнаружения опухолей молочной железы. Международный журнал термических наук. 2009. 48 (5): 849–859. [Google Scholar] [5] Лоусон Р. Влияние температуры поверхности на диагностику рака груди. Журнал Канадской медицинской ассоциации. 1956. 75 (4): 309–311. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] [6] Кеннеди Д.А., Ли Т., Сили Д. Сравнительный обзор термографии как метода скрининга рака груди.Интегративные методы лечения рака. 2009. 8 (1): 9–16. [PubMed] [Google Scholar] [7] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди нормальной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1984. 106 (2): 123–130. [PubMed] [Google Scholar] [8] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди злокачественной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1988. 110 (4): 269–276. [PubMed] [Google Scholar] [9] Судхарсан Н.М., Нг Э.Й., Тех SL. Распределение температуры поверхности груди с опухолью и без нее. Компьютерные методы в биомеханике и биомедицинской инженерии.1999. 2 (3): 187–199. [PubMed] [Google Scholar] [10] Судхарсан Н.М., Нг ЭЙ. Параметрическая оптимизация для идентификации опухолей: уравнение биологического нагрева с использованием дисперсионного анализа и метода Тагучи. Труды Института инженеров-механиков. Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2000. 214 (5): 505–512. [PubMed] [Google Scholar] [11] Ng EY, Sudharsan NM. Улучшенное трехмерное прямое численное моделирование и термический анализ женской груди с опухолью. Труды института инженеров-механиков.Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2001. 215 (1): 25–37. [PubMed] [Google Scholar] [12] Цзян Л., Чжан В., Лоу М.Х. Моделирование статической и динамической термографии груди человека при упругой деформации. Физика в медицине и биологии. 2011. 56 (1): 187–202. [PubMed] [Google Scholar] [13] Миттал М., Пидапарти Р.М. Моделирование и оценка параметров опухоли груди с использованием эволюционных алгоритмов. Моделирование и имитационное моделирование в инженерии. 2008; 2008 (2): 756436–756441. [Google Scholar] [14] Митра С., Баладжи К.Оценка параметров опухоли по термограмме груди с помощью нейронной сети. Международный журнал тепломассообмена. 2010. 53 (21-22): 4714–4727. [Google Scholar] [15] Цетингул М.П., Герман К. Модель теплопередачи тканей кожи для обнаружения повреждений: анализ чувствительности. Физика в медицине и биологии. 2010. 55 (19): 5933–5951. [PubMed] [Google Scholar] [16] Хаммер С., Фаннинг А., Кроу Дж. Обзор стадийности рака груди и вариантов хирургического лечения. Кливлендский медицинский журнал клиники.2008; 75 (Приложение 1): S10–6. [PubMed] [Google Scholar] [17] Pennes HH. Анализ температуры тканей и артериальной крови предплечья человека в состоянии покоя. 1948. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, MD: 1985) 1998; 85 (1): 5–34. [PubMed] [Google Scholar] [18] Амри А., Сайдан А., Пулко С. Термический анализ трехмерной модели груди со встроенной опухолью с использованием метода матрицы линий передачи (TLM). Компьютеры в биологии и медицине. 2011. 41 (2): 76–86. [PubMed] [Google Scholar] [19] Comsol Multiphysics.Версия 4.2 Comsol Inc; 2011. [Google Scholar] [20] Готери М. Термопатология рака груди: измерение и анализ температуры и кровотока in vivo. Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1980; 335: 383–415. [PubMed] [Google Scholar]Термический анализ модели раковой груди
Int Mech Eng Congress Expo. Авторская рукопись; доступно в PMC 2014 16 октября.
Опубликован в окончательной отредактированной форме как:
PMCID: PMC4199207
NIHMSID: NIHMS468671
Арджун Чанмугам
Департамент неотложной медицины, Медицинский факультет Университета Джона Хоптимора, США
Раджив Хатвар
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Цила Херман
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Арджун Чанмугам, Департамент неотложной медицины Джона Хопкинса Медицинский факультет Университета Балтимора, Мэриленд, США;
См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.Abstract
Рак груди — одно из самых распространенных и опасных онкологических заболеваний. Подповерхностные очаги рака груди выделяют больше тепла и имеют повышенное кровоснабжение по сравнению со здоровой тканью, и это повышение температуры отражается на температуре поверхности кожи. Повышение температуры на поверхности кожи, вызванное злокачественным поражением, можно измерить неинвазивным способом с помощью инфракрасной термографии, которая может использоваться в качестве диагностического инструмента для выявления наличия поражения. Однако его диагностические возможности ограничены, если интерпретация изображений основана на качественных принципах.В этом исследовании мы представляем количественный термический анализ рака груди с использованием трехмерной вычислительной модели груди. Для проведения анализа использовалась программа COMSOL FEM. Было проанализировано влияние различных параметров (размер опухоли, расположение, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови) на распределение температуры поверхности (которое можно измерить с помощью инфракрасной термографии). Были определены ключевые определяющие характеристики профиля температуры поверхности, которые можно использовать для оценки размера и местоположения опухоли на основе данных (измеренных) температуры поверхности.Кроме того, мы использовали процесс динамического охлаждения для анализа распределения температуры поверхности во время охлаждения и восстановления тепла как функции времени. В этом исследовании оценивается влияние температуры охлаждения на усиление разницы температур между нормальной тканью и раковыми поражениями. Это исследование демонстрирует, что количественная оценка распределения температуры с помощью компьютерного моделирования в сочетании с термографической визуализацией и динамическим охлаждением может быть важным инструментом в раннем обнаружении рака груди.
1. ВВЕДЕНИЕ
В США и Европе рак груди является наиболее часто диагностируемой формой рака у женщин [1]. В 2008 году уровень заболеваемости составил 1,4 миллиона случаев, а смертность во всем мире — 500 000 [2]. Ожидается, что в 2012 г. в США будет зарегистрировано 200 000 новых случаев заболевания [3]. Рак груди хорошо поддается лечению, если он диагностирован на ранней стадии [4]. Самым широко используемым инструментом для обнаружения рака молочной железы является маммография, но она имеет некоторые существенные ограничения, включая радиационное облучение, стоимость, дискомфорт пациента и, что более важно, высокий уровень ложных срабатываний.В качестве альтернативы также можно обнаружить раковые образования с помощью тепловизора, метода, который неинвазивен и более удобен для пациента.
Хотя термография существует с конца 1950-х годов, механизмы теплопередачи между пораженной и нативной тканью и различия между ними еще предстоит хорошо описать. Предыдущие исследования показали, что опухоли выделяют больше тепла, чем здоровые ткани, и это изменение температуры можно определить с помощью тепловизора [5,6].Несмотря на технический прогресс, достигнутый с помощью инфракрасного изображения, термографическое изображение в значительной степени остается качественным по своей природе [6], что ограничивает его полезность.
Недавно исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы связать распределение температуры поверхности с размером опухоли и локализацией рака груди [7-12]. Осман и Афифи (7,8) были одними из первых, кто использовал полусферическую модель с различными слоями ткани одинаковой толщины. Позже Судхарсан и Нг [10,11] использовали модели, которые адекватно отображали анатомию груди.Jiang et al (12) включили упругую деформацию в свое моделирование.
Митал и Пидапарти [13] и Митра и Баладжи [14] использовали эволюционные алогритмы и нейронные сети соответственно для прогнозирования размера и местоположения опухоли с помощью термограмм груди. В их анализе скорость метаболического тепловыделения варьировалась в зависимости от диаметра опухоли, в то время как скорость перфурии крови опухоли оставалась постоянной.
В этом исследовании мы представляем вычислительную модель и количественный анализ, чтобы обеспечить более точное описание тепловых характеристик поражений рака груди, включая зависимость распределения температуры от размера, формы и глубины поражения.В частности, мы использовали параметрический анализ молочной железы, чтобы получить набор функций, которые можно использовать для прогнозирования местоположения и размера поражения раком молочной железы на основе измерений температуры поверхности, что важно в диагностических приложениях. Чтобы улучшить процедуру получения теплового изображения и обеспечить воспроизводимость и точность процедуры визуализации, при анализе применялась охлаждающая нагрузка, чтобы улучшить тепловую видимость и позволить значимые измерения физических и теплофизических характеристик поражения.Эта работа должна предоставить врачам более точный, неинвазивный и экономичный инструмент для ранней диагностики одного из наиболее распространенных и опасных видов рака.
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Грудь человека представляет собой многослойную структуру, состоящую из слоев эпидермиса, папиллярной дермы, ретикулярной дермы, жира, железы и мышц, как показано на. Размеры этих слоев приведены в. Для исследования рака на ранней стадии диаметр опухоли не превышал 20 мм [16].
a) СХЕМА груди с тканевыми слоями, используемая в вычислительной модели
(b) генерируемая вычислительная сетка
ТАБЛИЦА 1
ТЕРМОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Дерма [15] | Ретикулярная Дерма [15] | ||||||
h (мм) | 0.1 | 0,7 | 0,8 | ||||
k (Вт / м · К) | 0,235 | 0,445 | 0,445 | ||||
ρ (кг / м 3 1200 | 90151200 | ||||||
c (Дж / кг · К) | 3589 | 3300 | 3300 | ||||
Q (Вт / м 3 ) | 0 | 368,1 | ω b (м 3 / с / м 3 ) | 0 | 0.0002 | 0,0013 |
Жир | Железа | Мышца | Опухоль | |
---|---|---|---|---|
h | 9015 9015 9015 15 [10]— | |||
k (Вт / м · К) | 0,21 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] |
ρ (кг / м 3 ) | 930 [18] | 1050 [18] | 1100 [18] | 1050 [18] |
c (Дж / кг · К) | 2770 [18 ] | 3770 [18] | 3800 [15] | 3852 [15] |
Q (Вт / м 3 ) | 400 [11] | 700 [11] | 700 [ 11] | 5000 [12] |
Грудь была смоделирована как полусфера со слоями, показанными на.Уравнение биотепла Пеннеса [17] использовалось для моделирования теплопередачи в ткани груди. Уравнение биотоплива Пеннеса для слоя n th определяется выражением
ρncn∂T∂t = kn∇2T + ρbcbωb (Tb − Tn) + Qn
(1)
где ρ b , c b , T b и ω b представляют плотность, удельную теплоемкость крови, артериальную температуру и скорость перфузии крови соответственно. Плотность свойств ткани, удельная теплоемкость, температура, теплопроводность и выделение метаболического тепла даются формулами ρ , c , T , k и Q .Эти свойства перечислены в. Скорость перфузии крови (ω b ) для жира, железы, мышц и опухоли принята равной 0,0002 м 3 / с / м 3 , 0,0006 м 3 / с / м 3 , 0,0009 м 3 / с / м 3 и 0,012 м 3 / с / м 3 соответственно. Эти значения близки к значениям, используемым Нг и Судхарсаном [11].
Тепловой поток и непрерывность температуры на границе слоев ткани описываются уравнениями
kn∂Tn∂η = kn + 1∂Tn + 1∂η
(2)
соответственно.В уравнении. (2). η — направление, перпендикулярное поверхности. Предполагается, что нижняя часть мышечного слоя имеет внутреннюю температуру тела.
В связи с осесимметричным характером задачи с поражением, симметричным относительно оси, левая граница (ось) описывается граничным условием симметрии
На поверхности кожи используется конвективное граничное условие
−k∂T∂η = h (Ts − T∞)
(6)
где: k = 0,235 Вт · м −1 K −1 , h = 10 Вт · м −2 K −1 , T ∞ = 21 ° C
В переходном анализе поверхность охлаждается с использованием постоянной граничное условие температуры (Ур.(7).)
T ( t ) = T охлаждение 0 < t < t охлаждение
(7)
Коммерческое программное обеспечение COMSOL Multiphysics v 4.2 (2011) [19] использовалась для решения этих уравнений. Сетка, созданная в COMSOL, отображается в формате. Сетка более тонкая для тонких слоев (эпидермиса, папиллярной дермы и ретикулярной дермы) по сравнению с другими слоями.
Чтобы гарантировать независимость сетки, мы отслеживали температуру точки на оси, расположенной на поверхности, и среднюю температуру поверхности.Точки сетки варьировались от 5000 до 29000, а разница температур составляла менее 0,1%. Чтобы гарантировать, что переходный анализ не зависит от временного шага, температура поверхности на оси отслеживалась. Изменение температуры составляло менее 0,1% при изменении шага по времени от 0,1 до 2 секунд. Следовательно, использовалась сетка с 7800 точками сетки и шагом по времени 1 с (шаг по времени составлял 0,1 с для начальных 10 с).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В этом разделе представлены и обсуждаются результаты компьютерного моделирования.Анализ разделен на две части: установившееся состояние и переходное состояние. В стационарном анализе изучается влияние размера и расположения опухоли на температуру поверхности. На основе этого анализа были определены две ключевые особенности, которые можно использовать для прогнозирования характеристик опухоли. Кроме того, проводится параметрическое исследование для изучения влияния скорости перфузии крови и скорости метаболического тепловыделения опухоли на температуру поверхности. Затем модель сравнивается с экспериментальными данными.Вторая часть этого раздела посвящена анализу переходных процессов и распространению охлаждающего эффекта на ткань. Проанализировано влияние времени охлаждения и температуры охлаждения на тепловой контраст на поверхности кожи, полученный на этапе восстановления.
3.1 Анализ устойчивого состояния
показывает изотермы поперечного сечения нормальной груди в устойчивом состоянии. Температура снижается через ткань по направлению к поверхности кожи. Изотермы рака молочной железы показаны на.Около опухоли изотермы искажаются и указывают на то, что опухоль имеет более высокую температуру по сравнению с нормальной тканью. Это повышение температуры также заметно на поверхности кожи.
a) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ ГРУДИ
(b) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
3.1.1 Влияние размера и глубины опухоли
Температура поверхности T по окружности груди отображается в. Профили температуры поверхности для различных размеров (r, радиус опухоли) и местоположения опухоли (d, глубина под поверхностью кожи) строятся вместе с профилем температуры для нормального случая.Результаты показывают, что температура увеличивается в диапазоне от 0,1 ° C до 0,8 ° C, и это повышение можно точно измерить с помощью современных инфракрасных камер. Разница в температуре, ΔT, между раковым и нормальным (без поражения) случаем (нижняя синяя линия) наносится на график для анализа эффекта опухоли. Как и ожидалось, для осесимметричной опухоли максимальное повышение температуры ΔT max обнаруживается на оси. При фиксированном радиусе опухоли 5 мм максимальная разница температур увеличилась с 0.От 08 ° C до 0,58 ° C по мере уменьшения глубины опухоли с 20 мм до 10 мм. Точно так же для фиксированной глубины 15 мм максимальная разница температур увеличилась с 0,03 ° C до 0,50 ° C по мере увеличения радиуса опухоли с 2,5 мм до 7,5 мм. Все остальные свойства остались прежними.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ РАДИУСА ОПУХОЛИ r И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ РАДИУС r И ГЛУБИНА ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
Показана зависимость размера опухоли от максимальной разницы температур в зависимости от размера и глубины опухоли.Результат согласуется с наблюдением Амри и др. [17] о том, что наличие опухоли всегда сопровождается повышением температуры поверхности. Повышение температуры может быть очень небольшим, но оно всегда присутствует даже при очень маленькой опухоли. Из этого видно, что по мере увеличения размера опухоли для фиксированной глубины и уменьшения глубины опухоли для фиксированного диаметра максимальная разница температур увеличивается.
МАКСИМАЛЬНАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
Согласно аналогичному анализу, проведенному Amri et al.[17] и Jiang et al. [12], они получили незначительное изменение максимальной разницы температур при изменении размера опухоли. В своем анализе они использовали уравнение
Q = C ∕ (468,6 ln 200 r + 50)
(8)
рассчитать метаболическое тепловыделение из диаметра опухоли. Согласно этому выражению, метаболическое тепловыделение уменьшается с увеличением размера. Из-за этого уменьшения эффект увеличения размера опухоли противодействует уменьшению скорости метаболического тепловыделения, и, следовательно, не происходит значительного изменения максимальной температуры поверхности при изменении размера опухоли.Следовательно, несоответствие между полученным здесь результатом и приведенным в литературе связано с различиями в скорости метаболического тепловыделения. Чтобы провести всесторонний анализ, мы не предполагаем, что скорость метаболического тепловыделения связана с диаметром опухоли. Мы рассматриваем это как независимый параметр, который больше соответствует реальной жизненной ситуации: как большие, так и маленькие опухоли могут быть агрессивными и иметь большую скорость метаболического тепловыделения, и наоборот.
Хотя этот результат полезен для понимания поведения максимального повышения температуры при изменении глубины и размера опухоли, сам по себе этот результат не может быть использован для оценки местоположения и размера опухоли.Анализ показывает, что одно и то же максимальное повышение температуры может наблюдаться для различных комбинаций глубины и размера опухоли.
Результаты показывают, что наклон кривой разности температур увеличивается (становится более крутым) с уменьшением глубины опухоли. Здесь «длина половинной разницы температур» (L T ) используется в качестве меры этого наклона. Он определяется как расстояние от оси по окружности, на котором разница температур падает до половины своего максимального значения.По мере увеличения наклона температурного профиля соответствующее значение L T уменьшается. показывает изменение разницы половинной температуры в зависимости от размера и глубины опухоли, и результаты показывают, что L T уменьшается с уменьшением глубины и радиуса. Когда L T используется вместе с максимальной разницей температур, можно оценить местоположение и размер опухоли. Размер и глубина опухоли — единственные переменные в этом анализе, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови оставались постоянными.
ПОЛОВИННАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУРЫ (ИЗМЕРЕНИЕ НАКЛОНА) КАК ФУНКЦИЯ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
3.1.2 Внеосевые опухоли
В предыдущем анализе мы в основном рассматривали опухоли, симметричные относительно оси. В этом разделе внеосевые опухоли анализируются путем изменения полярного угла опухоли. Вычислительная модель трехмерна. показывает распределение температуры поверхности для опухолей с полярными углами 0 °, 30 ° и 60 °. Видно, что область с максимальной температурой удаляется от центра с увеличением полярного угла опухоли.Более отчетливо это видно на рисунке, где показана температура по окружности для различных положений опухоли. Полярный угол места максимальной температуры равен таковому у опухоли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ С ПОЛЯРНЫМИ УГЛАМИ (a) 0 ° (b) 30 ° (c) 60 °
ПОВЕРХНОСТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПО ОКРУЖНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ ВНЕОСИ
3.1.3 Влияние параметров крови
Скорость перфузии и метаболическое тепловыделение на разнице температур поверхности (повышение температуры поверхности из-за наличия опухоли) анализировались в.С увеличением скорости перфузии крови и метаболического тепловыделения разница температур увеличивается. Когда скорость перфузии крови увеличивается в четыре раза, с 0,006 с -1 до 0,024 с -1 , разница температур на оси увеличивается с 0,4 ° C до 0,8 ° C. Когда скорость метаболического тепловыделения увеличивается в четыре раза с 2500 Вт / м 3 до 10000 Вт / м 3 , разница температур увеличивается на 0,05 ° C. Можно видеть, что скорость перфузии крови имеет гораздо большее влияние на распределение температуры поверхности, чем скорость метаболического тепловыделения.Можно также сделать вывод, что температура поверхности более чувствительна к изменениям скорости перфузии крови, чем к скорости метаболического тепловыделения.
ВАРИАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ СКОРОСТИ ПЕРФУЗИИ КРОВИ И СКОРОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ
3.1.4 Сравнение с экспериментальными данными
Модель сравнивается с экспериментальными данными, полученными Gautherie [20]. В этом сравнении теплофизические свойства, геометрия и граничные условия были взяты из Митры и Баладжи [14].Здесь грудь моделируется в виде полусферы радиусом 90 мм, с опухолью диаметром 23 мм на глубине 20 мм. Коэффициент теплопередачи был принят равным 5 Вт / м 2 , и нижняя часть груди подвергалась граничному условию постоянной температуры (внутренней температуры тела). показывает сравнение результатов расчетов, полученных с помощью COMSOL, и экспериментальных данных. Хотя есть некоторые различия в количественном отношении, есть удовлетворительное качественное совпадение.
СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
3.2 Анализ переходных процессов
В этом разделе анализируется влияние приложения охлаждающей нагрузки, также называемой термостимуляцией, и последующей фазы восстановления (тепловой отклик при снятии охлаждающей нагрузки). Исследуются факторы, влияющие на величину теплового контраста во время фазы восстановления.
3.3.1 Фаза охлаждения
. показывает профиль осевой температуры во время фазы охлаждения. Для охлаждения применяется граничное условие постоянной температуры, поэтому во время охлаждения температура на поверхности составляет 14 ° C.С течением времени температура под поверхностью уменьшается с увеличением времени охлаждения. Для оценки степени охлаждения глубина проникновения охлаждения была определена как максимальное расстояние от поверхности, для которого падение температуры составляет более 0,3 ° C. показывает изменение глубины проникновения охлаждения во времени. Как и ожидалось, глубина охлаждения увеличивается с увеличением времени охлаждения.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПРОФИЛЬ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ГЛУБИНА ОХЛАЖДЕНИЯ VS.ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
3.3.2 Фаза рекуперации тепла
Профиль осевой температуры
После снятия охлаждающей нагрузки температура постепенно увеличивается и со временем достигает устойчивого состояния. . показывает, как изменяется осевая температура после снятия охлаждающей нагрузки. Видно, что с течением времени температурный профиль приближается к установившемуся состоянию (без охлаждающей нагрузки). После снятия охлаждающей нагрузки температура ткани постепенно повышается.Когда сравниваются профили температуры сразу после прекращения охлаждения и спустя 50 секунд, видно, что температура области, которая находится в пределах 3 мм от поверхности (слева от точки A), испытывает снижение температуры, тогда как более глубокие регионы все еще охлаждаются. Точно так же при сравнении профилей температуры через 50 секунд и 200 секунд область глубиной более 6 мм все еще охлаждается. Таким образом, можно сделать вывод, что между снятием охлаждающей нагрузки и повышением температуры в ткани существует временной лаг, и, таким образом, глубина охлаждения продолжает увеличиваться даже после снятия охлаждающей нагрузки.
ПРОФИЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ 60 С ОХЛАЖДЕНИЯ
Профиль восстановления
На графике температура поверхности непосредственно над опухолью (на оси) отображается как функция времени во время фазы теплового восстановления для нормальных и злокачественных опухолей. кейс. Следует отметить, что температура на графике берется из места с максимальным повышением температуры. Разница между двумя профилями указана на правой оси. Во время охлаждения применялась постоянная температура 14 ° C, поэтому кривая восстановления начинается с 14 ° C для обоих случаев.Можно видеть, что разница между двумя профилями температуры достигает максимума 0,9 ° C через 10 минут, и это время будет обозначаться как «время пика» (t p ). Разница постепенно стабилизируется до 0,6 ° C, что является разницей температуры в установившемся режиме. Видно, что температурный контраст увеличивается на 0,3 ° C из-за приложения охлаждающей нагрузки.
ВЛИЯНИЕ ОПУХОЛИ НА РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУРЫ VS. ВРЕМЕННЫЙ ГРАФИК ВО ВРЕМЯ ФАЗЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Влияние охлаждающей нагрузки
В этом разделе анализируется влияние охлаждающей нагрузки на профиль рекуперации тепла.Рассмотрены два метода охлаждения: охлаждение при постоянной температуре и конвективное охлаждение. Когда время охлаждения для охлаждения с постоянной температурой увеличивается с 10 секунд до 80 секунд, максимальная разница температур во время восстановления, Δ T max, восстановление , увеличивается с 0,7 ° C до 0,9 ° C (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая охлаждения с постоянной температурой, максимальная разница температур увеличивается с 0,75 ° C до 0,9 ° C (). Для режима конвективного охлаждения максимальная разница температур увеличилась с 0.От 60 ° C до 0,65 ° C при увеличении времени охлаждения с 30 до 120 секунд (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая конвективного охлаждения, максимальная разница температур увеличивается с 0,60 ° C до 0,62 ° C (). Увеличение максимальной разницы температур больше для охлаждения с постоянной температурой по сравнению с конвективным охлаждением.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
3.3 Ключевые особенности для прогнозирования размера и местоположения опухоли
Как упоминалось в разделе 3.2.1, существуют две ключевые особенности профиля температуры поверхности, имеющие отношение к прогнозированию свойств поражения: максимальная разница температур и длина половинной разницы температур. Используя эти две функции, можно оценить расположение и размер опухоли. Следует отметить, что скорость перфузии крови и скорость метаболического тепловыделения являются известными величинами в анализе. Далее рассматривался только осесимметричный случай.
Было также замечено, что для опухолей вне оси полярный угол опухоли может быть определен с использованием профиля температуры поверхности. Используя это наблюдение и вышеупомянутые особенности, можно расширить этот анализ на общий случай внеосевых опухолей.
4. ВЫВОДЫ
В данной работе была представлена трехмерная модель груди, которая была решена для распределения температуры в различных условиях с помощью COMSOL. Было проанализировано распределение температуры поверхности для различных размеров и местоположений осесимметричных опухолей.Затем было проанализировано поведение внеосевых опухолей, и было показано, что полярное расположение опухоли можно предсказать, используя профиль температуры поверхности. Параметрический анализ в условиях устойчивого состояния предсказывает, что изменение профиля температуры поверхности из-за метаболического тепловыделения незначительно по сравнению со скоростью перфузии крови.
Анализ переходных процессов показал, что глубина охлаждения увеличивается даже после снятия охлаждающей нагрузки. Было проанализировано влияние охлаждающей нагрузки на профиль восстановления, и было обнаружено, что по мере увеличения времени охлаждения и снижения температуры охлаждения наибольшая разница температур увеличивается как для охлаждения с постоянной температурой, так и для конвективного охлаждения.Охлаждение при постоянной температуре намного эффективнее конвективного охлаждения.
На основе анализа устойчивого состояния две ключевые характеристики, максимальная разница температур и длина половины разницы температур, были определены как данные, позволяющие оценить местоположение и размер опухоли по распределению температуры поверхности. В этом анализе предполагалось, что метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови являются известными величинами. Хотя анализ проводился для осесимметричного случая, его можно распространить на внеосевые опухоли на основании наблюдения, что полярный угол опухоли можно оценить с помощью распределения температуры поверхности.
Информация для авторов
Арджун Чанмугам, Отделение неотложной медицины Медицинская школа Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Раджив Хатвар, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Сила Херман, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
5. ССЫЛКИ
[1] Варго-Гогола Т., Розен Дж. М.. Моделирование рака груди: один размер не подходит всем.Обзоры природы. 2007. 7 (9): 659–672. [PubMed] [Google Scholar] [4] Ng EY-K. Обзор термографии как многообещающего метода неинвазивного обнаружения опухолей молочной железы. Международный журнал термических наук. 2009. 48 (5): 849–859. [Google Scholar] [5] Лоусон Р. Влияние температуры поверхности на диагностику рака груди. Журнал Канадской медицинской ассоциации. 1956. 75 (4): 309–311. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] [6] Кеннеди Д.А., Ли Т., Сили Д. Сравнительный обзор термографии как метода скрининга рака груди.Интегративные методы лечения рака. 2009. 8 (1): 9–16. [PubMed] [Google Scholar] [7] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди нормальной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1984. 106 (2): 123–130. [PubMed] [Google Scholar] [8] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди злокачественной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1988. 110 (4): 269–276. [PubMed] [Google Scholar] [9] Судхарсан Н.М., Нг Э.Й., Тех SL. Распределение температуры поверхности груди с опухолью и без нее. Компьютерные методы в биомеханике и биомедицинской инженерии.1999. 2 (3): 187–199. [PubMed] [Google Scholar] [10] Судхарсан Н.М., Нг ЭЙ. Параметрическая оптимизация для идентификации опухолей: уравнение биологического нагрева с использованием дисперсионного анализа и метода Тагучи. Труды Института инженеров-механиков. Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2000. 214 (5): 505–512. [PubMed] [Google Scholar] [11] Ng EY, Sudharsan NM. Улучшенное трехмерное прямое численное моделирование и термический анализ женской груди с опухолью. Труды института инженеров-механиков.Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2001. 215 (1): 25–37. [PubMed] [Google Scholar] [12] Цзян Л., Чжан В., Лоу М.Х. Моделирование статической и динамической термографии груди человека при упругой деформации. Физика в медицине и биологии. 2011. 56 (1): 187–202. [PubMed] [Google Scholar] [13] Миттал М., Пидапарти Р.М. Моделирование и оценка параметров опухоли груди с использованием эволюционных алгоритмов. Моделирование и имитационное моделирование в инженерии. 2008; 2008 (2): 756436–756441. [Google Scholar] [14] Митра С., Баладжи К.Оценка параметров опухоли по термограмме груди с помощью нейронной сети. Международный журнал тепломассообмена. 2010. 53 (21-22): 4714–4727. [Google Scholar] [15] Цетингул М.П., Герман К. Модель теплопередачи тканей кожи для обнаружения повреждений: анализ чувствительности. Физика в медицине и биологии. 2010. 55 (19): 5933–5951. [PubMed] [Google Scholar] [16] Хаммер С., Фаннинг А., Кроу Дж. Обзор стадийности рака груди и вариантов хирургического лечения. Кливлендский медицинский журнал клиники.2008; 75 (Приложение 1): S10–6. [PubMed] [Google Scholar] [17] Pennes HH. Анализ температуры тканей и артериальной крови предплечья человека в состоянии покоя. 1948. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, MD: 1985) 1998; 85 (1): 5–34. [PubMed] [Google Scholar] [18] Амри А., Сайдан А., Пулко С. Термический анализ трехмерной модели груди со встроенной опухолью с использованием метода матрицы линий передачи (TLM). Компьютеры в биологии и медицине. 2011. 41 (2): 76–86. [PubMed] [Google Scholar] [19] Comsol Multiphysics.Версия 4.2 Comsol Inc; 2011. [Google Scholar] [20] Готери М. Термопатология рака груди: измерение и анализ температуры и кровотока in vivo. Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1980; 335: 383–415. [PubMed] [Google Scholar]Термический анализ модели раковой груди
Int Mech Eng Congress Expo. Авторская рукопись; доступно в PMC 2014 16 октября.
Опубликован в окончательной отредактированной форме как:
PMCID: PMC4199207
NIHMSID: NIHMS468671
Арджун Чанмугам
Департамент неотложной медицины, Медицинский факультет Университета Джона Хоптимора, США
Раджив Хатвар
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Цила Херман
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Арджун Чанмугам, Департамент неотложной медицины Джона Хопкинса Медицинский факультет Университета Балтимора, Мэриленд, США;
См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.Abstract
Рак груди — одно из самых распространенных и опасных онкологических заболеваний. Подповерхностные очаги рака груди выделяют больше тепла и имеют повышенное кровоснабжение по сравнению со здоровой тканью, и это повышение температуры отражается на температуре поверхности кожи. Повышение температуры на поверхности кожи, вызванное злокачественным поражением, можно измерить неинвазивным способом с помощью инфракрасной термографии, которая может использоваться в качестве диагностического инструмента для выявления наличия поражения. Однако его диагностические возможности ограничены, если интерпретация изображений основана на качественных принципах.В этом исследовании мы представляем количественный термический анализ рака груди с использованием трехмерной вычислительной модели груди. Для проведения анализа использовалась программа COMSOL FEM. Было проанализировано влияние различных параметров (размер опухоли, расположение, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови) на распределение температуры поверхности (которое можно измерить с помощью инфракрасной термографии). Были определены ключевые определяющие характеристики профиля температуры поверхности, которые можно использовать для оценки размера и местоположения опухоли на основе данных (измеренных) температуры поверхности.Кроме того, мы использовали процесс динамического охлаждения для анализа распределения температуры поверхности во время охлаждения и восстановления тепла как функции времени. В этом исследовании оценивается влияние температуры охлаждения на усиление разницы температур между нормальной тканью и раковыми поражениями. Это исследование демонстрирует, что количественная оценка распределения температуры с помощью компьютерного моделирования в сочетании с термографической визуализацией и динамическим охлаждением может быть важным инструментом в раннем обнаружении рака груди.
1. ВВЕДЕНИЕ
В США и Европе рак груди является наиболее часто диагностируемой формой рака у женщин [1]. В 2008 году уровень заболеваемости составил 1,4 миллиона случаев, а смертность во всем мире — 500 000 [2]. Ожидается, что в 2012 г. в США будет зарегистрировано 200 000 новых случаев заболевания [3]. Рак груди хорошо поддается лечению, если он диагностирован на ранней стадии [4]. Самым широко используемым инструментом для обнаружения рака молочной железы является маммография, но она имеет некоторые существенные ограничения, включая радиационное облучение, стоимость, дискомфорт пациента и, что более важно, высокий уровень ложных срабатываний.В качестве альтернативы также можно обнаружить раковые образования с помощью тепловизора, метода, который неинвазивен и более удобен для пациента.
Хотя термография существует с конца 1950-х годов, механизмы теплопередачи между пораженной и нативной тканью и различия между ними еще предстоит хорошо описать. Предыдущие исследования показали, что опухоли выделяют больше тепла, чем здоровые ткани, и это изменение температуры можно определить с помощью тепловизора [5,6].Несмотря на технический прогресс, достигнутый с помощью инфракрасного изображения, термографическое изображение в значительной степени остается качественным по своей природе [6], что ограничивает его полезность.
Недавно исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы связать распределение температуры поверхности с размером опухоли и локализацией рака груди [7-12]. Осман и Афифи (7,8) были одними из первых, кто использовал полусферическую модель с различными слоями ткани одинаковой толщины. Позже Судхарсан и Нг [10,11] использовали модели, которые адекватно отображали анатомию груди.Jiang et al (12) включили упругую деформацию в свое моделирование.
Митал и Пидапарти [13] и Митра и Баладжи [14] использовали эволюционные алогритмы и нейронные сети соответственно для прогнозирования размера и местоположения опухоли с помощью термограмм груди. В их анализе скорость метаболического тепловыделения варьировалась в зависимости от диаметра опухоли, в то время как скорость перфурии крови опухоли оставалась постоянной.
В этом исследовании мы представляем вычислительную модель и количественный анализ, чтобы обеспечить более точное описание тепловых характеристик поражений рака груди, включая зависимость распределения температуры от размера, формы и глубины поражения.В частности, мы использовали параметрический анализ молочной железы, чтобы получить набор функций, которые можно использовать для прогнозирования местоположения и размера поражения раком молочной железы на основе измерений температуры поверхности, что важно в диагностических приложениях. Чтобы улучшить процедуру получения теплового изображения и обеспечить воспроизводимость и точность процедуры визуализации, при анализе применялась охлаждающая нагрузка, чтобы улучшить тепловую видимость и позволить значимые измерения физических и теплофизических характеристик поражения.Эта работа должна предоставить врачам более точный, неинвазивный и экономичный инструмент для ранней диагностики одного из наиболее распространенных и опасных видов рака.
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Грудь человека представляет собой многослойную структуру, состоящую из слоев эпидермиса, папиллярной дермы, ретикулярной дермы, жира, железы и мышц, как показано на. Размеры этих слоев приведены в. Для исследования рака на ранней стадии диаметр опухоли не превышал 20 мм [16].
a) СХЕМА груди с тканевыми слоями, используемая в вычислительной модели
(b) генерируемая вычислительная сетка
ТАБЛИЦА 1
ТЕРМОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Дерма [15] | Ретикулярная Дерма [15] | ||||||
h (мм) | 0.1 | 0,7 | 0,8 | ||||
k (Вт / м · К) | 0,235 | 0,445 | 0,445 | ||||
ρ (кг / м 3 1200 | 90151200 | ||||||
c (Дж / кг · К) | 3589 | 3300 | 3300 | ||||
Q (Вт / м 3 ) | 0 | 368,1 | ω b (м 3 / с / м 3 ) | 0 | 0.0002 | 0,0013 |
Жир | Железа | Мышца | Опухоль | |
---|---|---|---|---|
h | 9015 9015 9015 15 [10]— | |||
k (Вт / м · К) | 0,21 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] |
ρ (кг / м 3 ) | 930 [18] | 1050 [18] | 1100 [18] | 1050 [18] |
c (Дж / кг · К) | 2770 [18 ] | 3770 [18] | 3800 [15] | 3852 [15] |
Q (Вт / м 3 ) | 400 [11] | 700 [11] | 700 [ 11] | 5000 [12] |
Грудь была смоделирована как полусфера со слоями, показанными на.Уравнение биотепла Пеннеса [17] использовалось для моделирования теплопередачи в ткани груди. Уравнение биотоплива Пеннеса для слоя n th определяется выражением
ρncn∂T∂t = kn∇2T + ρbcbωb (Tb − Tn) + Qn
(1)
где ρ b , c b , T b и ω b представляют плотность, удельную теплоемкость крови, артериальную температуру и скорость перфузии крови соответственно. Плотность свойств ткани, удельная теплоемкость, температура, теплопроводность и выделение метаболического тепла даются формулами ρ , c , T , k и Q .Эти свойства перечислены в. Скорость перфузии крови (ω b ) для жира, железы, мышц и опухоли принята равной 0,0002 м 3 / с / м 3 , 0,0006 м 3 / с / м 3 , 0,0009 м 3 / с / м 3 и 0,012 м 3 / с / м 3 соответственно. Эти значения близки к значениям, используемым Нг и Судхарсаном [11].
Тепловой поток и непрерывность температуры на границе слоев ткани описываются уравнениями
kn∂Tn∂η = kn + 1∂Tn + 1∂η
(2)
соответственно.В уравнении. (2). η — направление, перпендикулярное поверхности. Предполагается, что нижняя часть мышечного слоя имеет внутреннюю температуру тела.
В связи с осесимметричным характером задачи с поражением, симметричным относительно оси, левая граница (ось) описывается граничным условием симметрии
На поверхности кожи используется конвективное граничное условие
−k∂T∂η = h (Ts − T∞)
(6)
где: k = 0,235 Вт · м −1 K −1 , h = 10 Вт · м −2 K −1 , T ∞ = 21 ° C
В переходном анализе поверхность охлаждается с использованием постоянной граничное условие температуры (Ур.(7).)
T ( t ) = T охлаждение 0 < t < t охлаждение
(7)
Коммерческое программное обеспечение COMSOL Multiphysics v 4.2 (2011) [19] использовалась для решения этих уравнений. Сетка, созданная в COMSOL, отображается в формате. Сетка более тонкая для тонких слоев (эпидермиса, папиллярной дермы и ретикулярной дермы) по сравнению с другими слоями.
Чтобы гарантировать независимость сетки, мы отслеживали температуру точки на оси, расположенной на поверхности, и среднюю температуру поверхности.Точки сетки варьировались от 5000 до 29000, а разница температур составляла менее 0,1%. Чтобы гарантировать, что переходный анализ не зависит от временного шага, температура поверхности на оси отслеживалась. Изменение температуры составляло менее 0,1% при изменении шага по времени от 0,1 до 2 секунд. Следовательно, использовалась сетка с 7800 точками сетки и шагом по времени 1 с (шаг по времени составлял 0,1 с для начальных 10 с).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В этом разделе представлены и обсуждаются результаты компьютерного моделирования.Анализ разделен на две части: установившееся состояние и переходное состояние. В стационарном анализе изучается влияние размера и расположения опухоли на температуру поверхности. На основе этого анализа были определены две ключевые особенности, которые можно использовать для прогнозирования характеристик опухоли. Кроме того, проводится параметрическое исследование для изучения влияния скорости перфузии крови и скорости метаболического тепловыделения опухоли на температуру поверхности. Затем модель сравнивается с экспериментальными данными.Вторая часть этого раздела посвящена анализу переходных процессов и распространению охлаждающего эффекта на ткань. Проанализировано влияние времени охлаждения и температуры охлаждения на тепловой контраст на поверхности кожи, полученный на этапе восстановления.
3.1 Анализ устойчивого состояния
показывает изотермы поперечного сечения нормальной груди в устойчивом состоянии. Температура снижается через ткань по направлению к поверхности кожи. Изотермы рака молочной железы показаны на.Около опухоли изотермы искажаются и указывают на то, что опухоль имеет более высокую температуру по сравнению с нормальной тканью. Это повышение температуры также заметно на поверхности кожи.
a) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ ГРУДИ
(b) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
3.1.1 Влияние размера и глубины опухоли
Температура поверхности T по окружности груди отображается в. Профили температуры поверхности для различных размеров (r, радиус опухоли) и местоположения опухоли (d, глубина под поверхностью кожи) строятся вместе с профилем температуры для нормального случая.Результаты показывают, что температура увеличивается в диапазоне от 0,1 ° C до 0,8 ° C, и это повышение можно точно измерить с помощью современных инфракрасных камер. Разница в температуре, ΔT, между раковым и нормальным (без поражения) случаем (нижняя синяя линия) наносится на график для анализа эффекта опухоли. Как и ожидалось, для осесимметричной опухоли максимальное повышение температуры ΔT max обнаруживается на оси. При фиксированном радиусе опухоли 5 мм максимальная разница температур увеличилась с 0.От 08 ° C до 0,58 ° C по мере уменьшения глубины опухоли с 20 мм до 10 мм. Точно так же для фиксированной глубины 15 мм максимальная разница температур увеличилась с 0,03 ° C до 0,50 ° C по мере увеличения радиуса опухоли с 2,5 мм до 7,5 мм. Все остальные свойства остались прежними.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ РАДИУСА ОПУХОЛИ r И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ РАДИУС r И ГЛУБИНА ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
Показана зависимость размера опухоли от максимальной разницы температур в зависимости от размера и глубины опухоли.Результат согласуется с наблюдением Амри и др. [17] о том, что наличие опухоли всегда сопровождается повышением температуры поверхности. Повышение температуры может быть очень небольшим, но оно всегда присутствует даже при очень маленькой опухоли. Из этого видно, что по мере увеличения размера опухоли для фиксированной глубины и уменьшения глубины опухоли для фиксированного диаметра максимальная разница температур увеличивается.
МАКСИМАЛЬНАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
Согласно аналогичному анализу, проведенному Amri et al.[17] и Jiang et al. [12], они получили незначительное изменение максимальной разницы температур при изменении размера опухоли. В своем анализе они использовали уравнение
Q = C ∕ (468,6 ln 200 r + 50)
(8)
рассчитать метаболическое тепловыделение из диаметра опухоли. Согласно этому выражению, метаболическое тепловыделение уменьшается с увеличением размера. Из-за этого уменьшения эффект увеличения размера опухоли противодействует уменьшению скорости метаболического тепловыделения, и, следовательно, не происходит значительного изменения максимальной температуры поверхности при изменении размера опухоли.Следовательно, несоответствие между полученным здесь результатом и приведенным в литературе связано с различиями в скорости метаболического тепловыделения. Чтобы провести всесторонний анализ, мы не предполагаем, что скорость метаболического тепловыделения связана с диаметром опухоли. Мы рассматриваем это как независимый параметр, который больше соответствует реальной жизненной ситуации: как большие, так и маленькие опухоли могут быть агрессивными и иметь большую скорость метаболического тепловыделения, и наоборот.
Хотя этот результат полезен для понимания поведения максимального повышения температуры при изменении глубины и размера опухоли, сам по себе этот результат не может быть использован для оценки местоположения и размера опухоли.Анализ показывает, что одно и то же максимальное повышение температуры может наблюдаться для различных комбинаций глубины и размера опухоли.
Результаты показывают, что наклон кривой разности температур увеличивается (становится более крутым) с уменьшением глубины опухоли. Здесь «длина половинной разницы температур» (L T ) используется в качестве меры этого наклона. Он определяется как расстояние от оси по окружности, на котором разница температур падает до половины своего максимального значения.По мере увеличения наклона температурного профиля соответствующее значение L T уменьшается. показывает изменение разницы половинной температуры в зависимости от размера и глубины опухоли, и результаты показывают, что L T уменьшается с уменьшением глубины и радиуса. Когда L T используется вместе с максимальной разницей температур, можно оценить местоположение и размер опухоли. Размер и глубина опухоли — единственные переменные в этом анализе, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови оставались постоянными.
ПОЛОВИННАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУРЫ (ИЗМЕРЕНИЕ НАКЛОНА) КАК ФУНКЦИЯ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
3.1.2 Внеосевые опухоли
В предыдущем анализе мы в основном рассматривали опухоли, симметричные относительно оси. В этом разделе внеосевые опухоли анализируются путем изменения полярного угла опухоли. Вычислительная модель трехмерна. показывает распределение температуры поверхности для опухолей с полярными углами 0 °, 30 ° и 60 °. Видно, что область с максимальной температурой удаляется от центра с увеличением полярного угла опухоли.Более отчетливо это видно на рисунке, где показана температура по окружности для различных положений опухоли. Полярный угол места максимальной температуры равен таковому у опухоли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ С ПОЛЯРНЫМИ УГЛАМИ (a) 0 ° (b) 30 ° (c) 60 °
ПОВЕРХНОСТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПО ОКРУЖНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ ВНЕОСИ
3.1.3 Влияние параметров крови
Скорость перфузии и метаболическое тепловыделение на разнице температур поверхности (повышение температуры поверхности из-за наличия опухоли) анализировались в.С увеличением скорости перфузии крови и метаболического тепловыделения разница температур увеличивается. Когда скорость перфузии крови увеличивается в четыре раза, с 0,006 с -1 до 0,024 с -1 , разница температур на оси увеличивается с 0,4 ° C до 0,8 ° C. Когда скорость метаболического тепловыделения увеличивается в четыре раза с 2500 Вт / м 3 до 10000 Вт / м 3 , разница температур увеличивается на 0,05 ° C. Можно видеть, что скорость перфузии крови имеет гораздо большее влияние на распределение температуры поверхности, чем скорость метаболического тепловыделения.Можно также сделать вывод, что температура поверхности более чувствительна к изменениям скорости перфузии крови, чем к скорости метаболического тепловыделения.
ВАРИАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ СКОРОСТИ ПЕРФУЗИИ КРОВИ И СКОРОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ
3.1.4 Сравнение с экспериментальными данными
Модель сравнивается с экспериментальными данными, полученными Gautherie [20]. В этом сравнении теплофизические свойства, геометрия и граничные условия были взяты из Митры и Баладжи [14].Здесь грудь моделируется в виде полусферы радиусом 90 мм, с опухолью диаметром 23 мм на глубине 20 мм. Коэффициент теплопередачи был принят равным 5 Вт / м 2 , и нижняя часть груди подвергалась граничному условию постоянной температуры (внутренней температуры тела). показывает сравнение результатов расчетов, полученных с помощью COMSOL, и экспериментальных данных. Хотя есть некоторые различия в количественном отношении, есть удовлетворительное качественное совпадение.
СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
3.2 Анализ переходных процессов
В этом разделе анализируется влияние приложения охлаждающей нагрузки, также называемой термостимуляцией, и последующей фазы восстановления (тепловой отклик при снятии охлаждающей нагрузки). Исследуются факторы, влияющие на величину теплового контраста во время фазы восстановления.
3.3.1 Фаза охлаждения
. показывает профиль осевой температуры во время фазы охлаждения. Для охлаждения применяется граничное условие постоянной температуры, поэтому во время охлаждения температура на поверхности составляет 14 ° C.С течением времени температура под поверхностью уменьшается с увеличением времени охлаждения. Для оценки степени охлаждения глубина проникновения охлаждения была определена как максимальное расстояние от поверхности, для которого падение температуры составляет более 0,3 ° C. показывает изменение глубины проникновения охлаждения во времени. Как и ожидалось, глубина охлаждения увеличивается с увеличением времени охлаждения.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПРОФИЛЬ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ГЛУБИНА ОХЛАЖДЕНИЯ VS.ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
3.3.2 Фаза рекуперации тепла
Профиль осевой температуры
После снятия охлаждающей нагрузки температура постепенно увеличивается и со временем достигает устойчивого состояния. . показывает, как изменяется осевая температура после снятия охлаждающей нагрузки. Видно, что с течением времени температурный профиль приближается к установившемуся состоянию (без охлаждающей нагрузки). После снятия охлаждающей нагрузки температура ткани постепенно повышается.Когда сравниваются профили температуры сразу после прекращения охлаждения и спустя 50 секунд, видно, что температура области, которая находится в пределах 3 мм от поверхности (слева от точки A), испытывает снижение температуры, тогда как более глубокие регионы все еще охлаждаются. Точно так же при сравнении профилей температуры через 50 секунд и 200 секунд область глубиной более 6 мм все еще охлаждается. Таким образом, можно сделать вывод, что между снятием охлаждающей нагрузки и повышением температуры в ткани существует временной лаг, и, таким образом, глубина охлаждения продолжает увеличиваться даже после снятия охлаждающей нагрузки.
ПРОФИЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ 60 С ОХЛАЖДЕНИЯ
Профиль восстановления
На графике температура поверхности непосредственно над опухолью (на оси) отображается как функция времени во время фазы теплового восстановления для нормальных и злокачественных опухолей. кейс. Следует отметить, что температура на графике берется из места с максимальным повышением температуры. Разница между двумя профилями указана на правой оси. Во время охлаждения применялась постоянная температура 14 ° C, поэтому кривая восстановления начинается с 14 ° C для обоих случаев.Можно видеть, что разница между двумя профилями температуры достигает максимума 0,9 ° C через 10 минут, и это время будет обозначаться как «время пика» (t p ). Разница постепенно стабилизируется до 0,6 ° C, что является разницей температуры в установившемся режиме. Видно, что температурный контраст увеличивается на 0,3 ° C из-за приложения охлаждающей нагрузки.
ВЛИЯНИЕ ОПУХОЛИ НА РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУРЫ VS. ВРЕМЕННЫЙ ГРАФИК ВО ВРЕМЯ ФАЗЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Влияние охлаждающей нагрузки
В этом разделе анализируется влияние охлаждающей нагрузки на профиль рекуперации тепла.Рассмотрены два метода охлаждения: охлаждение при постоянной температуре и конвективное охлаждение. Когда время охлаждения для охлаждения с постоянной температурой увеличивается с 10 секунд до 80 секунд, максимальная разница температур во время восстановления, Δ T max, восстановление , увеличивается с 0,7 ° C до 0,9 ° C (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая охлаждения с постоянной температурой, максимальная разница температур увеличивается с 0,75 ° C до 0,9 ° C (). Для режима конвективного охлаждения максимальная разница температур увеличилась с 0.От 60 ° C до 0,65 ° C при увеличении времени охлаждения с 30 до 120 секунд (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая конвективного охлаждения, максимальная разница температур увеличивается с 0,60 ° C до 0,62 ° C (). Увеличение максимальной разницы температур больше для охлаждения с постоянной температурой по сравнению с конвективным охлаждением.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
3.3 Ключевые особенности для прогнозирования размера и местоположения опухоли
Как упоминалось в разделе 3.2.1, существуют две ключевые особенности профиля температуры поверхности, имеющие отношение к прогнозированию свойств поражения: максимальная разница температур и длина половинной разницы температур. Используя эти две функции, можно оценить расположение и размер опухоли. Следует отметить, что скорость перфузии крови и скорость метаболического тепловыделения являются известными величинами в анализе. Далее рассматривался только осесимметричный случай.
Было также замечено, что для опухолей вне оси полярный угол опухоли может быть определен с использованием профиля температуры поверхности. Используя это наблюдение и вышеупомянутые особенности, можно расширить этот анализ на общий случай внеосевых опухолей.
4. ВЫВОДЫ
В данной работе была представлена трехмерная модель груди, которая была решена для распределения температуры в различных условиях с помощью COMSOL. Было проанализировано распределение температуры поверхности для различных размеров и местоположений осесимметричных опухолей.Затем было проанализировано поведение внеосевых опухолей, и было показано, что полярное расположение опухоли можно предсказать, используя профиль температуры поверхности. Параметрический анализ в условиях устойчивого состояния предсказывает, что изменение профиля температуры поверхности из-за метаболического тепловыделения незначительно по сравнению со скоростью перфузии крови.
Анализ переходных процессов показал, что глубина охлаждения увеличивается даже после снятия охлаждающей нагрузки. Было проанализировано влияние охлаждающей нагрузки на профиль восстановления, и было обнаружено, что по мере увеличения времени охлаждения и снижения температуры охлаждения наибольшая разница температур увеличивается как для охлаждения с постоянной температурой, так и для конвективного охлаждения.Охлаждение при постоянной температуре намного эффективнее конвективного охлаждения.
На основе анализа устойчивого состояния две ключевые характеристики, максимальная разница температур и длина половины разницы температур, были определены как данные, позволяющие оценить местоположение и размер опухоли по распределению температуры поверхности. В этом анализе предполагалось, что метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови являются известными величинами. Хотя анализ проводился для осесимметричного случая, его можно распространить на внеосевые опухоли на основании наблюдения, что полярный угол опухоли можно оценить с помощью распределения температуры поверхности.
Информация для авторов
Арджун Чанмугам, Отделение неотложной медицины Медицинская школа Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Раджив Хатвар, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Сила Херман, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
5. ССЫЛКИ
[1] Варго-Гогола Т., Розен Дж. М.. Моделирование рака груди: один размер не подходит всем.Обзоры природы. 2007. 7 (9): 659–672. [PubMed] [Google Scholar] [4] Ng EY-K. Обзор термографии как многообещающего метода неинвазивного обнаружения опухолей молочной железы. Международный журнал термических наук. 2009. 48 (5): 849–859. [Google Scholar] [5] Лоусон Р. Влияние температуры поверхности на диагностику рака груди. Журнал Канадской медицинской ассоциации. 1956. 75 (4): 309–311. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] [6] Кеннеди Д.А., Ли Т., Сили Д. Сравнительный обзор термографии как метода скрининга рака груди.Интегративные методы лечения рака. 2009. 8 (1): 9–16. [PubMed] [Google Scholar] [7] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди нормальной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1984. 106 (2): 123–130. [PubMed] [Google Scholar] [8] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди злокачественной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1988. 110 (4): 269–276. [PubMed] [Google Scholar] [9] Судхарсан Н.М., Нг Э.Й., Тех SL. Распределение температуры поверхности груди с опухолью и без нее. Компьютерные методы в биомеханике и биомедицинской инженерии.1999. 2 (3): 187–199. [PubMed] [Google Scholar] [10] Судхарсан Н.М., Нг ЭЙ. Параметрическая оптимизация для идентификации опухолей: уравнение биологического нагрева с использованием дисперсионного анализа и метода Тагучи. Труды Института инженеров-механиков. Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2000. 214 (5): 505–512. [PubMed] [Google Scholar] [11] Ng EY, Sudharsan NM. Улучшенное трехмерное прямое численное моделирование и термический анализ женской груди с опухолью. Труды института инженеров-механиков.Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2001. 215 (1): 25–37. [PubMed] [Google Scholar] [12] Цзян Л., Чжан В., Лоу М.Х. Моделирование статической и динамической термографии груди человека при упругой деформации. Физика в медицине и биологии. 2011. 56 (1): 187–202. [PubMed] [Google Scholar] [13] Миттал М., Пидапарти Р.М. Моделирование и оценка параметров опухоли груди с использованием эволюционных алгоритмов. Моделирование и имитационное моделирование в инженерии. 2008; 2008 (2): 756436–756441. [Google Scholar] [14] Митра С., Баладжи К.Оценка параметров опухоли по термограмме груди с помощью нейронной сети. Международный журнал тепломассообмена. 2010. 53 (21-22): 4714–4727. [Google Scholar] [15] Цетингул М.П., Герман К. Модель теплопередачи тканей кожи для обнаружения повреждений: анализ чувствительности. Физика в медицине и биологии. 2010. 55 (19): 5933–5951. [PubMed] [Google Scholar] [16] Хаммер С., Фаннинг А., Кроу Дж. Обзор стадийности рака груди и вариантов хирургического лечения. Кливлендский медицинский журнал клиники.2008; 75 (Приложение 1): S10–6. [PubMed] [Google Scholar] [17] Pennes HH. Анализ температуры тканей и артериальной крови предплечья человека в состоянии покоя. 1948. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, MD: 1985) 1998; 85 (1): 5–34. [PubMed] [Google Scholar] [18] Амри А., Сайдан А., Пулко С. Термический анализ трехмерной модели груди со встроенной опухолью с использованием метода матрицы линий передачи (TLM). Компьютеры в биологии и медицине. 2011. 41 (2): 76–86. [PubMed] [Google Scholar] [19] Comsol Multiphysics.Версия 4.2 Comsol Inc; 2011. [Google Scholar] [20] Готери М. Термопатология рака груди: измерение и анализ температуры и кровотока in vivo. Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1980; 335: 383–415. [PubMed] [Google Scholar]Термический анализ модели раковой груди
Int Mech Eng Congress Expo. Авторская рукопись; доступно в PMC 2014 16 октября.
Опубликован в окончательной отредактированной форме как:
PMCID: PMC4199207
NIHMSID: NIHMS468671
Арджун Чанмугам
Департамент неотложной медицины, Медицинский факультет Университета Джона Хоптимора, США
Раджив Хатвар
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Цила Херман
Кафедра машиностроения Университет Джона Хопкинса Балтимор, Мэриленд, США
Арджун Чанмугам, Департамент неотложной медицины Джона Хопкинса Медицинский факультет Университета Балтимора, Мэриленд, США;
См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.Abstract
Рак груди — одно из самых распространенных и опасных онкологических заболеваний. Подповерхностные очаги рака груди выделяют больше тепла и имеют повышенное кровоснабжение по сравнению со здоровой тканью, и это повышение температуры отражается на температуре поверхности кожи. Повышение температуры на поверхности кожи, вызванное злокачественным поражением, можно измерить неинвазивным способом с помощью инфракрасной термографии, которая может использоваться в качестве диагностического инструмента для выявления наличия поражения. Однако его диагностические возможности ограничены, если интерпретация изображений основана на качественных принципах.В этом исследовании мы представляем количественный термический анализ рака груди с использованием трехмерной вычислительной модели груди. Для проведения анализа использовалась программа COMSOL FEM. Было проанализировано влияние различных параметров (размер опухоли, расположение, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови) на распределение температуры поверхности (которое можно измерить с помощью инфракрасной термографии). Были определены ключевые определяющие характеристики профиля температуры поверхности, которые можно использовать для оценки размера и местоположения опухоли на основе данных (измеренных) температуры поверхности.Кроме того, мы использовали процесс динамического охлаждения для анализа распределения температуры поверхности во время охлаждения и восстановления тепла как функции времени. В этом исследовании оценивается влияние температуры охлаждения на усиление разницы температур между нормальной тканью и раковыми поражениями. Это исследование демонстрирует, что количественная оценка распределения температуры с помощью компьютерного моделирования в сочетании с термографической визуализацией и динамическим охлаждением может быть важным инструментом в раннем обнаружении рака груди.
1. ВВЕДЕНИЕ
В США и Европе рак груди является наиболее часто диагностируемой формой рака у женщин [1]. В 2008 году уровень заболеваемости составил 1,4 миллиона случаев, а смертность во всем мире — 500 000 [2]. Ожидается, что в 2012 г. в США будет зарегистрировано 200 000 новых случаев заболевания [3]. Рак груди хорошо поддается лечению, если он диагностирован на ранней стадии [4]. Самым широко используемым инструментом для обнаружения рака молочной железы является маммография, но она имеет некоторые существенные ограничения, включая радиационное облучение, стоимость, дискомфорт пациента и, что более важно, высокий уровень ложных срабатываний.В качестве альтернативы также можно обнаружить раковые образования с помощью тепловизора, метода, который неинвазивен и более удобен для пациента.
Хотя термография существует с конца 1950-х годов, механизмы теплопередачи между пораженной и нативной тканью и различия между ними еще предстоит хорошо описать. Предыдущие исследования показали, что опухоли выделяют больше тепла, чем здоровые ткани, и это изменение температуры можно определить с помощью тепловизора [5,6].Несмотря на технический прогресс, достигнутый с помощью инфракрасного изображения, термографическое изображение в значительной степени остается качественным по своей природе [6], что ограничивает его полезность.
Недавно исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы связать распределение температуры поверхности с размером опухоли и локализацией рака груди [7-12]. Осман и Афифи (7,8) были одними из первых, кто использовал полусферическую модель с различными слоями ткани одинаковой толщины. Позже Судхарсан и Нг [10,11] использовали модели, которые адекватно отображали анатомию груди.Jiang et al (12) включили упругую деформацию в свое моделирование.
Митал и Пидапарти [13] и Митра и Баладжи [14] использовали эволюционные алогритмы и нейронные сети соответственно для прогнозирования размера и местоположения опухоли с помощью термограмм груди. В их анализе скорость метаболического тепловыделения варьировалась в зависимости от диаметра опухоли, в то время как скорость перфурии крови опухоли оставалась постоянной.
В этом исследовании мы представляем вычислительную модель и количественный анализ, чтобы обеспечить более точное описание тепловых характеристик поражений рака груди, включая зависимость распределения температуры от размера, формы и глубины поражения.В частности, мы использовали параметрический анализ молочной железы, чтобы получить набор функций, которые можно использовать для прогнозирования местоположения и размера поражения раком молочной железы на основе измерений температуры поверхности, что важно в диагностических приложениях. Чтобы улучшить процедуру получения теплового изображения и обеспечить воспроизводимость и точность процедуры визуализации, при анализе применялась охлаждающая нагрузка, чтобы улучшить тепловую видимость и позволить значимые измерения физических и теплофизических характеристик поражения.Эта работа должна предоставить врачам более точный, неинвазивный и экономичный инструмент для ранней диагностики одного из наиболее распространенных и опасных видов рака.
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Грудь человека представляет собой многослойную структуру, состоящую из слоев эпидермиса, папиллярной дермы, ретикулярной дермы, жира, железы и мышц, как показано на. Размеры этих слоев приведены в. Для исследования рака на ранней стадии диаметр опухоли не превышал 20 мм [16].
a) СХЕМА груди с тканевыми слоями, используемая в вычислительной модели
(b) генерируемая вычислительная сетка
ТАБЛИЦА 1
ТЕРМОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Дерма [15] | Ретикулярная Дерма [15] | ||||||
h (мм) | 0.1 | 0,7 | 0,8 | ||||
k (Вт / м · К) | 0,235 | 0,445 | 0,445 | ||||
ρ (кг / м 3 1200 | 90151200 | ||||||
c (Дж / кг · К) | 3589 | 3300 | 3300 | ||||
Q (Вт / м 3 ) | 0 | 368,1 | ω b (м 3 / с / м 3 ) | 0 | 0.0002 | 0,0013 |
Жир | Железа | Мышца | Опухоль | |
---|---|---|---|---|
h | 9015 9015 9015 15 [10]— | |||
k (Вт / м · К) | 0,21 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] | 0,48 [11] |
ρ (кг / м 3 ) | 930 [18] | 1050 [18] | 1100 [18] | 1050 [18] |
c (Дж / кг · К) | 2770 [18 ] | 3770 [18] | 3800 [15] | 3852 [15] |
Q (Вт / м 3 ) | 400 [11] | 700 [11] | 700 [ 11] | 5000 [12] |
Грудь была смоделирована как полусфера со слоями, показанными на.Уравнение биотепла Пеннеса [17] использовалось для моделирования теплопередачи в ткани груди. Уравнение биотоплива Пеннеса для слоя n th определяется выражением
ρncn∂T∂t = kn∇2T + ρbcbωb (Tb − Tn) + Qn
(1)
где ρ b , c b , T b и ω b представляют плотность, удельную теплоемкость крови, артериальную температуру и скорость перфузии крови соответственно. Плотность свойств ткани, удельная теплоемкость, температура, теплопроводность и выделение метаболического тепла даются формулами ρ , c , T , k и Q .Эти свойства перечислены в. Скорость перфузии крови (ω b ) для жира, железы, мышц и опухоли принята равной 0,0002 м 3 / с / м 3 , 0,0006 м 3 / с / м 3 , 0,0009 м 3 / с / м 3 и 0,012 м 3 / с / м 3 соответственно. Эти значения близки к значениям, используемым Нг и Судхарсаном [11].
Тепловой поток и непрерывность температуры на границе слоев ткани описываются уравнениями
kn∂Tn∂η = kn + 1∂Tn + 1∂η
(2)
соответственно.В уравнении. (2). η — направление, перпендикулярное поверхности. Предполагается, что нижняя часть мышечного слоя имеет внутреннюю температуру тела.
В связи с осесимметричным характером задачи с поражением, симметричным относительно оси, левая граница (ось) описывается граничным условием симметрии
На поверхности кожи используется конвективное граничное условие
−k∂T∂η = h (Ts − T∞)
(6)
где: k = 0,235 Вт · м −1 K −1 , h = 10 Вт · м −2 K −1 , T ∞ = 21 ° C
В переходном анализе поверхность охлаждается с использованием постоянной граничное условие температуры (Ур.(7).)
T ( t ) = T охлаждение 0 < t < t охлаждение
(7)
Коммерческое программное обеспечение COMSOL Multiphysics v 4.2 (2011) [19] использовалась для решения этих уравнений. Сетка, созданная в COMSOL, отображается в формате. Сетка более тонкая для тонких слоев (эпидермиса, папиллярной дермы и ретикулярной дермы) по сравнению с другими слоями.
Чтобы гарантировать независимость сетки, мы отслеживали температуру точки на оси, расположенной на поверхности, и среднюю температуру поверхности.Точки сетки варьировались от 5000 до 29000, а разница температур составляла менее 0,1%. Чтобы гарантировать, что переходный анализ не зависит от временного шага, температура поверхности на оси отслеживалась. Изменение температуры составляло менее 0,1% при изменении шага по времени от 0,1 до 2 секунд. Следовательно, использовалась сетка с 7800 точками сетки и шагом по времени 1 с (шаг по времени составлял 0,1 с для начальных 10 с).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В этом разделе представлены и обсуждаются результаты компьютерного моделирования.Анализ разделен на две части: установившееся состояние и переходное состояние. В стационарном анализе изучается влияние размера и расположения опухоли на температуру поверхности. На основе этого анализа были определены две ключевые особенности, которые можно использовать для прогнозирования характеристик опухоли. Кроме того, проводится параметрическое исследование для изучения влияния скорости перфузии крови и скорости метаболического тепловыделения опухоли на температуру поверхности. Затем модель сравнивается с экспериментальными данными.Вторая часть этого раздела посвящена анализу переходных процессов и распространению охлаждающего эффекта на ткань. Проанализировано влияние времени охлаждения и температуры охлаждения на тепловой контраст на поверхности кожи, полученный на этапе восстановления.
3.1 Анализ устойчивого состояния
показывает изотермы поперечного сечения нормальной груди в устойчивом состоянии. Температура снижается через ткань по направлению к поверхности кожи. Изотермы рака молочной железы показаны на.Около опухоли изотермы искажаются и указывают на то, что опухоль имеет более высокую температуру по сравнению с нормальной тканью. Это повышение температуры также заметно на поверхности кожи.
a) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ ГРУДИ
(b) ИЗОТЕРМЫ ДЛЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
3.1.1 Влияние размера и глубины опухоли
Температура поверхности T по окружности груди отображается в. Профили температуры поверхности для различных размеров (r, радиус опухоли) и местоположения опухоли (d, глубина под поверхностью кожи) строятся вместе с профилем температуры для нормального случая.Результаты показывают, что температура увеличивается в диапазоне от 0,1 ° C до 0,8 ° C, и это повышение можно точно измерить с помощью современных инфракрасных камер. Разница в температуре, ΔT, между раковым и нормальным (без поражения) случаем (нижняя синяя линия) наносится на график для анализа эффекта опухоли. Как и ожидалось, для осесимметричной опухоли максимальное повышение температуры ΔT max обнаруживается на оси. При фиксированном радиусе опухоли 5 мм максимальная разница температур увеличилась с 0.От 08 ° C до 0,58 ° C по мере уменьшения глубины опухоли с 20 мм до 10 мм. Точно так же для фиксированной глубины 15 мм максимальная разница температур увеличилась с 0,03 ° C до 0,50 ° C по мере увеличения радиуса опухоли с 2,5 мм до 7,5 мм. Все остальные свойства остались прежними.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ РАДИУСА ОПУХОЛИ r И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ РАДИУС r И ГЛУБИНА ОПУХОЛИ d КАК ПАРАМЕТРЫ
Показана зависимость размера опухоли от максимальной разницы температур в зависимости от размера и глубины опухоли.Результат согласуется с наблюдением Амри и др. [17] о том, что наличие опухоли всегда сопровождается повышением температуры поверхности. Повышение температуры может быть очень небольшим, но оно всегда присутствует даже при очень маленькой опухоли. Из этого видно, что по мере увеличения размера опухоли для фиксированной глубины и уменьшения глубины опухоли для фиксированного диаметра максимальная разница температур увеличивается.
МАКСИМАЛЬНАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
Согласно аналогичному анализу, проведенному Amri et al.[17] и Jiang et al. [12], они получили незначительное изменение максимальной разницы температур при изменении размера опухоли. В своем анализе они использовали уравнение
Q = C ∕ (468,6 ln 200 r + 50)
(8)
рассчитать метаболическое тепловыделение из диаметра опухоли. Согласно этому выражению, метаболическое тепловыделение уменьшается с увеличением размера. Из-за этого уменьшения эффект увеличения размера опухоли противодействует уменьшению скорости метаболического тепловыделения, и, следовательно, не происходит значительного изменения максимальной температуры поверхности при изменении размера опухоли.Следовательно, несоответствие между полученным здесь результатом и приведенным в литературе связано с различиями в скорости метаболического тепловыделения. Чтобы провести всесторонний анализ, мы не предполагаем, что скорость метаболического тепловыделения связана с диаметром опухоли. Мы рассматриваем это как независимый параметр, который больше соответствует реальной жизненной ситуации: как большие, так и маленькие опухоли могут быть агрессивными и иметь большую скорость метаболического тепловыделения, и наоборот.
Хотя этот результат полезен для понимания поведения максимального повышения температуры при изменении глубины и размера опухоли, сам по себе этот результат не может быть использован для оценки местоположения и размера опухоли.Анализ показывает, что одно и то же максимальное повышение температуры может наблюдаться для различных комбинаций глубины и размера опухоли.
Результаты показывают, что наклон кривой разности температур увеличивается (становится более крутым) с уменьшением глубины опухоли. Здесь «длина половинной разницы температур» (L T ) используется в качестве меры этого наклона. Он определяется как расстояние от оси по окружности, на котором разница температур падает до половины своего максимального значения.По мере увеличения наклона температурного профиля соответствующее значение L T уменьшается. показывает изменение разницы половинной температуры в зависимости от размера и глубины опухоли, и результаты показывают, что L T уменьшается с уменьшением глубины и радиуса. Когда L T используется вместе с максимальной разницей температур, можно оценить местоположение и размер опухоли. Размер и глубина опухоли — единственные переменные в этом анализе, метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови оставались постоянными.
ПОЛОВИННАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУРЫ (ИЗМЕРЕНИЕ НАКЛОНА) КАК ФУНКЦИЯ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ОПУХОЛИ
3.1.2 Внеосевые опухоли
В предыдущем анализе мы в основном рассматривали опухоли, симметричные относительно оси. В этом разделе внеосевые опухоли анализируются путем изменения полярного угла опухоли. Вычислительная модель трехмерна. показывает распределение температуры поверхности для опухолей с полярными углами 0 °, 30 ° и 60 °. Видно, что область с максимальной температурой удаляется от центра с увеличением полярного угла опухоли.Более отчетливо это видно на рисунке, где показана температура по окружности для различных положений опухоли. Полярный угол места максимальной температуры равен таковому у опухоли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ С ПОЛЯРНЫМИ УГЛАМИ (a) 0 ° (b) 30 ° (c) 60 °
ПОВЕРХНОСТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПО ОКРУЖНОСТИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ ВНЕОСИ
3.1.3 Влияние параметров крови
Скорость перфузии и метаболическое тепловыделение на разнице температур поверхности (повышение температуры поверхности из-за наличия опухоли) анализировались в.С увеличением скорости перфузии крови и метаболического тепловыделения разница температур увеличивается. Когда скорость перфузии крови увеличивается в четыре раза, с 0,006 с -1 до 0,024 с -1 , разница температур на оси увеличивается с 0,4 ° C до 0,8 ° C. Когда скорость метаболического тепловыделения увеличивается в четыре раза с 2500 Вт / м 3 до 10000 Вт / м 3 , разница температур увеличивается на 0,05 ° C. Можно видеть, что скорость перфузии крови имеет гораздо большее влияние на распределение температуры поверхности, чем скорость метаболического тепловыделения.Можно также сделать вывод, что температура поверхности более чувствительна к изменениям скорости перфузии крови, чем к скорости метаболического тепловыделения.
ВАРИАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ СКОРОСТИ ПЕРФУЗИИ КРОВИ И СКОРОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ
3.1.4 Сравнение с экспериментальными данными
Модель сравнивается с экспериментальными данными, полученными Gautherie [20]. В этом сравнении теплофизические свойства, геометрия и граничные условия были взяты из Митры и Баладжи [14].Здесь грудь моделируется в виде полусферы радиусом 90 мм, с опухолью диаметром 23 мм на глубине 20 мм. Коэффициент теплопередачи был принят равным 5 Вт / м 2 , и нижняя часть груди подвергалась граничному условию постоянной температуры (внутренней температуры тела). показывает сравнение результатов расчетов, полученных с помощью COMSOL, и экспериментальных данных. Хотя есть некоторые различия в количественном отношении, есть удовлетворительное качественное совпадение.
СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
3.2 Анализ переходных процессов
В этом разделе анализируется влияние приложения охлаждающей нагрузки, также называемой термостимуляцией, и последующей фазы восстановления (тепловой отклик при снятии охлаждающей нагрузки). Исследуются факторы, влияющие на величину теплового контраста во время фазы восстановления.
3.3.1 Фаза охлаждения
. показывает профиль осевой температуры во время фазы охлаждения. Для охлаждения применяется граничное условие постоянной температуры, поэтому во время охлаждения температура на поверхности составляет 14 ° C.С течением времени температура под поверхностью уменьшается с увеличением времени охлаждения. Для оценки степени охлаждения глубина проникновения охлаждения была определена как максимальное расстояние от поверхности, для которого падение температуры составляет более 0,3 ° C. показывает изменение глубины проникновения охлаждения во времени. Как и ожидалось, глубина охлаждения увеличивается с увеличением времени охлаждения.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПРОФИЛЬ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ГЛУБИНА ОХЛАЖДЕНИЯ VS.ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
3.3.2 Фаза рекуперации тепла
Профиль осевой температуры
После снятия охлаждающей нагрузки температура постепенно увеличивается и со временем достигает устойчивого состояния. . показывает, как изменяется осевая температура после снятия охлаждающей нагрузки. Видно, что с течением времени температурный профиль приближается к установившемуся состоянию (без охлаждающей нагрузки). После снятия охлаждающей нагрузки температура ткани постепенно повышается.Когда сравниваются профили температуры сразу после прекращения охлаждения и спустя 50 секунд, видно, что температура области, которая находится в пределах 3 мм от поверхности (слева от точки A), испытывает снижение температуры, тогда как более глубокие регионы все еще охлаждаются. Точно так же при сравнении профилей температуры через 50 секунд и 200 секунд область глубиной более 6 мм все еще охлаждается. Таким образом, можно сделать вывод, что между снятием охлаждающей нагрузки и повышением температуры в ткани существует временной лаг, и, таким образом, глубина охлаждения продолжает увеличиваться даже после снятия охлаждающей нагрузки.
ПРОФИЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОСИ ВО ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ 60 С ОХЛАЖДЕНИЯ
Профиль восстановления
На графике температура поверхности непосредственно над опухолью (на оси) отображается как функция времени во время фазы теплового восстановления для нормальных и злокачественных опухолей. кейс. Следует отметить, что температура на графике берется из места с максимальным повышением температуры. Разница между двумя профилями указана на правой оси. Во время охлаждения применялась постоянная температура 14 ° C, поэтому кривая восстановления начинается с 14 ° C для обоих случаев.Можно видеть, что разница между двумя профилями температуры достигает максимума 0,9 ° C через 10 минут, и это время будет обозначаться как «время пика» (t p ). Разница постепенно стабилизируется до 0,6 ° C, что является разницей температуры в установившемся режиме. Видно, что температурный контраст увеличивается на 0,3 ° C из-за приложения охлаждающей нагрузки.
ВЛИЯНИЕ ОПУХОЛИ НА РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУРЫ VS. ВРЕМЕННЫЙ ГРАФИК ВО ВРЕМЯ ФАЗЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Влияние охлаждающей нагрузки
В этом разделе анализируется влияние охлаждающей нагрузки на профиль рекуперации тепла.Рассмотрены два метода охлаждения: охлаждение при постоянной температуре и конвективное охлаждение. Когда время охлаждения для охлаждения с постоянной температурой увеличивается с 10 секунд до 80 секунд, максимальная разница температур во время восстановления, Δ T max, восстановление , увеличивается с 0,7 ° C до 0,9 ° C (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая охлаждения с постоянной температурой, максимальная разница температур увеличивается с 0,75 ° C до 0,9 ° C (). Для режима конвективного охлаждения максимальная разница температур увеличилась с 0.От 60 ° C до 0,65 ° C при увеличении времени охлаждения с 30 до 120 секунд (). Когда температура охлаждения снижается с 20 ° C до 14 ° C для случая конвективного охлаждения, максимальная разница температур увеличивается с 0,60 ° C до 0,62 ° C (). Увеличение максимальной разницы температур больше для охлаждения с постоянной температурой по сравнению с конвективным охлаждением.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МАКСИМАЛЬНУЮ РАЗНИЦУ ТЕМПЕРАТУР
3.3 Ключевые особенности для прогнозирования размера и местоположения опухоли
Как упоминалось в разделе 3.2.1, существуют две ключевые особенности профиля температуры поверхности, имеющие отношение к прогнозированию свойств поражения: максимальная разница температур и длина половинной разницы температур. Используя эти две функции, можно оценить расположение и размер опухоли. Следует отметить, что скорость перфузии крови и скорость метаболического тепловыделения являются известными величинами в анализе. Далее рассматривался только осесимметричный случай.
Было также замечено, что для опухолей вне оси полярный угол опухоли может быть определен с использованием профиля температуры поверхности. Используя это наблюдение и вышеупомянутые особенности, можно расширить этот анализ на общий случай внеосевых опухолей.
4. ВЫВОДЫ
В данной работе была представлена трехмерная модель груди, которая была решена для распределения температуры в различных условиях с помощью COMSOL. Было проанализировано распределение температуры поверхности для различных размеров и местоположений осесимметричных опухолей.Затем было проанализировано поведение внеосевых опухолей, и было показано, что полярное расположение опухоли можно предсказать, используя профиль температуры поверхности. Параметрический анализ в условиях устойчивого состояния предсказывает, что изменение профиля температуры поверхности из-за метаболического тепловыделения незначительно по сравнению со скоростью перфузии крови.
Анализ переходных процессов показал, что глубина охлаждения увеличивается даже после снятия охлаждающей нагрузки. Было проанализировано влияние охлаждающей нагрузки на профиль восстановления, и было обнаружено, что по мере увеличения времени охлаждения и снижения температуры охлаждения наибольшая разница температур увеличивается как для охлаждения с постоянной температурой, так и для конвективного охлаждения.Охлаждение при постоянной температуре намного эффективнее конвективного охлаждения.
На основе анализа устойчивого состояния две ключевые характеристики, максимальная разница температур и длина половины разницы температур, были определены как данные, позволяющие оценить местоположение и размер опухоли по распределению температуры поверхности. В этом анализе предполагалось, что метаболическое тепловыделение и скорость перфузии крови являются известными величинами. Хотя анализ проводился для осесимметричного случая, его можно распространить на внеосевые опухоли на основании наблюдения, что полярный угол опухоли можно оценить с помощью распределения температуры поверхности.
Информация для авторов
Арджун Чанмугам, Отделение неотложной медицины Медицинская школа Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Раджив Хатвар, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
Сила Херман, факультет машиностроения, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, США.
5. ССЫЛКИ
[1] Варго-Гогола Т., Розен Дж. М.. Моделирование рака груди: один размер не подходит всем.Обзоры природы. 2007. 7 (9): 659–672. [PubMed] [Google Scholar] [4] Ng EY-K. Обзор термографии как многообещающего метода неинвазивного обнаружения опухолей молочной железы. Международный журнал термических наук. 2009. 48 (5): 849–859. [Google Scholar] [5] Лоусон Р. Влияние температуры поверхности на диагностику рака груди. Журнал Канадской медицинской ассоциации. 1956. 75 (4): 309–311. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] [6] Кеннеди Д.А., Ли Т., Сили Д. Сравнительный обзор термографии как метода скрининга рака груди.Интегративные методы лечения рака. 2009. 8 (1): 9–16. [PubMed] [Google Scholar] [7] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди нормальной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1984. 106 (2): 123–130. [PubMed] [Google Scholar] [8] Осман М.М., Афифи Э.М. Тепловое моделирование груди злокачественной женщины. Журнал биомеханической инженерии. 1988. 110 (4): 269–276. [PubMed] [Google Scholar] [9] Судхарсан Н.М., Нг Э.Й., Тех SL. Распределение температуры поверхности груди с опухолью и без нее. Компьютерные методы в биомеханике и биомедицинской инженерии.1999. 2 (3): 187–199. [PubMed] [Google Scholar] [10] Судхарсан Н.М., Нг ЭЙ. Параметрическая оптимизация для идентификации опухолей: уравнение биологического нагрева с использованием дисперсионного анализа и метода Тагучи. Труды Института инженеров-механиков. Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2000. 214 (5): 505–512. [PubMed] [Google Scholar] [11] Ng EY, Sudharsan NM. Улучшенное трехмерное прямое численное моделирование и термический анализ женской груди с опухолью. Труды института инженеров-механиков.Часть H, Инженерный журнал в медицине. 2001. 215 (1): 25–37. [PubMed] [Google Scholar] [12] Цзян Л., Чжан В., Лоу М.Х. Моделирование статической и динамической термографии груди человека при упругой деформации. Физика в медицине и биологии. 2011. 56 (1): 187–202. [PubMed] [Google Scholar] [13] Миттал М., Пидапарти Р.М. Моделирование и оценка параметров опухоли груди с использованием эволюционных алгоритмов. Моделирование и имитационное моделирование в инженерии. 2008; 2008 (2): 756436–756441. [Google Scholar] [14] Митра С., Баладжи К.Оценка параметров опухоли по термограмме груди с помощью нейронной сети. Международный журнал тепломассообмена. 2010. 53 (21-22): 4714–4727. [Google Scholar] [15] Цетингул М.П., Герман К. Модель теплопередачи тканей кожи для обнаружения повреждений: анализ чувствительности. Физика в медицине и биологии. 2010. 55 (19): 5933–5951. [PubMed] [Google Scholar] [16] Хаммер С., Фаннинг А., Кроу Дж. Обзор стадийности рака груди и вариантов хирургического лечения. Кливлендский медицинский журнал клиники.2008; 75 (Приложение 1): S10–6. [PubMed] [Google Scholar] [17] Pennes HH. Анализ температуры тканей и артериальной крови предплечья человека в состоянии покоя. 1948. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, MD: 1985) 1998; 85 (1): 5–34. [PubMed] [Google Scholar] [18] Амри А., Сайдан А., Пулко С. Термический анализ трехмерной модели груди со встроенной опухолью с использованием метода матрицы линий передачи (TLM). Компьютеры в биологии и медицине. 2011. 41 (2): 76–86. [PubMed] [Google Scholar] [19] Comsol Multiphysics.Версия 4.2 Comsol Inc; 2011. [Google Scholar] [20] Готери М. Термопатология рака груди: измерение и анализ температуры и кровотока in vivo. Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1980; 335: 383–415. [PubMed] [Google Scholar]Сублетальная гипертермия способствует переходу клеток рака молочной железы из эпителия в мезенхиму: проявление синергизма между гипертермией и химиотерапией
Термотерапия продемонстрировала потенциал как эффективный нехирургический метод лечения рака груди.Несмотря на свои преимущества, включая низкую токсичность и высокую повторяемость, термотерапия обычно требуется применять в сочетании с другими видами лечения, поскольку остаточные опухолевые клетки, которые выживают после гипертермической обработки, часто вызывают рецидивы. В этом исследовании мы подтвердили, что клетки рака груди переносят температуру до 47 ° C, синтезируя большое количество белков теплового шока. Дальнейшие изменения молекулярных свойств подвергнутых нагреву клеток исследовали с помощью вестерн-блоттинга, количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией и иммуноцитохимии.Мы обнаружили, что низкотемпературная гипертермия способствует переходу эпителия в мезенхиму (EMT), о чем свидетельствует повышение уровней экспрессии мезенхимальных маркеров при одновременном снижении эпителиальных маркеров. Более того, морфология клеток изменилась с булыжника на более веретенообразный вид, в дополнение к значительному увеличению подвижности клеток при тепловой обработке. Все эти результаты подтверждают, что сублетальный гипертермический стресс вызывает ЭМП. Кроме того, мы исследовали изменения химиочувствительности термообработанных клеток.Добавление химиопрепаратов вызывало повышенную цитотоксичность термообработанных клеток по сравнению с клетками, которые не подвергались совместной тепловой обработке. Наше исследование демонстрирует, что термотерапия сама по себе может вызвать нежелательную ЭМП, которую можно хорошо преодолеть за счет синергетического эффекта при применении с химиотерапией.
Эта статья в открытом доступе
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?Чувство холода и другие недооцененные симптомы рака груди: анекдоты или индивидуальные профили для расширенной стратификации пациентов?
Голубницкая О., Дебальд М., Егиазарян К., Кун В., Пешта М., Костильола В., Греч Г. Эпидемия рака груди в начале 21 века: оценка факторов риска, кумулятивные анкеты и рекомендации по профилактическим мерам. Tumor Biol. 2016; 37 (10): 12941–57. DOI: 10.1007 / s13277-016-5168-х.
Артикул Google ученый
Голубницкая О., Бабан Б., Бониоло Дж., Ван В., Бубнов Р., Капалла М., Крапфенбауэр К., Мозаффари М., Костильола В.Медицина в начале двадцать первого века: парадигма и ожидание — позиционный документ EPMA 2016. EPMA J. 2016; 7:23. DOI: 10.1186 / s13167-016-0072-4.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Матес Р.В., Мэлоун К.Э., Далинг Дж. Р., Дэвис С., Лукас С. М., Портер П. Л., Ли К. И.. Мигрень у женщин в постменопаузе и риск инвазивного рака груди. Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. 2008. 17 (11): 3116–22. DOI: 10.1158 / 1055-9965.EPI-08-0527.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Li CI, Mathes RW, Malone KE, Daling JR, Bernstein L, Marchbanks PA, Strom BL, Simon MS, Press MF, Deapen D, Burkman RT, Folger SG, McDonald JA, Spirtas R. история мигрени и риск рака груди у женщин в пременопаузе и постменопаузе. Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. 2009. 8 (7): 2030–4. DOI: 10.1158 / 1055-9965.EPI-09-0291.
Артикул Google ученый
Ли К.И., Матес Р.В., Блум Э.С., Каан Б., Кавана М.Ф., Хлебовски Р.Т., Майкл Й., О’Салливан М.Дж., Стефаник М.Л., Прентис Р. История мигрени и риск рака груди у женщин в постменопаузе. J Clin Oncol. 2010. 28 (6): 1005–10. DOI: 10.1200 / JCO.2009.25.0423.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Winter AC, Rexrode KM, Lee I-M, Buring JE, Tamimi RM, Kurth T.Мигрень и последующий риск рака груди: проспективное когортное исследование. Контроль причин рака. 2013; 24 (1): 81–9. DOI: 10.1200 / JCO.2009.25.0423.
Артикул PubMed Google ученый
Mohan J, Antonelou M, Dadzie O, Dubrey S. Головная боль у молодой женщины: лептоменингеальные метастазы как первое проявление лежащего в основе злокачественного новообразования груди. BMJ Case Rep. 2015. DOI: 10.1136 / bcr-2014-207643.
PubMed Central Google ученый
Dembéle A, Bambara M, Macuomi E, Ullmann D. Рак груди, выявленный при паранеопластическом мозжечковом синдроме: один случай и обзор литературы. Pan Afr Med J. 2015; 22–25, DOI: 10.11604 / pamj.2015.22.25.6217.
Поливка Дж., Краликова М., Поливка Дж., Кайзер С., Кун В., Голубницкая О. Тайна метастатического поражения головного мозга у больных раком груди: улучшение стратификации пациентов, прогнозирование заболевания и целенаправленная профилактика на горизонте? EPMA J. 2017, в печати.
Дарликс А., Зуауи С., Ригау В., Бессауд Ф., Фигарелла-Бранжер Д., Матье-Дауде Х. и др. Эпидемиология первичных опухолей головного мозга: общенациональное популяционное исследование. J Neurooncol, 2016.
Поливка Дж., Поливка Дж., Рохан В., Тополькан О. Новая парадигма лечения пациентов с анапластическими олигодендроглиальными опухолями. Anticancer Res. 2014; 34: 1587–94.
CAS PubMed Google ученый
Поливка Дж, Поливка младший, Рохан В., Тополькан О. Мультиформная глиобластома — обзор патогенеза, биомаркеров и терапевтических перспектив. Чешский словарь Neurol N. 2013; 76 (109): 575–83.
Google ученый
Поливка Ю., Поливка Ю., Голубец Л., Кубикова Т., Прибан В., Хес О. и др. Успехи экспериментальной таргетной терапии и иммунотерапии пациентов с мультиформной глиобластомой. Anticancer Res. 2017; 37: 21–33.
Артикул PubMed Google ученый
Лин Н.Ю., Беллон-младший, Винер EP. Метастазы в ЦНС при раке груди. J Clin Oncol Off J Am Soc Clin Oncol. 2004. 22: 3608–17.
Артикул Google ученый
Чанг Э.Л., Ло С. Диагностика и лечение метастазов в центральную нервную систему при раке груди. Онколог. 2003. 8: 398–410.
Артикул PubMed Google ученый
Реберг Б., Мативон С., Комбескюр С., Мерсье Ю., Саволделли Г.Л.Прогнозирование острой послеоперационной боли после операции по поводу рака груди с использованием опросника болевой чувствительности: когортное исследование. Clin J Pain. 2017; 33 (1): 57–66. DOI: 10.1097 / AJP.0000000000000380.
Артикул PubMed Google ученый
Ханс Дж., Дезер К., Роберт Д., Де Херт С. Нейросенсорные изменения в человеческой модели боли, вызванной эндотелином-1: поведенческое исследование. Neurosci Lett. 2007. 418 (2): 117–21. DOI: 10.1016 / j.neulet.2007.03.008.
CAS Статья PubMed Google ученый
Кляйнер С.М. Вода: важное, но недооцененное питательное вещество. J Am Diet Assoc. 1999. 99 (2): 200–6. DOI: 10,1155 / 2015/482839.
CAS Статья PubMed Google ученый
Боркум Ю.М. Триггеры мигрени и окислительный стресс: повествовательный обзор и синтез. Головная боль. 2016; 56 (1): 12–35.DOI: 10.1111 / head.12725.
Артикул PubMed Google ученый
Липпи Г., Червеллин Г. Обонятельное обнаружение рака у собак по сравнению с лабораторными исследованиями: миф или возможность? Clin Chem Lab Med. 2012. 50 (3): 435–9. DOI: 10.1515 / CCLM.2011.672.
CAS Статья PubMed Google ученый
Xu Y, Lee H, Hu Y, Huang J, Kim S, Yun M. Обнаружение и идентификация биомаркеров летучих органических соединений рака молочной железы с использованием высокочувствительного массива одиночных нанопроволок на чипе.J Biomed Nanotechnol. 2013; 9 (7): 1164–72.
CAS Статья PubMed Google ученый
Митчелл Д. Взаимосвязь между витамином D и раком. Clin J Oncol Nurs. 2011; 15 (5): 557–60. DOI: 10.1188 / 11.CJON.557-560.
Артикул PubMed Google ученый
van der Rhee HJ, de Vries E, Coebergh JW. Регулярное пребывание на солнце приносит пользу здоровью. Мед-гипотезы.2016; 97: 34–7. DOI: 10.1016 / j.mehy.2016.10.011.
Артикул PubMed Google ученый
Решка Э., Пржибек М., Муурлинк О., Пеплонска Б. Варианты циркадных генов и рак груди. Cancer Lett. 2017. doi: 10.1016 / j.canlet.2017.01.012.
PubMed Google ученый
Ha NH, Long J, Cai Q, Shu XO, Hunter KW. Ген циркадного ритма Arntl2 является геном предрасположенности к метастазам при раке молочной железы, отрицательном по рецепторам эстрогена.PLoS Genet. 2016; 12 (9): e1006267. DOI: 10.1371 / journal.pgen.1006267.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Решка Э., Пшибек М. Циркадные гены при раке груди. Adv Clin Chem. 2016; 75: 53–70. DOI: 10.1016 / bs.acc.2016.03.005.
CAS Статья PubMed Google ученый
Nelson J, Bagnato A, Battistini B, Nisen P.Ось эндотелина: новая роль в развитии рака. Нат Рев Рак. 2003. 3 (2): 110–6.
CAS Статья PubMed Google ученый
Wülfing P, Diallo R, Kersting C, Wülfing C, Poremba C, Rody A, Greb RR, Böcker W, Kiesel L. Экспрессия рецепторов эндотелина-1, эндотелина-а и эндотелина-b у человека рак груди и взаимосвязь с долгосрочным наблюдением. Clin Cancer Res. 2003. 9 (11): 4125–31.
PubMed Google ученый
Flammer J, Konieczka K, Flammer AJ. Синдром первичной сосудистой дисрегуляции: последствия для глазных болезней. EPMA J. 2013; 4 (1): 14. DOI: 10.1186 / 1878-5085-4-14.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Cox TR, Rumney RM, Schoof EM, Perryman L, Hoye AM, Agrawal A, et al. Секретом гипоксического рака вызывает дометастатические поражения костей через лизилоксидазу. Природа. 2015; 522: 106–10. DOI: 10,1038 / природа14492.
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Ванхаранта С. Гипоксический билет в нишу метастазов в кости. Рак молочной железы Res. 2015; 17 (1): 122. DOI: 10.1186 / s13058-015-0635-7.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Коколус К, Хинг СС, Репаски Э.А. Ощущение жара или холода после рака груди: это просто неприятность или потенциально важный прогностический фактор? Int J Hyperth.2010. 26 (7): 662–80. DOI: 10.3109 / 02656736.2010.507235.
Артикул Google ученый
Франк С.М., Раджа С.Н., Булкао С.Ф., Гольдштейн Д.С. Относительный вклад внутренней и кожной температуры в тепловой комфорт и вегетативные реакции у людей. J Appl Physiol. 1999; 86 (5): 1588–93.
CAS PubMed Google ученый
Лю Х, Фэн Д., Лю Д., Ван С., Ю Х, Дай Э, Ван Дж, Ван Л., Цзян В.Рассмотрение происхождения стволовых клеток подтипа рака молочной железы и потенциального механизма злокачественной трансформации. PLoS One. 2016; 11 (10): e0165001. DOI: 10.1371 / journal.pone.0165001.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Менкалха А., Викторино В.Дж., Чеккини Р., Панис С. Картирование окислительных изменений при раке груди: понимание основных принципов обращения в клинику. Anticancer Res. 2014; 34 (3): 1127–40.
CAS PubMed Google ученый
Гордон CJ. Температура и токсикология: комплексный, сравнительный и экологический подход. Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис; 2005. с. 169–71.
Книга Google ученый
Курцрок Р. Роль цитокинов в утомляемости, связанной с раком. Рак. 2001. 92 (S6): 1684–8.
CAS Статья PubMed Google ученый
Netea MG, Kullberg BJ, Van der Meer JWM.Циркулирующие цитокины как медиаторы лихорадки. Clin Infect Dis. 2000. 31: S178–84.
CAS Статья PubMed Google ученый
Чан DSM, Виейра А.Р., Ауне Д., Бандера Е.В., Гринвуд, округ Колумбия, Мактирнан А. и др. Индекс массы тела и выживаемость у женщин с раком груди — систематический обзор литературы и метаанализ 82 последующих исследований. Энн Онкол. 2014; 25 (10): 1901–14. DOI: 10,1093 / annonc / mdu042.
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Голубницкая О., Дебальд М., Кун В., Егиазарян К., Бубнов Р.В., Гончаренко В.М. и др. Синдром Фламмера и возможное образование дометастатических ниш: многоцентровое исследование фенотипирования, стратификации пациентов, прогнозирования и потенциальной профилактики агрессивного рака груди и метастатических заболеваний. EPMA J. 2016; 7 Приложение 1: A25.
Google ученый
Konieczka K, Ritch R, Traverso CE, Kim DM, Kook MS, Gallino A, et al.Синдром Фламмера. EPMA J. 2014; 5 (1): 11. DOI: 10.1186 / 1878-5085-5-11.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Егиазарян К., Фламмер Дж., Оргюл С., Вундерлих К., Голубницкая О. Лица с вазоспастическим синдромом демонстрируют значительное сходство с пациентами с глаукомой, что подтверждается профилированием экспрессии генов в циркулирующих лейкоцитах. Mol Vis. 2009; 15: 2339–48.
CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Егиазарян К., Фламмер Дж., Голубницкая О. Прогностическое молекулярное профилирование крови здоровых вазоспастических лиц: ключ к целевой профилактике как персонализированной медицине с эффективными затратами. EPMA J. 2010; 1 (2): 263–72. DOI: 10.1007 / s13167-010-0032-3.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый