Revista de ingeniería química y tecnología de procesos
Acceso abierto

abstracto

Modelado mecánico de la repoblación tumoral durante los tratamientos de radiación

Antonio Mario Locci

Se desarrolla un modelo matemático mecánico para la radioterapia para estudiar el efecto de la repoblación tumoral en el resultado del tratamiento con radiación. Se adopta el modelo cinético de dos lesiones (TLK) para describir la interacción entre la radiación ionizante y las células malignas, y se amplía en este trabajo para tener en cuenta la proliferación tumoral. La cinética investigada para el crecimiento de células tumorales incluye leyes exponenciales, logísticas y de Gompertz, mientras que los tratamientos de fraccionamiento estándar se consideran estudios de casos. El análisis de escala se utiliza para no dimensionalizar el sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias que describen el proceso bajo investigación. Se muestra la solución numérica del modelo propuesto en función de las variables adimensionales y grupos generados por el procedimiento de escalamiento. Esto último permite minimizar el número de parámetros necesarios para describir el proceso de radioterapia cuando se producen simultáneamente fenómenos de formación y reparación de daño en el ADN y de repoblación tumoral. La eficacia en la erradicación de tumores se mapea en función de dos grupos adimensionales que tienen en cuenta la tasa de dosis de radiación, así como las tasas de reparación de lesiones de ADN y de repoblación de células malignas. El presente estudio ilustra que los resultados del tratamiento de radioterapia se ven fuertemente afectados por las tasas relativas de fenómenos que ocurren simultáneamente. En particular, parece que para lograr un tratamiento eficaz manteniendo la dosis total a administrar lo más baja posible, el esquema de fraccionamiento debería optimizarse en base a la relación entre los mecanismos de reparación del ADN y las tasas de crecimiento de las células tumorales. Los resultados del modelo también muestran que la cinética exponencial y logística producen resultados similares en términos de resultados de los tratamientos. En comparación, las simulaciones del modelo con la ley de Gompertz indican que la repoblación descrita por esta cinética de crecimiento da como resultado un pronóstico significativamente peor para la erradicación del tumor que los modelos exponencial o logístico.