Computermodelle zur Planung von Radiofrequenzablation von Nierentumoren unter Berücksichtigung der Perfusion

In diesem gemeinsam mit der Universitätsklinik Düsseldorf durchgeführten Projekt werden die Simulation und experimentelle Verifikation der Radiofrequenzablation für Nierentumore untersucht. Mittels eines speziellen Applikators, der in einem ambulanten Vorgang in das betroffene Gebiet des Patienten eingebracht wird, speist ein Generator einen hochfrequenten elektrischen Strom ein, der mit der Zeit zu einer Erwärmung des erkrankten Bereichs und somit zur Abtötung der Tumorzellen führt. Ziel ist es, ein Computermodell zu erstellen, das die Veränderungen der Gewebestruktur, hervorgerufen durch die Erwärmung, im Verlauf der Behandlung berücksichtigt, um eine entsprechende Planung der Dosen vor einem Eingriff durchführen zu können. Hierfür kommen verschiedene Simulationsprogramme zur Anwendung wie z.B. das Softwarepaket Femlab der Firma Comsol, das die Berechnung von gekoppelten partiellen Differenzialgleichungen, wie sie bei der Beschreibung des vorliegenden Problems auftreten, ermöglicht. Dies sind zum einen die Biowärmeleitungsgleichung und zum anderen die Gleichungen zur Beschreibung der elektromagnetischen Feldgrößen. Hinzu treten die Navier-Stokes-Gleichungen der Fluiddynamik zur Berücksichtigung der Perfusion, die durch Blut- und Urinfluss in der Niere entsteht und zur Abkühlung des Zielgebiets führt. Die Simulation wird verglichen mit Ergebnissen eines experimentellen Aufbaus im Labor. Um die Resultate in einer realen Umgebung zu verifizieren, werden Musterbehandlungen an Schweinen durchgeführt, wobei Messsonden den Temperaturverlauf als Zeitfunktion an unterschiedlichen Positionen im Zielgewebe aufnehmen.