Volúmen tumoral y densidad de corriente eléctrica generada por un sistema de arreglos de electrodos con corriente eléctrica directa: estudio experimental y teórico

Abstract

El cáncer es un problema científico y de salud, para el cual se usan terapias convencionales y alternativas. La etectroterapia con corriente eléctrica directa de baja intensidad se encuentra entre estas últimas. En esta Tesis se estudia, de forma experimental y/o teórica, los comportamientos del volumen tumoral y la desidad de corriente eléctrica que se genera por un sistema de arreglos de electrodos con corriente eléctrica en función de parámetros cinéticos y eléctricos. Para esto, se realiza un experimento en el que se evalúa la influencia de la intensidad de la corriente eléctrica directa en las cinéticas de xrecimiento de tumores experimentales de Ehrlich y fibroarcoma Sa-37 en ratones BALB/c. Se propone una modificación a la ecuación de Gompertz convencional, que se denomina Ecuación de Gompertz Modificada, para describir las cinéticas de crecimiento de los tumores no tratados y tratadosdespués de la aplicación de la electroterapia. También, se propone un modelo matemático para visualizar las distribuciones de potenciales, intensidad del campo eléctrico y densidad de corriente eléctrica, generadas por un sistema den arreglos de electrodos. Los resusltados de esta Tesis demuectran que: 1) Existe un umbral de corriente eléctrica directa por cada tipo de tumor (Ehrlich y fibrosarcoma (Erlich y fibrosarcoma Sa-37) a partir del cual ocurre una remisión completa. También, el porcentaje de regresión de estos tumores y la sobrevida de los ratones BALB/c se incrementan con el aumento de la intensidad de corriente eléctrica directa. 2) La Ecuación de Gompertz Modificada es factible para describir y revelar nuevas informaciones de las cinéticas de crecimiento de los tumores no tratados y tratados con corriente eléctrica directa (después de la aplicación de esta). 3) La aproximación matemática predice en cierta aproximación cómo dependen las distribuciones de potencial, intensidad del campo eléctrico y densidad de corriente eléctrica en función de la forma y tamaño del arreglo de electrodos, posicionamiento y polaridad de estos, y las diferencias de conductividades entre el tumor y su tejido sano circundante, hecho que permite discernir acerca del lugar más conveniente para colocar los electrodos durante la terapia. La descripción de los comportamientos del volumen tumoral y la densidad de corriente eléctrica que genera un sistema de arreglos de electrodos con corriente eléctrica en función de parámetros cinéticos y/o eléctricos permitirá iniciar la estandarización de esta terapia experimenta.

Cancer is a scientific and health problem, for which conventional and alternative therapies are used. Electrotherapy with low-intensity direct electrical current is among the latter. In this Thesis we study, experimentally and/or theoretically, the behavior of tumor volume and the density of electrical current generated by a system of electrode arrays with electrical current as a function of kinetic and electrical parameters. For this, an experiment is carried out in which the influence of the intensity of the direct electric current on the growth kinetics of experimental Ehrlich tumors and Sa-37 fibroarcoma in BALB/c mice is evaluated. A modification to the conventional Gompertz equation, called the Modified Gompertz Equation, is proposed to describe the growth kinetics of untreated and treated tumors after the application of electrotherapy. Also, a mathematical model is proposed to visualize the distributions of potentials, electric field intensity and electric current density, generated by a system of electrode arrays. The results of this Thesis demonstrate that: 1) There is a threshold of direct electrical current for each type of tumor (Ehrlich and fibrosarcoma (Erlich and fibrosarcoma Sa-37) from which a complete remission occurs. Also, the percentage of regression of these tumors and the survival of BALB/c mice increase with increasing intensity of direct electric current 2) The Modified Gompertz Equation is feasible to describe and reveal new information on the growth kinetics of untreated tumors and treated with direct electric current (after the application of this). 3) The mathematical approximation predicts to a certain approximation how the distributions of potential, electric field intensity and electric current density depend on the shape and size of the electrode array, their positioning and polarity, and the conductivity differences between the electrodes. tumor and its surrounding healthy tissue, a fact that allows discerning about the most convenient place to place the electrodes during therapy. The description of the behavior of the tumor volume and the electrical current density generated by a system of electrode arrays with electrical current as a function of kinetic and/or electrical parameters will allow the standardization of this experimental therapy to begin.