Il glioblastoma multiforme (GBM) è la neoplasia maligna primaria della glia più comune, con una prevalente localizzazione negli emisferi cerebrali. Sebbene presenti un’incidenza relativamente bassa (10 casi ogni 100.000 persone), la sua aggressività si traduce in una prognosi infausta, con una sopravvivenza media di 15 mesi dalla diagnosi iniziale. Dai risultati ottenuti in un importante studio svolto dal Laboratorio di Terapie Cellulari Avanzate di Vicenza (LTCA-ULSS8), Telea Medical e Telea Oncology Research (TOR) hanno avviato lo sviluppo di un potenziale nuovo trattamento basato sulla tecnologia QMR (correnti ad alta frequenza), con l’obiettivo di offrire nuove prospettive terapeutiche per il GBM. L’idea alla base di questo trattamento, descritta in questa tesi, prevede l’impiego di un dispositivo impiantabile caratterizzato da due elettrodi posizionati all’interno dell’encefalo, in corrispondenza delle aree in cui, ragionevolmente, si manifesterà la recidiva. Nella prima parte dell’elaborato vengono introdotti il GBM, la sua eziologia e opzioni di trattamento, la tecnologia QMR e il sistema di controllo PID che regola la potenza erogata dal generatore QMR in funzione della temperatura del tessuto in prossimità degli elettrodi. Il comportamento del sistema di controllo è stato inizialmente analizzato in vitro per valutarne la stabilità e adattare i parametri di funzionamento. Successivamente, l’analisi è stata estesa ad un contesto ex vivo utilizzando come tessuti il fegato suino e cervello bovino, per la caratterizzazione della distribuzione superficiale della temperatura. Lo scopo è stato quello di validare il sistema in condizioni prossime all’applicazione clinica reale. Nella seconda parte dell’elaborato viene descritta una tecnologia innovativa per la rilevazione della temperatura in prossimità degli elettrodi, con il coinvolgimento di un’azienda specializzata nello sviluppo di elettrodi intracranici. È stato necessario studiare ed implementare configurazioni hardware specifiche, adattabili alle diverse caratteristiche dei sensori. Nell’ultima sezione della tesi viene effettuato il confronto tra la dinamica dei sistemi e relativi parametri del setup sperimentale in vitro ed ex vivo. Dopo aver ricavato le equazioni che caratterizzano l’andamento termico dei due sistemi, è stato illustrato il processo di ottimizzazione dei guadagni del controllore.

Ottimizzazione di un Sistema di Controllo con Correnti ad Alta Frequenza per il Trattamento Sperimentale del Glioblastoma

TROTTO, ALESSANDRA
2024/2025

Abstract

Il glioblastoma multiforme (GBM) è la neoplasia maligna primaria della glia più comune, con una prevalente localizzazione negli emisferi cerebrali. Sebbene presenti un’incidenza relativamente bassa (10 casi ogni 100.000 persone), la sua aggressività si traduce in una prognosi infausta, con una sopravvivenza media di 15 mesi dalla diagnosi iniziale. Dai risultati ottenuti in un importante studio svolto dal Laboratorio di Terapie Cellulari Avanzate di Vicenza (LTCA-ULSS8), Telea Medical e Telea Oncology Research (TOR) hanno avviato lo sviluppo di un potenziale nuovo trattamento basato sulla tecnologia QMR (correnti ad alta frequenza), con l’obiettivo di offrire nuove prospettive terapeutiche per il GBM. L’idea alla base di questo trattamento, descritta in questa tesi, prevede l’impiego di un dispositivo impiantabile caratterizzato da due elettrodi posizionati all’interno dell’encefalo, in corrispondenza delle aree in cui, ragionevolmente, si manifesterà la recidiva. Nella prima parte dell’elaborato vengono introdotti il GBM, la sua eziologia e opzioni di trattamento, la tecnologia QMR e il sistema di controllo PID che regola la potenza erogata dal generatore QMR in funzione della temperatura del tessuto in prossimità degli elettrodi. Il comportamento del sistema di controllo è stato inizialmente analizzato in vitro per valutarne la stabilità e adattare i parametri di funzionamento. Successivamente, l’analisi è stata estesa ad un contesto ex vivo utilizzando come tessuti il fegato suino e cervello bovino, per la caratterizzazione della distribuzione superficiale della temperatura. Lo scopo è stato quello di validare il sistema in condizioni prossime all’applicazione clinica reale. Nella seconda parte dell’elaborato viene descritta una tecnologia innovativa per la rilevazione della temperatura in prossimità degli elettrodi, con il coinvolgimento di un’azienda specializzata nello sviluppo di elettrodi intracranici. È stato necessario studiare ed implementare configurazioni hardware specifiche, adattabili alle diverse caratteristiche dei sensori. Nell’ultima sezione della tesi viene effettuato il confronto tra la dinamica dei sistemi e relativi parametri del setup sperimentale in vitro ed ex vivo. Dopo aver ricavato le equazioni che caratterizzano l’andamento termico dei due sistemi, è stato illustrato il processo di ottimizzazione dei guadagni del controllore.
2024
Optimization of a Control System with High Frequency Currents for the Experimental Treatment of Glioblastoma
Glioblastoma
QMR
prove sperimentali
PID
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