Seminario: Radiofrecuencia y tejidos biológicos. Experimentos y modelado computacional

Fecha:4 y 5 de septiembre

Hora: 9:30-12:30

Lugar: Salón Noble, 5ª planta, edificio 7F

Duración estimada: 6 horas

Resumen del contenido: 

El seminario a impartir pretende introducir al estudiante al estudio de la radiofrecuencia y su interacción con tejidos biológicos, particularmente tejidos animales y humanos. De manera general, esta área es común a un gran número de aplicaciones biomédicas tanto de diagnóstico como para tratamiento. Las aplicaciones en las que pondremos mayor énfasis son en aquellas vinculadas con los efectos térmicos de la aplicación de radiofrecuencia. 

El enfoque del seminario es principalmente computacional y se mostrarán ejemplos particulares de programas comerciales que introducirán al estudiante a la resolución y modelado de este tipo de problemas mediante elementos finitos. Sin embargo, a manera introductoria se comentarán algunos experimentos para la determinación de las propiedades dieléctricas y térmicas de tejidos.

Objetivos: 

• Favorecer la comprensión de los conceptos generales y específicos de la interacción de la radiofrecuencia con los tejidos biológicos enfocándose en los efectos térmicos.

• Incentivar el análisis de los fenómenos electrodinámicos y térmicos para su aplicación al campo de la ingeniería biomédica. 

• Favorecer la comprensión de experimentos de laboratorio para la obtención de propiedades dieléctricas (en radiofrecuencia) y térmicas de tejidos biológicos.

• Posibilitar habilidades de manejo de software de aplicación a resolución de problemas relacionados con los fenómenos electromagnéticos y térmicos descriptos.

Unidades temáticas del seminario:

Parte 1. Introducción  (duración 1.5 horas).

Introducción general las aplicaciones biomédicas de la radiofrecuencia. Propiedades dieléctricas de tejidos: permitividad y conductividad eléctrica en función de la frecuencia. Modelos paramétricos Debye, Cole-Cole, y otros. Modelos de conductividad eléctrica y la temperatura. Descripción de experimentos. Propiedades térmicas de los tejidos: conductividad térmica, calor específico, y perfusión. Modelos de conductividad, y calor específico en función de la temperatura. Descripción de experimentos.

Parte 2. Ecuación de biocalor y descripción de aplicaciones (1.5 horas).

Introducción a la ablación por radiofrecuencia y sus aplicaciones. Descripción de la ecuación del problema eléctrico. Descripción de la Ecuación de Biocalor. Modelos para la evaluación de daño del tejido. Resolución por elementos finitos.

Parte 3. Ejemplos y práctica con software (3 horas).

Introducción a la resolución de problemas utilizando elementos finitos con Comsol. Integración de Comsol con Matlab: tutorial y ejemplos generales. Construcción de geometrías y parametrización de geometrías utilizando Matlab. Ejemplo particular: implementación de control automático PID de un electrodo de ablación por radiofrecuencia. Parametrización de modelos e iteración sobre los mismos. Activación y desactivación de dominios.

Bibliografía: 

-Grimnes S.; Martinsen O.G.; Bioimpedance & Bioelectricity. Basics. Editorial Elsevier. Ed. 3º. Año 2015.

-Welch  A.J.; van Gemert M.J.C.; Otpical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue. Editorial Springer. Ed.2º. Año 2011.

-Manuales y tutoriales de Comsol 5.1 y Matlab .

-Publicaciones científicas recientes que se mencionarán durante el curso.

El seminario se impartirá en dos sesiones (I y II) de tres horas: la sesión I la formarán las partes 1 y 2 y la sesión II corresponderá a la parte 3.

El seminario está orientado tanto para la formación del alumnado como a la del profesorado.