Modułowa architektura urządzenia do elektroporacji ze sprzętowo-programowym układem bezpieczeństwa

• Autorzy: Mocha Jan , Badura Grzegorz , Nowak Grzegorz , Sobotnicki Aleksander , Kostka Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.52

Warianty tytułu

EN

Modular architecture of an electroporation device with a hardware and software safety system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono architekturę modułową urządzenia do elektroporacji tkanek, określanego jako elektroporator. Elektroporator służy do generacji zaprogramowanych paczek impulsów wysokiego napięcia. Ze względu na bezpieczeństwo operatora oraz pacjenta, przedstawione rozwiązanie ma dodatkowe mechanizmy bezpieczeństwa, które przewidziano już na etapie projektowania jego konstrukcji blokowej.

EN

The paper presents the modular architecture of a device for tissue electroporation, called electroporator. The electroporator is used to generate programmed packets of high voltage pulses. Due to the safety of the operator and the patient, the presented solution has additional safety mechanisms, which were planned at the design stage of its block structure.

Słowa kluczowe

PL

ablacja; elektroporacja; terapia onkologiczna; generator impulsów wysokiego napięcia

EN

ablation; electroporation; oncology therapy; high voltage impulse generator

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 250--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Mocha Jan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny, Centrum Inżynierii Biomedycznej, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków
• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Katedra Informatyki Medycznej i Sztucznej Inteligencji, ul. Roosevelta 40, 41-800 Zabrze

• https://orcid.org/0000-0002-7944-6958

autor

Badura Grzegorz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny, Centrum Inżynierii Biomedycznej, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-2823-1834

autor

Nowak Grzegorz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny, Centrum Inżynierii Biomedycznej, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków
• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, , Katedra Biomateriałów, ul. Roosevelta 40, 41-800 Zabrze

• https://orcid.org/0000-0001-7845-3163

autor

Sobotnicki Aleksander

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny, Centrum Inżynierii Biomedycznej, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-3933-4169

autor

Kostka Paweł

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Katedra Informatyki Medycznej i Sztucznej Inteligencji, ul. Roosevelta 40, 41-800 Zabrze

• https://orcid.org/0000-0003-0155-450X

Bibliografia

• [1] Scheffer H. J., History of Image-Guided Tumor Ablation, w Meijerink M. R., et al. (ed.), Irreversible Electroporation in Clinical Practice, Springer, (2018), 3-11
• [2] Keisari Y. (ed.), Tumor Ablation – Effects on Systemic and Local Anti-Tumor Immunity and on Other Tumor- Microenvironment Interactions, Springer, (2013)
• [3] Davalos R. V., et al., Tissue Ablation with Irreversible Electroporation, Annals of Biomedical Engineering, Vol 33 (2005), nr 2, 223-231
• [4] Stampfli R., Willi M., Membrane potential of a Ranvier node measured after electrical destruction of its membrane, Experientia, 13 (1957), 297-98
• [5] Yarmush M., et al., Electroporation-Based Technologies for Medicine: Principles, Applications and Challenges, Annual Review of Biomedical Engineering, 16 (2014), 295-320
• [6] Miklavcic D., Davalos R.V., Electrochemotherapy (ECT) and irreversible electroporation (IRE) - advanced techniques for treating deep-seated tumors based on electroporation, BioMedical Engineering OnLine, 14, Suppl 3 (2015), I1
• [7] Das S. K., et al., Gene Therapies for Cancer: Strategies, Challenges and Successes, Journal of Cellular Physiology, 230 (2015), 2, 259-271
• [8] Rolong A., et al., History of Electroporation, w Meijerink M. R., et al. (ed.), Irreversible Electroporation in Clinical Practice, Springer, (2018), 13-40
• [9] Napotnik T. B., Polajžer T., Miklavčič D., Cell death due to electroporation – A review, Bioelectrochemistry, 141 (2021), 107871
• [10] Vroomen L. G.P.H., et al., Irreversible electroporation and thermoalablation of tumors in the liver, lung, kidney and bone: What are the differences?, Diagnostic and Interventional Imaging, 98 (2017), 609-617
• [11] Georgiev T., Todorov G., Irreversible electroporation for cancer treatment: a review, Journal of IMAB, 29 (2023), 5286-5290
• [12] Cohen E., Field D., Lynskey G., Kim A., Technology of irreversible electroporation and review of its clinical data on liver cancers, Expert Review of Medical Devices, 15 (2018), 99- 106
• [13] Rai Z. L., , et al., Irreversible Electroporation (IRE) in Locally Advanced Pancreatic Cancer: A Review of Current Clinical Outcomes, Mechanism of Action and Opportunities for Synergistic Therapy, World Journal of Gastroenterology, 10 (2021), 1609
• [14] Liu Z-G., et al., Recent progress in pulsed electric field ablation for liver cancer, World Journal of Gastroenterol., 26 (2020), 24, 3421-3431
• [15] Ruarus A. H., et al., Percutaneous Irreversible Electroporation in Locally Advanced and Recurrent Pancreatic Cancer (PANFIRE-2): A Multicenter, Prospective, Single-Arm, Phase II Study, Radiology, 294 (2020), 212-220
• [16] Geboers B., et al., High-Voltage Electrical Pulses in Oncology: Irreversible Electroporation, Electrochemotherapy, Gene Electrotransfer, Electrofusion, and Electroimmunotherapy, Radiology, 295 (2020), no.2, 254-272
• [17] Butkus P., et. al., Concepts and Capabilities of In-House Built Nanosecond Pulsed Electric Field (nsPEF) Generators for Electroporation: State of Art, Applied Sciences, 10 (2020), nr 12, 4244
• [18] Pang L., et al., A Compact Series-Connected SiC MOSFETs Module and Its Application in High Voltage Nanosecond Pulse Generator, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 66 (2019), Issue: 12, 9238–9247
• [19] Ivorra A., et al., In vivo electrical conductivity measurements during and after tumor electroporation: conductivity changes reflect the treatment outcome, Physics in Medicine and Biology, 54 (2009), 5949-5963
• [20] Garcia P., Davalos R., Miklavčič D., A Numerical Investigation of the Electric and Thermal Cell Kill Distributions in Electroporation-Based Therapies in Tissue, PLoS ONE, vol. 9 (2014), issue 2
• [21] Mocha J., et al., QRS complexes detector for synchronization of ventricular assist device, Journal of Medical Informatics and Technologies, vol.16 (2010), 35-41

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).