Laser surgery planning in gastrointestinal neoplasms by means of predictive modeling

Abstract

ABSTRACT:Neoplasms incidence is high among different pathologies that affect the gastrointestinal tract. Some of them, such as gastric antral vascular ectasia or actinic proctitis may require an endoscopic surgical procedure that is usually performed by means of Argon Plasma Coagulated or radiofrequency. The reduced treated area or magnetic resonance incompatibility are some drawbacks associated with these conventional techniques. Optical surgery could help solve such problems and would provide a more accurate control of both ablative and coagulative effects. In this work, laser surgery application to the resection of colon tumors is studied by a predictive model that integrates both the laser radiation propagation and the ablation process. Results show the removed tumor volume taking into account different types of malignant tissues under different laser settings. Therefore they are of great interest in treatment planning to select the optimum source parameters to remove a particular tumor.Key words: laser surgery, ablation, coagulation, colon, gastrointestinal neoplasm, cancer. RESUMEN:Las neoplasias presentan una gran incidencia entre las diferentes patologías que afectan al tracto gastrointestinal. Algunas de ellas, como la ectasia vascular antral gástrica o la proctitis actínica pueden requerir una intervención quirúrgica endoscópica que generalmente se realiza mediante Coagulación con Argón Plasma o radiofrecuencia. Entre los inconvenientes asociados con estas técnicas destacan un área de tratamiento reducida e incompatibilidades con la resonancia magnética. La cirugía óptica podría salvar dichos inconvenientes y permitir un control más preciso de los efectos tanto ablativos como coagulativos del tratamiento. En este trabajo se estudia la aplicación de cirugía láser para la resección de tumores en el colon mediante un modelo predictivo que integra tanto la propagación de la radiación láser como el proceso de ablación óptica. Los resultados obtenidos permiten analizar el volumen tumoral eliminado en diferentes tejidos malignos bajo diferentes configuraciones del láser. Lo que posibilita una planificación óptima del tratamiento.