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各向异性生长和几何形状对实体肿瘤应力的影响。 (英语) Zbl 1423.74626号

总结:固体应力至少可以通过两种方式影响肿瘤病理生理学:直接压迫肿瘤和基质细胞,间接扭曲血管和淋巴管。在这项工作中,我们将肿瘤块建模为一种生长的超弹性材料。我们对变形梯度进行乘法分解,以研究各向异性肿瘤生长对应力演变和空间分布的作用。具体来说,我们利用径向对称性,分析环向应力和径向应力对(a)各向异性程度,(b)肿瘤的几何形状(圆柱形与球形),以及(c)不同肿瘤类型(就机械特性而言)的响应。根据我们的结果,肿瘤内部区域的径向应力和周向应力均为压应力,而周边区域的环向应力为拉应力。此外,我们还表明,增长率与应力大小呈负相关。这些定性趋势与实验结果一致。因此,我们的发现阐明了各向异性生长在肿瘤应力状态中的作用。压力缓解策略与抗癌治疗相结合的潜力可以带来更好的治疗。

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74升15 生物力学固体力学
92立方厘米 生物力学
92 C50 医疗应用(通用)
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参考文献:

[1] Ahrar,K。;马汀,S。;木材,C.G。;M.J.华莱士。;古普塔,S。;麦道夫特区。;Hicks,M.E.,《肾肿瘤的经皮射频消融:技术、并发症和结果》,《血管和介入放射学杂志》,16,679-688,(2005)
[2] Ambrosi,D。;Guana,F.,应力调制生长,固体数学与力学,12,319-343,(2007)·Zbl 1149.74040号
[3] Ambrosi,D。;Mollica,F.,《关于肿瘤生长的力学》,《国际工程科学杂志》,第40期,第1297-1316页,(2002年)·Zbl 1211.74161号
[4] Ambrosi,D。;Mollica,F.,《压力在多细胞球体生长中的作用》,《数学生物学杂志》,48,477-499,(2004)·Zbl 1058.92005年
[5] Bertram,A.,《大变形的弹性和塑性》。导言,(2008),施普林格-海德堡·Zbl 1154.74001号
[6] Cheng,G。;谢家杰(Tse,J.)。;Jain,R.K。;Munn,L.L.,微环境机械应力通过抑制癌细胞的增殖和诱导凋亡来控制肿瘤球体的大小和形态,PLoS ONE,4,e4632,(2009)
[7] Demou,Z.N.,《3d肿瘤类似物中的基因表达谱表明,压缩应变不同程度地增强了转移潜能》,《生物医学工程年鉴》,38,3509-3520,(2010)
[8] Franks,S.J。;Byrne,H.M。;金,J.R。;安德伍德,J.C.E。;Lewis,C.E.,《乳腺原位导管癌早期生长建模》,《数学生物学杂志》,47,424-452,(2003)·Zbl 1050.92030
[9] Franks,S.J。;拜恩,H.M。;穆达尔,H.S。;安德伍德,J.C.E。;Lewis,C.E.,乳腺原位粉刺导管癌的数学建模,数学医学与生物学,20277-308,(2003)·Zbl 1039.92021号
[10] Galle,J.、Preziosi,L.和Tosin,A.(2009年)。使用多相模型和基于单个细胞的模型(221483-1490)描述接触抑制生长·Zbl 1171.92314号
[11] Helmlinger,G。;Netti,P.A。;Lichtenbeld,H.C。;梅尔德,R.J。;Jain,R.K.,《固体胁迫抑制多细胞肿瘤球体的生长》,《自然生物技术》,15778-783,(1997)
[12] Hoogenboom,M。;艾克伦布姆,D。;denBrok,M.H。;Heerschap,A。;Fütterer,J.J。;Adema,G.J.,机械高强度聚焦超声对软组织的破坏:工作机制和生理效应,医学和生物学中的超声,41,1500-1517,(2015)
[13] 汉弗莱,J.D。;Rajagopal,K.R.,软组织生长和重塑的约束混合模型,应用科学中的数学模型和方法,12,407-430,(2002)·Zbl 1021.74026号
[14] 汉弗莱,J.D。;Rao,I.J。;Rajagopal,K.R.,软组织生长和重塑的混合模型,ASME-PUBLICATIONS-BED,50645-646,(2002)
[15] Jain,R.K.,《规范肿瘤微环境以治疗癌症:生物标记物床边工作台》,《临床肿瘤学杂志》,312205-2218,(2013)
[16] Jain,R.K。;马丁·J·D。;Stylianopoulos,T.,《机械力在肿瘤生长和治疗中的作用》,《生物医学工程年度评论》,16,321-346,(2014)
[17] Jeon,S。;Choi,S。;Harders,M.,使用触觉增强现实在真实组织模型中渲染虚拟肿瘤,IEEE触觉学报,577-84,(2012)
[18] 马斯切罗尼,P。;Penta,R.,《微血管网络结构在抗癌药物扩散和消费中的作用》,《国际生物医学工程数值方法杂志》(2017年)
[19] 门泽尔,A。;Kuhl,E.,《生长和重塑的前沿》,力学研究通讯,42,1-14,(2012)
[20] Olive,K.P。;雅各贝茨,硕士。;Davidson,C.J。;戈皮纳坦,A。;McIntyr,D.,抑制刺猬信号增强胰腺癌小鼠模型的化疗,《科学》,3241457-1461,(2009)
[21] Padera,T.P。;斯托尔,B.R。;Tooredman,J.B。;Capen,D。;迪·托马索,E。;Jain,R.K.,《病理学:癌细胞压迫瘤内血管》,《自然》,427695,(2004)
[22] 彭塔,R。;Ambrosi,D.,《微血管扭曲在肿瘤转运现象中的作用》,《理论生物学杂志》,364,80-97,(2015)·Zbl 1405.92034号
[23] Penta,R。;Ambrosi,D。;Quarteroni,A.,血管化恶性组织中流体和药物运输的多尺度均质化,应用科学中的数学模型和方法,25,79-108,(2015)·Zbl 1307.92062号
[24] 彭塔,R。;Ambrosi,D。;Shipley,R.J.,《多孔弹性生长介质的有效控制方程》,《力学与应用数学季刊》,67,69-91,(2014)·Zbl 1346.74159号
[25] 彭塔,R。;Merodio,J.,血管化多孔弹性材料的均质建模,麦加尼卡,1-23,(2017)·Zbl 1394.74148号
[26] 普雷齐奥西,L。;Tosin,A.,癌症建模中的多阶段和多尺度趋势,自然现象的数学建模,4,1-11,(2009)·Zbl 1166.92030号
[27] Rajagopal,K.R.,《连续体力学中的多重构形》,匹兹堡大学计算与应用力学研究所报告6(1995)
[28] Rajagopal,K.R。;Tao,L.,混合物力学,(1995),新加坡世界科学出版社;新泽西州River Edge·Zbl 0941.74500号
[29] Ramírez-Torres,A。;罗德里格斯-拉莫斯,R。;格吕格,R。;Bravo-Castillero,J。;Guinovart-Díaz,R。;Rodríguez Sanchez,R.,生长肿瘤的生物力学方法,力学研究通讯,51,32-38,(2013)
[30] Ramírez-Torres,A。;罗德里格斯-拉莫斯,R。;梅罗迪奥,J。;Bravo-Castillero,J。;几内亚-迪亚斯,R。;Alfonso,J.C.L.,《各向异性无血管肿瘤生长的数学模型》,《力学研究通讯》,69,8-14,(2015)
[31] Ramírez-Torres,A。;罗德里格斯-拉莫斯,R。;梅罗迪奥,J。;Bravo-Castillero,J。;Guinovart-Díaz,R。;Alfonso,J.C.L.,《身体力量在肿瘤生长中的作用》,《国际工程科学杂志》,89,18-34,(2015)·Zbl 1423.74627号
[32] Rao,I.J。;汉弗莱,J.D。;Rajagopal,K.R.,《生物生长和重塑:可能应用于肌腱和韧带的单轴示例》,《工程与科学中的计算机建模》,第4439-456页,(2003)·兹比尔1108.74365
[33] Roose,T。;Netti,P.A。;Munn,L.L。;鲍彻,Y。;Jain,R.K.,使用线性孔隙弹性模型估计球体生长产生的固体应力,微血管研究,66,204-212,(2003)
[34] 希普利·R·J。;Chapman,J.,《血管肿瘤中流体和药物运输的多尺度模型》,《数学生物学公报》。,72, 1464-1491, (2010) ·Zbl 1198.92028号
[35] Stylianopoulos,T.,《癌症的固体力学和改进治疗的策略》,《生物力学工程杂志》,139,(2017)
[36] Stylianopoulos,T。;Jain,R.K.,《结合两种策略改善实体肿瘤的灌注和药物输送》,美国国家科学院院刊,110,18632-18637,(2013)
[37] Stylianopoulos,T。;马丁·J·D。;Chauhan,V.P。;Jain,S.R。;Diop-Frimpong,B.,《小鼠和人类肿瘤中生长诱导固体应激的原因、后果和补救措施》,《美国国家科学院院刊》,第109卷,15101-15108,(2012)
[38] 塔夫塔尼,M。;de Falco,C。;彭塔,R。;Ambrosi,D。;Ciarletta,P.,《纳米医学中的生物力学建模:多尺度方法和未来挑战》,《应用力学档案》,841627-1645,(2014)
[39] 谢家明(Tse,J.M.)。;Cheng,G。;泰瑞尔,J.A。;Wilcox-Adelman,S.A。;Boucher,Y.,《机械压缩推动癌细胞向侵袭性表型发展》,《美国国家科学院学报》,第109卷,第911-916页,(2012年)
[40] 沃图里,C。;Mpekris,F。;帕帕乔吉斯,P。;奥德修斯,A.D。;Stylianopoulos,T.,应力状态和实体肿瘤生长中本构行为和肿瘤宿主机械相互作用的作用,PLoS ONE,9,e104717,(2014)
[41] 韦斯瓦尔德,L.B。;Bellet,D。;Dangles-Marie,V.,肿瘤生物学中的球形肿瘤模型,肿瘤,17,1-15,(2015)
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