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HIFU联合化疗作为克服肿瘤耐药性的潜在手段的计算研究。 (英语) Zbl 1453.92135号

摘要:局部热疗的应用,尤其是与其他治疗策略(如化疗和放疗)相结合,被认为是提高肿瘤治疗效果的有效手段。然而,据我们所知,目前还没有设计数学模型来捕捉热疗和化疗联合对肿瘤生长和控制的影响。在本研究中,我们提出了一个描述肿瘤对化疗反应的非线性偏微分方程(PDE)模型,并使用该模型研究了热疗对典型肿瘤对通用化疗药物反应的影响。超声能量通过高强度聚焦超声(HIFU)传递到肿瘤,这是一种以可控方式提高肿瘤温度的非侵入性技术。提出的肿瘤生长模型与非线性密度相关的Westervelt和Penne生物热方程耦合,用于计算肿瘤及其周围正常组织的净传递能量和温度。假定肿瘤由两种类型组成:药物敏感型和耐药型。我们模型的中心假设是,当肿瘤温度高于某一阈值温度时,耐药物种会转化为药物敏感型。这个生物信息学所得结果证实了热疗可以降低肿瘤的侵袭性,并强调了设计优化热剂量策略的重要性。此外,我们的结果表明,从优化肿瘤根除的角度来看,增加传感器的开关周期长度是一种有效的治疗计划方法。

理学硕士:

92 C50 医疗应用(通用)
82年第35季度 与统计力学相关的PDE

软件:

斯帕斯基
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Aleman,M。;卡拉基维奇,P.I。;Kupelian,P.,年龄和PSA预测PSA低于10 ng/mL的男性出现器官相关疾病的可能性:对筛查的影响,泌尿学,62,70-74(2003)
[2] Sbeity,H。;Younes,R.,《癌症化疗治疗计划优化方法综述》,J.Compute。科学。系统。生物学,8,074-095(2015)
[3] 西伯利,W.U。;泰晤士河,H.D。;Sandler,H.M.,临床定位前列腺癌的放射治疗:多机构汇总分析,美国医学会杂志,2811598-1604(1999)
[4] 周勇,高强度聚焦超声治疗晚期胰腺癌,胃肠道。研究实践。,2014年(2014年),ID 205325
[5] Wu,F。;王,Z。;Chen,W.,体外高强度聚焦超声消融治疗中国1038例实体癌患者:概述,超声。声化学,11,3-4,149-154(2004)
[6] Gelet,A。;Chapelon,J.Y。;Bouvier,R。;O.鲁维埃。;Lyonnet,D。;Dubernard,J.M.,《经直肠高强度聚焦超声:影响结果的因素》,《欧洲泌尿外科杂志》。,40, 124-129 (2001)
[7] 宁,Z。;朱,Z。;Wang,H.,高强度聚焦超声通过诱导胰腺癌细胞凋亡增强蟾蜍灵的作用,Onco靶向治疗,121161-1170(2019)
[8] Issels,R.,《热疗与化疗的结合——生物学原理、临床应用和治疗结果》,Onkologie,22,374-381(1999)
[9] 伊藤,A。;田中,K。;Kondo,K.,通过在实验性小鼠皮下黑色素瘤中使用磁性纳米粒子进行联合免疫治疗和热疗的肿瘤消退,癌症科学。,94, 3, 308-313 (2003)
[10] Oei1,A.L。;弗里德·L·E·M。;克雷泽,J。;弗兰肯1。未注明日期。;Krawczyk,P.M.,《高温对DNA修复途径的影响:一种抑制所有修复途径的治疗方法,放射疗法》。Oncol.公司。,10, 165 (2015)
[11] Zee,J。;González,D.G。;Rhoon,G.C.,局部晚期盆腔肿瘤单纯放疗与放疗加热疗的比较:一项前瞻性、随机、多中心试验,《柳叶刀》,355,9210,1119-1125(2000)
[12] 坦佩尔,北。;霍斯曼,M.R。;Kanaar,R.,《通过利用生物机制提高肿瘤热疗的疗效》,国际J.Hyperth。,32, 4, 446-454 (2016)
[13] 昆托,C.A。;Mohindra,P。;唐,S。;Bao,G.,用于联合化疗和热疗癌症治疗的多功能超顺磁性氧化铁纳米粒子,纳米,712728(2015)
[14] Braun,J。;Hahn,G.M.,博来霉素和43度高温增强细胞杀伤和抑制潜在致命损伤的恢复,癌症研究,352921-2927(1975)
[15] Brown,S.T。;Fiering,S.,局部肿瘤热疗作为转移癌的免疫治疗,国际J.Hyperth。,30, 8, 531-539 (2014)
[16] 弗雷,B。;Weiss,E.M。;Rubner,Y。;Wunderlich,R。;O.J.Ott。;Sauer,R.,《关于热疗诱导免疫系统调节的新旧事实》,《国际热疗杂志》,第28期,第528-542页(2012年)
[17] Sardari,D。;Verga,N.,《热疗癌症治疗》,(《当前癌症治疗——超越传统方法的新进展》(2011年))
[18] Issels,R.D.,《热疗与化疗》,《欧洲癌症杂志》,442546-2554(2008)
[19] P.C.里昂。;格雷,医学博士。;Mannaris,C.,肝癌热敏脂质体(TARDOX)中阿霉素超声触发靶向给药的安全性和可行性:一项单中心、开放标签的1期试验,《柳叶刀Oncol.》。,19, 8, 1027-1039 (2018)
[20] 海登,A.G。;Dewhirst,M.W.,温热对非肌肉浸润性膀胱癌耐药机制的中和作用,国际期刊Hyperth。,32, 4, 434-445 (2016)
[21] Jackson,T.L。;Byrne,H.M.,《研究耐药性和脉管系统对实体肿瘤化疗反应影响的数学模型》,Math。生物科学。,164, 17-38 (2000) ·Zbl 0947.92013号
[22] Norris,E.S。;金·J·R。;Byrne,H.M.,空间结构肿瘤对化疗反应的建模:药物动力学,数学。计算。建模,43,820-837(2006)·Zbl 1130.92033号
[23] Padmanabhan,P。;梅斯金,M。;Haddad,W.M.,癌症化疗药物剂量的强化学习控制,数学。生物科学。,293,11-20(2017)·Zbl 1378.92036号
[24] 皮雷托,E。;Delitala,M。;Ferraro,M.,《联合疗法和肿瘤内竞争:数学建模的见解》,J.Theoret。生物学,446149-159(2018)·Zbl 1397.92353号
[25] 罗伊,R。;Riahi,D.N。;Cisneros,J.,联合抗癌药物治疗异质性脑肿瘤的效果,国际应用杂志。计算。数学。,3, 3877-3896 (2017) ·Zbl 1397.92360号
[26] 太阳,X。;Bao,J。;Shao,Y.,《治疗诱导癌症耐药的数学模型:将癌症机制与人群生存率联系起来》,《科学》。代表,622498(2016)
[27] Chang,S.H。;曹,R。;张玉斌,在高强度聚焦超声经颅脑肿瘤治疗中,通过双激励信号叠加调制可治疗的病灶区域,实现平台温度分布,Chin。物理学。B、 第27、7条,第078701页(2018年)
[28] Hudson T.J.Looi,T。;皮查多,S。;阿马拉尔,J。;坦普尔,M。;德雷克·J·M。;Waspe,A.C.,《模拟MR引导聚焦超声在皮质骨及其周围组织中的热效应》,医学物理学。,45, 2, 506-519 (2018)
[29] V.Suomi1,J.Jaros,B.Treeby,R.Cleveland,肾脏高强度聚焦超声治疗的非线性三维模拟,收录于:Conf.Proc。IEEE工程医学生物学。Soc.,2016年,第5648-5651页,http://dx.doi/org/10.109/EMBC.2016.7592008。
[30] Brown,S.T。;Sheen,M.R。;Zhang,P.,肿瘤局部热疗诱导(C D 8^+)T细胞介导的对远端和继发性肿瘤的抵抗,Nanomed。纳米技术。生物医学,101273-1285(2014)
[31] 木瓜蛋白酶。;居里,L。;Chesnais,S。;Ecochard,R。;Chapelon,J.Y。;Gelet,A.,高强度聚焦超声联合化疗对邓宁腺癌的协同抑制作用,北京大学国际,95,6,881-885(2005)
[32] Kyriakou,A.,聚焦超声疗法的多物理计算建模(2015),色雷斯德谟克利特大学,(博士论文)
[33] 郭毅。;Ziesch,A。;曲棍球,S。;Kampmann,E。;Ochs,S。;De Toni,E.N。;戈克,B。;Gallmeier,E.,热休克蛋白27(HSP27)的过度表达通过S期阻滞和细胞凋亡增加胰腺癌细胞中吉西他滨的敏感性,J.Cell。《分子医学》,19,2,340-350(2015)
[34] 霍尔,E.J。;Roizin-Towle,L.,《热的生物效应》,《癌症研究》(增刊),44,4708s-4713s(1984)
[35] Schafer,C。;Seeliger,H。;Bader,D.C.,热休克蛋白27作为胰腺导管腺癌的预后和预测性生物标志物,J.Cell。《分子医学》,第16期,1776-1791页(2012年)
[36] Jin,H。;Zhao,Y。;张,S。;Yang,J.等人。;张,X。;Ma,S.,热疗通过抑制上皮-间充质转化抑制吉西他滨耐药胰腺癌PANC-1细胞的运动,《分子医学报告》,17,7274-7280(2018)
[37] H.Khassehkhan,T.Hillen,H.J.Eberl,生物膜生长退化扩散模型的非线性主方程,载于:国际计算科学会议(ICCS),2009年,第735-744页。
[38] 埃伯尔,H.J。;D.F.帕克。;Van Loosdrecht,C.M.,《生物膜发育的新确定性时空连续模型》,J.Theor。《医学》,第3期,第161-175页(2001年)·Zbl 0985.92009号
[39] Emerenini,B。;亨斯,B.A。;库特勒,C。;Eberl,H.J.,《群体感应诱导生物膜分离的数学模型》,《公共科学图书馆·综合》,10,7,文章e0132385 pp.(2015)
[40] 弗雷德里克,M.R。;库特勒,C。;亨斯,B.A。;Eberl,H.J.,生物膜中群体感应调节EPS生成的数学模型,Theor。生物医学模型。,8, 8 (2011)
[41] 加塞米,M。;亨斯,B.A。;埃伯尔,H.J。;Kuttler,C.,《基于模拟的群体感应触发生物膜对抗生素耐药性的探索》,Bull。数学。生物学,80,7,1736-1775(2018)·Zbl 1396.92047号
[42] 哈瑟汗,H。;Efendiev,医学硕士。;Eberl,H.J.,改良生物膜控制系统退化扩散反应模型解的存在性和模拟,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 12、2、371-388(2009)·Zbl 1183.35160号
[43] 古普塔,P。;Srivastava,A.,高强度聚焦超声作用下组织热响应的数值分析,Int.J.Hyperth。(2018年)
[44] 德·皮利斯,L.G。;Radunskaya,A.,最佳控制肿瘤模型的动力学:案例研究,数学。计算。建模,37,1221-1244(2003)·Zbl 1043.92018年
[45] 梅洛,A.R。;Loureiro1,M.M.S。;Loureiro,F.,通过遗传算法估计肿瘤的血液灌注参数,Procedia Comput。科学。,108C,1384-1393(2017)
[46] Giering,K。;兰普雷希特,I。;Minet,O。;Handke,A.,《健康和肿瘤人体组织比热容的测定》,Thermochim。《学报》,251199-205(1995)
[47] Vaupel,P。;KallinoVski,F。;Okunieff,P.,《人类肿瘤的血流、氧气和营养供应以及代谢微环境:综述》,《癌症研究》,49,6449-6465(1989)
[48] Mur,G.,时域电磁场方程有限差分近似的吸收边界条件,IEEE Trans。电动发电机。公司。,4, 377-382 (1981)
[49] 埃伯尔,H.J。;Collinson,S.,《双谱生物膜中铁载体介导的拮抗剂的建模和模拟研究》,Theor。生物医学模型。,6, 30 (2009)
[50] Rahman,K.A。;Eberl,H.J.,生物膜暴露于抗菌剂的交叉扩散模型的数值处理,计算机课堂讲稿。科学。,8384134-144(2014)
[51] 加西米,M。;Eberl,H.J.,基于正则化的高度退化扩散反应生物膜模型的时间自适应数值解,J.Sci。计算。,74, 1060-1090 (2018) ·Zbl 1390.35169号
[52] 哈拉吉,I.M。;Cleveland,R.O.,生物医学超声有限振幅压力场和温度场的FDTD模拟,J.Acoust。《美国社会杂志》,105,7-12(1999)
[53] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》(2003),SIAM·Zbl 1002.65042号
[54] Saad,Y.,SPARSKIT:稀疏矩阵计算的基本工具包(1994),http://www-users.cs.umn.edu/saad/software/SPARSKIT/index.html
[55] Efendiev,医学硕士。;泽利克,S。;Eberl,H.J.,生物膜模型的存在和长期行为,Comm.Pure Appl。分析。,8,2509-531(2009年)·Zbl 1175.35017号
[56] Sonner,S。;Efendiev,医学硕士。;Eberl,H.J.,《关于多组分生物膜数学模型的完善性》,数学。方法应用。科学。,38, 3753-3775 (2015) ·Zbl 1335.35259号
[57] 德马雷特,L。;埃伯尔,H。;埃芬迪耶夫,M。;Lasser,R.,细菌生物膜对抗生素渗透扩散阻力的中尺度模型分析与模拟,Adv.Math。科学。申请。,18 (2008) ·Zbl 1166.35341号
[58] Ladyzhenskaya,O。;Solonnikov,O。;Uraltseva,N.,抛物线型线性和拟线性方程,译自俄语(1967),AMS Providence:AMS Providence RI·Zbl 0164.12302号
[59] Marmo,J.B.,动物热疗和化疗的相互作用,《癌症研究》,39,2269-2276(1979)
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