腫瘤生長發(fā)展的耦合數(shù)值模擬研究.pdf

1、復旦大學博士學位論文腫瘤生長發(fā)展的耦合數(shù)值模擬研究姓名：蔡彥申請學位級別：博士專業(yè)：生物力學指導教師：許世雄20110411飯盟大擎博I：學位論文3建立腫瘤細胞生長、血管生長以及血液灌注的耦合數(shù)學模型在上述兩個解耦模型基礎上，通過化學物質微環(huán)境的動態(tài)變化以及血液動力學的平衡，將腫瘤生長、血管生長和血液灌注模型耦合到一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)中。在逐步更新的血管網(wǎng)絡中進行耦合管內流、跨壁流和間質流的血液動力學計算，以血管壁剪應力WSS作為血管塌縮的

2、依據(jù)，對新生血管網(wǎng)進一步重建。分析腫瘤細胞生長與新生血管網(wǎng)生成成熟的耦合生長過程，以及生長過程中相關化學物質微環(huán)境(氧、血管內皮生長因子VEGF、細胞外基質ECM、基質降解酶MDE)、血液動力學參數(shù)(血管內壓強、血管內流速、間質壓強、間質流速)的變化，討論耦合系統(tǒng)中腫瘤生長與血管生長間的動態(tài)反饋響應機制。為驗證耦合模型的系統(tǒng)穩(wěn)定性，改變了初始腫瘤細胞及血管網(wǎng)的分布設定，分析了耦合系統(tǒng)中重要參數(shù)的敏感度，并討論了血管網(wǎng)成熟化重建的判據(jù)選取

3、合理性。4將耦合模型應用于抗血管生成治療的數(shù)值研究中建立抗血管生成因子和促血管生成因子共同作用下腫瘤血管生成和腫瘤生長的耦合數(shù)學模型，研究抗血管生成因子Angiostatin(AS)和藥物Endostatin(ES)對腫瘤內外新生血管的抑制作用，以及最終遏制腫瘤細胞生長及向周圍組織浸潤的過程。分析腫瘤內部化學物質微環(huán)境和血液動力學信息的改變，以及抗血管生成因子和藥物通過減少內皮細胞生長而對腫瘤生長產(chǎn)生抑制效果的具體作用過程，從而對臨床上

4、抗血管生成治療腫瘤的作用機制給出一種可能的解釋，并對抗血管生成治療實體腫瘤的療效進行討論。本文工作創(chuàng)新點1首次將腫瘤細胞生長、血管生長、血液灌注這三者耦合建模，模擬出腫瘤生長發(fā)展的整個動態(tài)變化過程，以及相應的微環(huán)境和血液動力學環(huán)境的變化信息?；诖笋詈戏答佅到y(tǒng)，不僅可以研究各種因素問相互響應的現(xiàn)象，還可以檢測某一個局部參數(shù)的改變對整個動態(tài)生長過程的影響。通過對耦合模型的多方面驗證，顯示出耦合模型適用范圍廣、模擬穩(wěn)定的優(yōu)勢特點。最后將此耦