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inria-00148610, version 4

Computational modeling of solid tumor growth: the avascular stage

Didier Bresch a1, Thierry Colin b23, Emmanuel Grenier c4, Benjamin Ribba d5, Olivier Saut (Auteur à contacter de préférence) a23

SIAM Journal on Scientific Computing 32, 4 (2010) 2321-2344

Résumé : In this paper, we present a mathematical model for avascular tumor growth and its numerical study in two and three dimensions. For this purpose, we use a multiscale model using PDEs to describe the evolution of the tumor cell densities. In our model, cell cycle regulation depends mainly on micro-environment. The cancer growth of volume induces cells motion and tumor expansion. According to biology, cells grow against a basal membrane which interacts mechanistically with the tumor. We use a level set method to describe this membrane and we compute its influence on cell movement thanks to a Stokes equation. The evolution of oxygen, diffusing from blood vessel to cancer cells and used to estimate hypoxia, is given by a stationary diffusion equation solved with a penalization method. The model has been applied to investigate the therapeutic benefit of anti-invasive agents and constitutes now the basis of a numerical platform for tumor growth simulation.

  • a –  CNRS
  • b –  Université Sciences et Technologies - Bordeaux I
  • c –  Ecole Normale Supérieure de Lyon
  • d –  Université Claude Bernard - Lyon I
  • 1 :  Laboratoire de Mathématiques (LAMA)
  • CNRS : UMR5127 – Université de Savoie
  • 2 :  Institut de Mathématiques de Bordeaux (IMB)
  • CNRS : UMR5251 – Université Sciences et Technologies - Bordeaux I – Université Victor Segalen - Bordeaux II
  • 3 :  MC2 (INRIA Bordeaux - Sud-Ouest)
  • INRIA – Université Sciences et Technologies - Bordeaux I – Université Victor Segalen - Bordeaux II – CNRS : UMR
  • 4 :  Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA-ENSL)
  • CNRS : UMR5669 – École Normale Supérieure - Lyon
  • 5 :  Ciblage thérapeutique en Oncologie (EA3738)
  • Université Claude Bernard - Lyon I
  • Domaine : Informatique/Modélisation et simulation
    Mathématiques/Equations aux dérivées partielles
    Physique/Mécanique/Mécanique des fluides
    Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des fluides
    Sciences du Vivant/Cancer
  • Mots-clés : Avascular tumor growth. Multiscale models. Cell cycle modeling. Fluid dynamics. Level-set methods.
  • Versions disponibles :  v1 (23-05-2007) v2 (23-11-2007) v3 (21-04-2009) v4 (14-12-2009)
 
  • inria-00148610, version 4
  • oai:hal.archives-ouvertes.fr:inria-00148610
  • Contributeur : 
  • Soumis le : Jeudi 10 Décembre 2009, 18:42:08
  • Dernière modification le : Mercredi 5 Janvier 2011, 11:17:43