Modélisation macroscopique de la croissance des tumeurs cérébrales - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2005

Modélisation macroscopique de la croissance des tumeurs cérébrales

Résumé

We propose a new model to simulate the growth of glioblastomas multiforma (GBM), the most aggressive glial tumors. Different medical applications could benefit from this kind of simulation, including an optimized dosimetry in radiotherapy or a better neuro-surgical planning in case of tumor resection. Because the GBM shows a preferential growth in the white fibers and have a distinct invasion speed with respect to the nature of the invaded tissue, we rely on an anatomical atlas to introduce this information into the model. This atlas includes a white fibers diffusion tensor information and the delineation of cerebral structures having a distinct response to the tumor aggression. We use the finite element method (FEM) to simulate both the invasion of the GBM in the brain parenchyma and its mechanical interaction (mass effect) with the invaded structures. In addition, we propose a new coupling equation taking into account the mechanical influence of the tumor cells on the invaded tissues. This tumor growth model is assessed by comparing the in-silico GBM growth with the real GBM growth observed between two magnetic resonance images (MRIs) of a patient acquired with six months difference.
Nous proposons dans cet article une méthode permettant de simuler la croissance du glioblastome (GBM), la tumeur gliale (cérébrale) la plus agressive. Ce type de simulation trouve de nombreuses applications, à la fois en radiothérapie pour une meilleure quantification de la dose administrée, et en neurochirurgie dans l’aide à la planification de l’opération et la définition des marges de résection de la tumeur. La simulation repose sur une modélisation couplée de deux effets : l’invasion par diffusion du glioblastome et la déformation mécanique des structures cérébrales voisines. Le premier phénomène est modélisé par une équation de type réaction-diffusion alors que le second repose sur les lois de comportement de la mécanique des milieux continus. Une nouvelle loi de comportement est proposée, permettant de coupler localement les efforts mécaniques à la densité de cellules tumorales dans le parenchyme cérébral. Le problème est résolu avec la méthode des éléments finis. Cette résolution repose sur un maillage tétraédrique du cerveau spécifique au patient, construit de manière automatique par des outils d’analyse d’images médicales. Enfin, une première évaluation du modèle est effectuée en simulant la croissance d’un glioblastome chez un patient donné. Cette croissance in-silico est comparée à la croissance réellement observée dans l’IRM du même patient 6 mois plus tard.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04262501 , version 1 (27-10-2023)

Licence

Paternité

Identifiants

  • HAL Id : hal-04262501 , version 1

Citer

Olivier Clatz, Pierre-Yves Bondiau, Hervé Delingette, Nicholas Ayache. Modélisation macroscopique de la croissance des tumeurs cérébrales. 17e Congrès Français de Mécanique, Aug 2005, Troyes, France. ⟨hal-04262501⟩
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