نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده برق، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22041/ijbme.2019.107536.1478

چکیده

سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ در دنیای امروز است. مدل های ریاضی و کامپیوتری می تواند به محققان در درک بهتر این بیماری و بهبود درمانهای فعلی کمک کند. مدل های جدید ارایه شده ممکن است به معرفی روش های درمانی جدیدی منجر شود. در این مقاله، یک مدل اتوماتای سلولی شبکه مربعی از رشد تومور جامد بدون رگ ناهمگون با در نظرگرفتن اثر سیستم ایمنی ارایه شده است. در نظر گرفتن توام ناهمگونی زمانی و مکانی در طول پروسه رشد که در بسیاری از مدل ها در نظر گرفته نشده است، یکی از نوآوری های این مدل است. علاوه بر اندرکنش سلول سالم- تومور، هر سلول تومور در شبکه مدل می تواند با سلول های ایمنی در همسایگی خود نیز اندرکنش داشته باشد. نجات و حتی فرار تومور از سلول های ایمنی و در نظر گرفتن مدلی ساده برای نمایش اثر فراخوانی سیستمهای ایمنی به بافت مورد مطالعه از دیگر نوآوری های این مقاله است. در این تحقیق قوانین تغییر حالات هر سلول را با استفاده از مدلی تصادفی تعریف نموده ایم. شبیه سازی ها در این مقاله برای دو حالت با و بدون در نظر گرفتن سیستم ایمنی انجام شده است. علاوه بر نمایش گرافیکی دو بعدی رشد، پارامترهای کسر رشد و کسر نکروتیک به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی ها نشان می دهد که ساختار ناهمگون مدل نتایج سازگارتری با بیولوژیکی سرطان تولید نموده و با داده های تجربی انطباق بیشتری دارد. دیده می شود که تعداد سلولهای موثر ایمنی با دینامیکی مشابه با سلول های توموری افزایش می یابد. در این مقاله به مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازیها با نتایج مطرح شده در مراجع و بررسی تاثیر پارامترهای مدل در مراحل مختلف رشد از نقطه نظر درمانی پرداخته ایم.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Presenting a heterogeneous tumor growth model based on cellular automata algorithm by considering the effect of effective immune cells: study the model from cancer therapy viewpoint

نویسنده [English]

  • S.H Sabzpoushan 2

2 Iran University of Science and Technology (IUST)

چکیده [English]

Cancer is a leading cause of death in the world. Mathematical and computer models may help scientists to better understand it, and improve current treatments. They may also introduce new aspects of therapy. In this paper, a Cellular Automata model of tumor by emphasizing on immune system is presented. Considering the spetio-temporal heterogeneity that is’t considered in most mathematical models, is one of the novelity of this work. Each tumor cell in a square lattice can interact with both immune and normal cells in its Moore neighborhood. The rules for updating the states of the model are stochastic. Modeling tumor cells scaping from immune system and their survivance and considering immune system recurrement into the studied tissue is another innovation of this model. The results of our simulations are presented with/without considering immune system. The growth fraction and necrotic fraction are used as output parameters beside a 2-D graphical growth presentation. The results of this paper show that considering the heterogeneity will improve the compatibility of the model with biological reality and experimental studies. It can be seen that the number of immune cells increases during the tumor growth and follows the same dynamics as tumor cells. In this paper, we have innovatively focused on the effect of model parameters on different steps of tumor growth from the cancer therapy viewpoint.

کلیدواژه‌ها [English]

  • heterogeneous tumor growth modeling
  • effective immune cells
  • Cellular automata