无血管胶质瘤生长的表型结构反应扩散模型
种群与进化
2025-09-29 v1
摘要
我们考虑了一个无血管胶质瘤生长的表型结构反应扩散模型。该模型描述了肿瘤细胞与氧气之间的相互作用动力学，并考虑了与大脑细胞外环境结构各向异性相关的各向异性细胞运动和氧气扩散。在此模型中，肿瘤细胞的表型异质性由一个连续的表型结构变量捕捉，该变量的值因表型变化而演变。我们首先分析了该模型的一维版本，并通过 Hopf-Cole 变换正式表明，在适当的渐近状态下，它允许存在表型异质的行波解，其中局部主导的细胞表型因氧气梯度的存在而在波上变化。这为由肿瘤内氧气可用性差异驱动的瘤内表型异质性的出现提供了数学形式化。然后，我们报告了一维模拟和二维模拟的结果，一维模拟证实了形式渐近分析的结果，二维模拟也展示了细胞运动和氧气扩散的各向异性对肿瘤生长及肿瘤边缘表型组成的影响。这些结果得到了三维模拟额外结果的补充，这些三维模拟通过使用混合有限差分-有限元方法并整合患者特异性磁共振成像数据与弥散张量成像数据，在大脑几何结构上进行。
引用
@article{arxiv.2509.22519,
title = {A phenotype-structured reaction-diffusion model of avascular glioma growth},
author = {Francesca Ballatore and Xinran Ruan and Chiara Giverso and Tommaso Lorenzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.22519},
year = {2025}
}