利用移动纳米传感器在血管中进行癌症早期检测
组织与器官
2018-05-24 v1 信息论
math.IT
摘要
在本文中，我们提出使用移动纳米传感器（MNSs）进行早期异常检测。为具体起见，我们聚焦于位于血管特定区域内的癌细胞检测。这些癌细胞产生并释放特殊分子，即所谓的生物标志物，它们是异常存在的征兆，并释放到心血管系统中。在癌症早期，由于所取样本中生物标志物浓度极低，使用常规血液检测难以发现癌症生物标志物。然而，在癌细胞附近，癌症生物标志物的浓度很高。因此，如果将具有检测这些生物标志物能力的传感器放置在癌细胞附近，则检测是可能的。为此，本文研究使用在合适注射部位注入、并能在可能含有癌细胞的心血管系统血管中移动的 MNSs。这些 MNSs 可在癌细胞附近、生物标志物浓度足够高时被生物标志物激活。最终，MNSs 被融合中心（FC）收集，在其处读取并利用其激活水平来判定异常的存在。我们解析地推导了生物标志物浓度以及 MNSs 激活水平的概率质量函数，并通过基于粒子的模拟验证了所得结果。然后，在假设 FC 已知整个网络的情况下，我们推导了 FC 关于异常存在的最优决策规则。最后，针对 FC，我们提出了一种不需要网络拓扑知识的简单求和检测器。我们的仿真表明，虽然最优检测器的性能高于求和检测器，但两种所提检测器均显著优于在 FC 处使用固定纳米传感器的基准方案。
引用
@article{arxiv.1805.08777,
title = {Early Cancer Detection in Blood Vessels Using Mobile Nanosensors},
author = {Reza Mosayebi and Arman Ahmadzadeh and Wayan Wicke and Vahid Jamali and Robert Schober and Masoumeh Nasiri-Kenari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.08777},
year = {2018}
}