胶质母细胞瘤在脑内侵袭的数学建模：一种三维多尺度移动边界方法

脑相关实验天然受限，因此生物学见解常常受限或缺失。在生存率极低的脑癌背景下，这一问题尤为突出。为了生成并检验新的生物学假设，研究者开始使用可模拟肿瘤演化的数学模型。然而，此类模型大多聚焦于单尺度二维细胞动态，无法捕捉三维脑中复杂的多尺度肿瘤侵袭模式。微观纤维的分布很可能在这些侵袭模式中起到特殊作用。为了显式研究脑微纤维在三维侵袭肿瘤中的作用，本研究将先前提出的二维多尺度移动边界框架扩展为考虑三维多尺度肿瘤动态。T1 加权与 DTI 扫描被用作模型的初始条件，并对扩散张量进行参数化。数值结果表明，包含各向异性扩散项在某些情况（特定微纤维分布）下可能导致肿瘤形态的显著变化，而在其他情况下则无影响。这或许由潜在的脑结构及其微观纤维表征所致，其似乎通过底层细胞黏附过程影响癌症侵袭模式，且该过程掩盖了扩散过程。