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基于 logistic 来源的全抛物性化学趋导模型中的肿瘤-免疫细胞相互作用

偏微分方程分析 2025-04-15 v1

摘要

本文研究了关于以下类化学趋导系统的经典解的存在性:\n\n{\nut=Δuχ(uv)+μ1ukμ2uk+1,in  Ω×(0,Tmax),\nvt=Δv+αwβvγuv,in  Ω×(0,Tmax),\nwt=Δwδuw+μ3w(1w),in  Ω×(0,Tmax),\nuν=vν=wν=0,on  Ω×(0,Tmax),\nu(x,0)=u0(x),v(x,0)=v0(x),w(x,0)=w0(x),xΩ,\n\n\n\begin{cases}\n u_t = \Delta u-\chi \nabla\cdot(u \nabla v) + \mu_1 u^k -\mu_2 u^{k+1}, & \text{in} \; \Omega\times(0,T_{\text{max}}), \\\n v_t= \Delta v+\alpha w-\beta v-\gamma u v, & \text{in} \; \Omega\times(0,T_{\text{max}}), \\\n w_t= \Delta w-\delta u w+ \mu_3 w(1-w), & \text{in} \; \Omega\times(0,T_{\text{max}}), \\\n \frac{\partial u}{\partial\nu}=\frac{\partial v}{\partial\nu}=\frac{\partial w}{\partial\nu}=0, & \text{on} \; \partial\Omega\times(0,T_{\text{max}}), \\\n u(x,0)=u_0(x), \quad v(x,0)= v_0(x), \quad w(x,0)= w_0(x), & x\in\overline{\Omega},\n\end{cases}\n\n该模型描述了肿瘤(即 ww)与免疫细胞(即 uu)之间的相互作用,包含 logistic 类型来源项 μ1ukμ2uk+1\mu_1 u^k - \mu_2 u^{k+1}k1k\geq1,以及化学信号(即 vv)。模型参数 χ,μ1,μ2,μ3,α,β,γ\chi, \mu_1,\mu_2, \mu_3, \alpha, \beta, \gamma,和 δ\delta 均为正数。TmaxT_{\text{max}} 表示解定义的最大时间。我们的关注点在于研究边界域 ΩRn,n3\Omega\subset \mathbb{R}^n, n \geq 3 中的全局存在性,满足 Neumann 边界条件。我们区分为两种情形:k>1k>1k=1k=1。前者允许在仅依赖模型参数而非初始数据的较小假设下证明有界性,而后者需要额外条件,将模型参数 χ,μ2\chi, \mu_2, nn,和初始数据 v0L(Ω)\lVert v_0 \rVert_{L^\infty(\Omega)} 关联起来。这一模型可视为 [11] 和 [4] 中所考察模型的延伸,其中 [11] 是仅包含两个方程的系统,而 [4] 是不含 logistic 项的同一模型。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.10376,
  title  = {Tumor-immune cell interactions by a fully parabolic chemotaxis model with logistic source},
  author = {Rafael Díaz Fuentes},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10376},
  year   = {2025}
}