جلسه دفاع رساله دکتری (آقای سروش ارشدی)
موضوع: شخصی‌سازی یک مدل رشد تومور چندمقیاسی بر مبنای روش میدان فاز
ارائه دهنده: سروش ارشدی
استادان راهنما: دکتر احمدرضا پیشه‌ور
استادان مشاور: دکتر شقایق حق‌جوی جوانمرد، دکتر مهدی جوانبخت
استادان داور: دکتر مجید سلطانی، دکتر ابراهیم شیرانی، دکتر محسن ثقفیان
چکیده:
امروزه یکی از دلایل اصلی مرگ و میر در جهان سرطان است. با وجود پیشرفت‌های زیاد درمان سرطان در دهه‌های اخیر، هنوز فضای زیادی برای پیشرفت بیشتر وجود دارد. یکی از روش‌های مطالعه مباحث زیست‌شناسی، استفاده از مدل‌سازی‌های ریاضی پدیده‌های زیستی می‌باشد. در این پژوهش هدف بدست آوردن ابزاری برای مدل‌سازی ریاضی سرطان، در فاز رگ‌زایی و بررسی پدیده رشد یک تومور در یک شبکه رگی در حال تحول است. برای این منظور از یک مدل میدان فاز با در نظر گرفتن تکثیر سلول‌ها و تبدیلات فازها در جملات چشمه و کوپل کردن این جملات چشمه با معادله اکسیژن کوپل شده با رگ‌زایی گسسته استفاده می‌شود. با تغییر پارامترها تاثیر آن‌ها بر رشد تومور در محیط مذکور بررسی و در نهایت تاثیر دارو‌های ضدرگ‌زایی بر رشد تومور بررسی می‌شود. با تغییر فاصله ابتدایی تومور از رگ دیده می‌شد که نزدیک بودن تومور ابتدایی به رگ باعث افزایش چشم‌گیر سرعت رشد شده و با افزایش آن ممکن است تومور به حالت پایدار رسیده و رشد آن متوقف شود. با اضافه کردن حرکت کموتکسی به سلول‌های تومور ناپایداری‌ها در رشد افزایش یافته و تومور سریع‌تر به رگ‌ها نزدیک شده و سرعت رشد افزایش پیدا می‌کند. همچنین با در نظر گرفتن درمان ضد رگ‌زایی دیده می‌شود که تاثیر این درمان بر روی تومورهای با حرکت کموتکسی کم‌تر بوده است و اگرچه این درمان ممکن است در مورد تومورهایی که رشد پایدار دارد موثر باشد اما امکان توقف رشد تومورهای ناپایدار با استفاده از این درمان وجود ندارد. سپس شخصی‌سازی این مدل ریاضی با دو روش بر مبنای تصویربرداری‌های پزشکی ارائه شد. در روش اول هندسه میدان حل تومور و ضرایب تحرک سلول‌های تومور بر مبنای بافت‌های تفکیک شده با استفاده از پردازش تصویر پزشکی یک شخص خاص بدست می‌آید و تومور در این میدان، حل می‌شود. مزیت اصلی این روش عدم نیاز به تصاویر پزشکی متوالی که در اکثر مواقع به سادگی در دسترس نخواهد بود است. اما پارامترهای دیگری نظیر نرخ تکثیر میتوز، ضخامت لایه پخش، و پارامترهای مربوط به رگ‌زایی، امکان شخصی‌سازی با استفاده از این روش را نخواهد داشت و برای این منظور نیاز به حل یک مساله معکوس است. مساله معکوس پیدا کردن پارامترهای تومور با استفاده از یک روش زیرمجموعه روش سیمپلکس مناسب برای مسائل غیرخطی برای پارامترهای نرخ تکثیر میتوز و ضخامت لایه پخش حل شد. پارامترهای نرخ تکثیر و ضخامت لایه پخش که با استفاده از حل معکوس بدست آمد، با مقادیر مربوط به توموری که به عنوان هدف در نظر گرفته شد منطبق بود. با داشتن پارامترهای شخصی‌سازی شده، می‌توان از این مدل تومور شده برای پیش‌بینی رفتار این تومور در یک هندسه خاص و ضرایب مربوط به این شخص استفاده کرد.