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SIAM Journal on Scientific Computing (2009)
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Computational modeling of solid tumor growth: the avascular stage
Didier Bresch 1, Thierry Colin 2, 3, Emmanuel Grenier 4, Benjamin Ribba 5, Olivier Saut ( ) 2, 3
(2009)

In this paper, we present a mathematical model for avascular tumor growth and its numerical study in two and three dimensions. For this purpose, we use a multiscale model using PDEs to describe the evolution of the tumor cell densities. In our model, cell cycle regulation depends mainly on micro-environment. The cancer growth of volume induces cells motion and tumor expansion. According to biology, cells grow against a basal membrane which interacts mechanistically with the tumor. We use a level set method to describe this membrane and we compute its influence on cell movement thanks to a Stokes equation. The evolution of oxygen, diffusing from blood vessel to cancer cells and used to estimate hypoxia, is given by a stationary diffusion equation solved with a penalization method. The model has been applied to investigate the therapeutic benefit of anti-invasive agents and constitutes now the basis of a numerical platform for tumor growth simulation.
1 :  Laboratoire de Mathématiques (LAMA)
CNRS : UMR5127 – Université de Savoie
2 :  Institut de Mathématiques de Bordeaux (IMB)
CNRS : UMR5251 – Université Sciences et Technologies - Bordeaux I – Université Victor Segalen - Bordeaux II
3 :  MC2 (INRIA Bordeaux - Sud-Ouest)
INRIA – Université Sciences et Technologies - Bordeaux I – Université Victor Segalen - Bordeaux II – CNRS : UMR
4 :  Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA-ENSL)
CNRS : UMR5669 – École Normale Supérieure - Lyon
5 :  Ciblage thérapeutique en Oncologie (EA3738)
Université Claude Bernard - Lyon I
Informatique/Modélisation et simulation

Mathématiques/Equations aux dérivées partielles

Physique/Mécanique/Mécanique des fluides

Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des fluides

Sciences du Vivant/Cancer
Avascular tumor growth. Multiscale models. Cell cycle modeling. Fluid dynamics. Level-set methods.
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