parametrización y simulación de tumores virtuales swambio 2015
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales
Miguel Martín LandroveCentro de Física Molecular y Médica, Facultad de Ciencias, UCV
Centro de Visualización Médica, Instituto Nacional de Bioingeniería, UCVCentro de Diagnóstico Docente Las MercedesCaracas, Venezuela
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• Geometría del crecimiento tumoral. Parámetros de crecimiento. Análisis por escalamiento.
• Modelo de crecimiento tumoral en cerebro.
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La generación espontánea de interfaces fractales ha sido observada en muchosprocesos naturales. La hipótesis básica es que el objeto exhibe auto-similaridad y nopresenta una longitud característica. Bajo estas condiciones, la interfaz escala cómo:
ℎ 𝑥, 𝑡 ~𝑏−𝛼ℎ 𝑏 𝑥, 𝑡
con 𝛼 > 0
Se propone una ecuación del tipo Langevin:
𝜕ℎ( 𝑥, 𝑡)
𝜕𝑡= 𝐹 + 𝐺 ℎ 𝑥, 𝑡 + 𝜂( 𝑥, 𝑡)
Fractal analysis and tumour growth, A. Brú, D. Casero, S. de Franciscis, M.A. Herrero,Mathematical and Computer Modelling 47, 546–559 (2008).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
La generación espontánea de interfaces fractales ha sido observada en muchosprocesos naturales. La hipótesis básica es que el objeto exhibe auto-similaridad y nopresenta una longitud característica. Bajo estas condiciones, la interfaz escala cómo:
ℎ 𝑥, 𝑡 ~𝑏−𝛼ℎ 𝑏 𝑥, 𝑡
con 𝛼 > 0
Se propone una ecuación del tipo Langevin:
𝜕ℎ( 𝑥, 𝑡)
𝜕𝑡= 𝐹 + 𝐺 ℎ 𝑥, 𝑡 + 𝜂( 𝑥, 𝑡)
Interfaz
Fractal analysis and tumour growth, A. Brú, D. Casero, S. de Franciscis, M.A. Herrero,Mathematical and Computer Modelling 47, 546–559 (2008).
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La generación espontánea de interfaces fractales ha sido observada en muchosprocesos naturales. La hipótesis básica es que el objeto exhibe auto-similaridad y nopresenta una longitud característica. Bajo estas condiciones, la interfaz escala cómo:
ℎ 𝑥, 𝑡 ~𝑏−𝛼ℎ 𝑏 𝑥, 𝑡
con 𝛼 > 0
Se propone una ecuación del tipo Langevin:
𝜕ℎ( 𝑥, 𝑡)
𝜕𝑡= 𝐹 + 𝐺 ℎ 𝑥, 𝑡 + 𝜂( 𝑥, 𝑡)
Proliferación celular
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La generación espontánea de interfaces fractales ha sido observada en muchosprocesos naturales. La hipótesis básica es que el objeto exhibe auto-similaridad y nopresenta una longitud característica. Bajo estas condiciones, la interfaz escala cómo:
ℎ 𝑥, 𝑡 ~𝑏−𝛼ℎ 𝑏 𝑥, 𝑡
con 𝛼 > 0
Se propone una ecuación del tipo Langevin:
𝜕ℎ( 𝑥, 𝑡)
𝜕𝑡= 𝐹 + 𝐺 ℎ 𝑥, 𝑡 + 𝜂( 𝑥, 𝑡)
Invasión celular
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La generación espontánea de interfaces fractales ha sido observada en muchosprocesos naturales. La hipótesis básica es que el objeto exhibe auto-similaridad y nopresenta una longitud característica. Bajo estas condiciones, la interfaz escala cómo:
ℎ 𝑥, 𝑡 ~𝑏−𝛼ℎ 𝑏 𝑥, 𝑡
con 𝛼 > 0
Se propone una ecuación del tipo Langevin:
𝜕ℎ( 𝑥, 𝑡)
𝜕𝑡= 𝐹 + 𝐺 ℎ 𝑥, 𝑡 + 𝜂( 𝑥, 𝑡)
Ruido
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La rugosidad de la interfaz ℎ 𝑥, 𝑡 esta caracterizada por el espesor de la interfaz:
𝑊 𝐿, 𝑡 = ℎ 𝑥, 𝑡 − ℎ(𝑡)2
𝐿
1/2
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La rugosidad de la interfaz ℎ 𝑥, 𝑡 esta caracterizada por el espesor de la interfaz:
𝑊 𝐿, 𝑡 = ℎ 𝑥, 𝑡 − ℎ(𝑡)2
𝐿
1/2
Variable de interfaz promedio sobre todo el sistema de
tamaño L
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La rugosidad de la interfaz ℎ 𝑥, 𝑡 esta caracterizada por el espesor de la interfaz:
𝑊 𝐿, 𝑡 = ℎ 𝑥, 𝑡 − ℎ(𝑡)2
𝐿
1/2
: Promedio sobre n realizaciones
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La rugosidad de la interfaz ℎ 𝑥, 𝑡 esta caracterizada por el espesor de la interfaz:
𝑊 𝐿, 𝑡 = ℎ 𝑥, 𝑡 − ℎ(𝑡)2
𝐿
1/2
La función de correlación de la variable de interfaz ℎ 𝑥, 𝑡 esta dada por:
𝐶 𝑙, 𝑡 = ℎ 𝑥, 𝑡 − ℎ(𝑥 + 𝑙, 𝑡) 2𝐿
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El comportamiento típico del espesor de la interfaz 𝑊 𝐿, 𝑡 es el siguiente:
Tiempos muy cortos: 𝑊 𝐿, 𝑡 ~𝑡𝛽 , donde 𝛽 se denomina exponente decrecimiento.
Tiempos largos: 𝑊 𝐿, 𝑡 = 𝑊𝑠𝑎𝑡 , esto sucede después de un tiempo detransición entre los dos regímenes, 𝑡𝐶 , para el cual la longitud de correlaciónlateral alcanza y supera el tamaño 𝐿 del sistema.
Ambas cantidades 𝑊𝑠𝑎𝑡 y 𝑡𝐶 dependen de las dimensiones del sistema,
𝑊𝑠𝑎𝑡 𝐿 ~𝐿𝛼, 𝛼: exponente de rugosidad
𝑡𝐶~𝐿𝑧, 𝑧 =
𝛼
𝛽: exponente dinámico
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Ansatz de Family-Vicsek.
𝑊 𝐿, 𝑡 = 𝑡𝛼/𝑧𝑓𝐿
𝜁(𝑡), 𝑓 𝑢 ~
𝑢𝛼 𝑠𝑖 𝑢 ≪ 1𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑠𝑖 𝑢 ≫ 1
𝜁 𝑡 ~𝑡1/𝑧 comportamiento de la longitud de correlación lateral en estado estacionario
Lo que reproduce:
𝑊 𝐿, 𝑡 ~𝑡𝛽 para tiempos pequeños, 𝐿
𝜁(𝑡)≫ 1
𝑊 𝐿, 𝑡 ~𝐿𝛼 para estado estacionario, 𝜁 𝑡 ≫ 𝐿
Además, 𝛼 + 𝑑𝑓 = 𝑑𝐸, donde 𝑑𝑓 es la dimensión fractal de la interfaz y
𝑑𝐸 es la dimensión Euclídea del espacio que contiene la interfaz.
Dynamics of fractal surfaces, F. Family and T. Viseck, World Scientific, Singapore, 1991.
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La existencia de un escalamiento dinámico, mediante el ansatz deFamily-Vicsek y la ausencia de una longitud de escala característicapermite establecer en forma similar el espesor local 𝑤 𝑙, 𝑡 que midelas fluctuaciones de la interfaz para 𝑙 ≪ 𝐿. Igualmente para 𝑡𝐶 𝑙 ~𝑙𝐶
𝑧
donde 𝑙𝐶 es la longitud de coherencia para la fluctuación local,
tenemos 𝑤 𝑙, 𝑡 ≫ 𝑡𝐶 𝑠𝑎𝑡~𝑙𝛼𝑙𝑜𝑐 y para 𝑡 ≪ 𝑡𝐶 , 𝑤 𝑙, 𝑡 ~𝑡𝛽 .
𝑤 𝑙, 𝑡 = 𝑟 𝑥, 𝑡 − 𝑟(𝑡) 2𝑙 𝐿
1/2
donde en este caso, 𝑙 representa un promedio sobre un subconjunto𝑙 , 𝑟(𝑡) el promedio del radio de la interfaz en ese mismo subconjuntoy 𝐿 el promedio sobre el tamaño total, 𝐿.
Super-roughening versus intrinsic anomalous scaling of surfaces, J.M. López, M.A. Rodríguez,R. Cuerno, Phys. Rev. E 56, 3993 (1997).
Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
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Cuando 𝑤 𝑙, 𝑡 difiere de 𝑊 𝐿, 𝑡 , entonces:
𝑤 𝑙, 𝑡 ~𝑙𝛼𝑙𝑜𝑐 , 𝑊 𝐿, 𝑡 ~𝐿𝛼 , 𝑡 ≫ 𝑡𝐶
Los sistemas con 𝛼 > 1 se denominan super-rugosos. Para estossistemas no se cumplen las relaciones anteriores, sino un nuevocomportamiento en un régimen temporal intermedio 𝑙𝑧 ≪ 𝑡 ≪ 𝐿𝑧,caracterizado por un exponente de crecimiento, 𝛽∗, tal que
𝑤 𝑙, 𝑡 ≫ 𝑙𝑧 ~𝑙𝑡𝛽∗, 𝛽∗ = 𝛽 −
𝛼𝑙𝑜𝑐
𝑧
Igualmente debe cumplirse 𝛼𝑙𝑜𝑐 + 𝑑𝑓 = 𝑑𝐸
Super-roughening versus intrinsic anomalous scaling of surfaces, J.M. López, M.A. Rodríguez,R. Cuerno, Phys. Rev. E 56, 3993 (1997).
Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
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Cuando 𝑤 𝑙, 𝑡 difiere de 𝑊 𝐿, 𝑡 , entonces:
𝑤 𝑙, 𝑡 ~𝑙𝛼𝑙𝑜𝑐 , 𝑊 𝐿, 𝑡 ~𝐿𝛼 , 𝑡 ≫ 𝑡𝐶
Los sistemas con 𝛼 > 1 se denominan super-rugosos. Para estossistemas no se cumplen las relaciones anteriores, sino un nuevocomportamiento en un régimen temporal intermedio 𝑙𝑧 ≪ 𝑡 ≪ 𝐿𝑧,caracterizado por un exponente de crecimiento, 𝛽∗, tal que
𝑤 𝑙, 𝑡 ≫ 𝑙𝑧 ~𝑙𝑡𝛽∗, 𝛽∗ = 𝛽 −
𝛼𝑙𝑜𝑐
𝑧
Igualmente debe cumplirse 𝛼𝑙𝑜𝑐 + 𝑑𝑓 = 𝑑𝐸
Super-roughening versus intrinsic anomalous scaling of surfaces, J.M. López, M.A. Rodríguez,R. Cuerno, Phys. Rev. E 56, 3993 (1997).
Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
Dynamics of fractal surfaces, F. Family and T.Viseck, World Scientific, Singapore, 1991.
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Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
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𝑣 = 2.9 ± 0.1 𝜇𝑚/ℎ
Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
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Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
𝑑𝑓 = 1.21 ± 0.05
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Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
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Super-rough dynamics on tumor growth, A. Brú, J.M. Pastor, I. Fernaud, I. Brú, S. Melle, C.Berenguer, Phys. Rev. Lett. 81(18), 4008-4011 (1998).
𝛼𝑙𝑜𝑐 = 0.87 ± 0.05
𝛼𝑙𝑜𝑐 = 0.87 ± 0.05
𝛼 = 1.5 ± 0.1
𝑧 = 4.0 ± 0.2
𝛽 = 0.375 ± 0.03
𝛽∗ = 0.15 ± 0.05
𝑀𝐵𝐸
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
The universal dynamics of tumor growth, A. Brú, S. Albertos, J.L. Subiza, J. López García-Asenjo, I. Brú, Biophysical Journal 85, 2948–2961 (2003).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
The universal dynamics of tumor growth, A. Brú, S. Albertos, J.L. Subiza, J. López García-Asenjo, I. Brú, Biophysical Journal 85, 2948–2961 (2003).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
Imagen 3D contraste
modificado
Interfaz digitalizada
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
![Page 28: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/28.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
GBM
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
GL
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
MT
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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TB
3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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3-D in vivo brain tumor geometry study by scaling analysis, F. Torres Hoyos, M. Martín-Landrove, Physica A 391, 1195-1206 (2012).
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Tipo Casos αloc r2(αloc)
Glioblastoma †‡§ 107 0.867 ± 0.054 0.999
Glioma Grado I 19 0.813 ± 0.084 0.998
Glioma Grado II 11 0.855 ± 0.072 0.998
Glioma Grado III 7 0.863 ± 0.099 0.998
Metastasis ‡§ 47 0.809 ± 0.114 0.998
Neurinoma del acústico ‡§ 64 0.743 ± 0.100 0.999
Meningioma ‡§ 118 0.778 ± 0.086 0.999
Craniofaringioma 1 0.714 0.997
Adenoma pituitario ‡ 9 0.763 ± 0.082 0.998
LOE ‡§ 42 0.797 ± 0.088 0.998
• Centro de Diagnóstico Docente Las Mercedes• The Cancer Imaging Archive, National Cancer Institute †• Centro Hemato Oncológico y Radiocirugía, Dr. Domingo Luciani ‡• GURVE, Centro Médico Docente La Trinidad §
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𝛼𝑙𝑜𝑐 = 0.87 ± 0.05𝑑𝑓 = 2.16 ± 0.14
𝛼𝑙𝑜𝑐 + 𝑑𝑓 = 3.01 ± 0.19
𝛼𝑙𝑜𝑐 = 0.78 ± 0.09𝑑𝑓 = 2.02 ± 0.15
𝛼𝑙𝑜𝑐 + 𝑑𝑓 = 2.79 ± 0.22
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Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
Materia Gris, 𝐷𝑔 = 0.002𝑚𝑚2
𝑑í𝑎
Brainweb : On line interface to a 3d mri simulated brain database, C. Cocosco, V. Kollokian, R.Kwan, and A. Evans, in Neuroimage, Proceedings of the Third International Conference on theFuntional Mapping of the Human Brain, volume 5, Copenhagen, 1997.
![Page 37: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/37.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
Materia Blanca, 𝐷𝑔 = 0.010𝑚𝑚2
𝑑í𝑎
Brainweb : On line interface to a 3d mri simulated brain database, C. Cocosco, V. Kollokian, R.Kwan, and A. Evans, in Neuroimage, Proceedings of the Third International Conference on theFuntional Mapping of the Human Brain, volume 5, Copenhagen, 1997.
![Page 38: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/38.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
𝜕𝑐
𝜕𝑡= 𝛻 ∙ 𝐷 𝑟 𝛻𝑐 + 𝜌𝑐 1 −
𝑐
𝑐𝑚
Parámetros Valor Referencia
mc 35
/10 mmcélulas Jbabdi et al. 2005
bajo 13
102.1 dias Swanson 1999
alto 12
102.1 dias Swanson 1999
gD díamm /100.2
23 Tracqui et al. 1995
wD díamm /10
22 Tracqui et al. 1995
0c 3
/200 mmcélulas Jbabdi et al. 2005
Estudio in vivo de la dinámica del crecimiento tumoral cerebral mediante el análisis deescalamiento, F. Torres Hoyos, Trabajo Doctoral (2012).
![Page 39: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/39.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Estudio in vivo de la dinámica del crecimiento tumoral cerebral mediante el análisis deescalamiento, F. Torres Hoyos, Trabajo Doctoral (2012).
Alto grado
![Page 40: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/40.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Estudio in vivo de la dinámica del crecimiento tumoral cerebral mediante el análisis deescalamiento, F. Torres Hoyos, Trabajo Doctoral (2012).
Bajo grado
![Page 41: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/41.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Estudio in vivo de la dinámica del crecimiento tumoral cerebral mediante el análisis deescalamiento, F. Torres Hoyos, Trabajo Doctoral (2012).
Grado N df αloc
r
2(df) r
2(αloc)
Alto
7
2.04±0.08 0.95±0.02 0.998 0.999
Bajo
17
2.28±0.04 0.71±0.05 0.997 0.998
![Page 42: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/42.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.413
Brain Tumors: A Scaling Analysis Approach, F. Torres-Hoyos, M. Martín-Landrove, Proceedings ofCIMENICS’2012, BSB 55 – 60 (2012).
![Page 43: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/43.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.718
Brain Tumors: A Scaling Analysis Approach, F. Torres-Hoyos, M. Martín-Landrove, Proceedings ofCIMENICS’2012, BSB 55 – 60 (2012).
![Page 44: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/44.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.445
Brain Tumors: A Scaling Analysis Approach, F. Torres-Hoyos, M. Martín-Landrove, Proceedings ofCIMENICS’2012, BSB 55 – 60 (2012).
![Page 45: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/45.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.965
Brain Tumors: A Scaling Analysis Approach, F. Torres-Hoyos, M. Martín-Landrove, Proceedings ofCIMENICS’2012, BSB 55 – 60 (2012).
![Page 46: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/46.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.0024 0.0036 0.0048 0.0060
20 15 13 11
ρ
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 47: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/47.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 48: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/48.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 49: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/49.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
0.0024 0.0036 0.0048 0.0060ρ
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 50: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/50.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Comportamiento maligno
Comportamiento benigno
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 51: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/51.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
N
Nut.
P P
O
O
L L
Nut.
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
![Page 52: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/52.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
jR
idij
VR
Geometry of Tumor Growth in Brain, M. Martín-Landrove, F. Torres-Hoyos, Proceedings ofCIMENICS’2014, MM 1 – 6 (2014).
𝑓𝑗 =1
𝑁𝑉𝑅
𝑖∈𝑉𝑅
(1 − 𝐶𝑖)𝑥𝑒−𝑑𝑖𝑗2
𝐷𝐺2
![Page 53: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/53.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
2 3 4
5 6 7
Time (days)
500 1000 1500 2000 2500
Nu
mb
er
of
vox
els
100
101
102
103
104
105
106
107
CLASS 1
CLASS 2
CLASS 3
CLASS 4
A Simple Approach to Account for Cell Latency and Necrosis in a Brain Tumor Growth Model, J.Rojas, R. Plata, M. Martín-Landrove, Proceedings of CIMENICS’2014, MM 13 – 18 (2014).
![Page 54: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/54.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
A Simple Approach to Account for Cell Latency and Necrosis in a Brain Tumor Growth Model, J.Rojas, R. Plata, M. Martín-Landrove, Proceedings of CIMENICS’2014, MM 13 – 18 (2014).
![Page 55: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/55.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
![Page 56: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/56.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
days
0 200 400 600 800 1000
% s
urv
ival
pro
ba
bil
ity
0
20
40
60
80
100
120
𝜌 = 0.018 𝑑𝑎𝑦𝑠−1
𝜌 = 0.012 𝑑𝑎𝑦𝑠−1
![Page 57: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/57.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Extracción de los parámetros de crecimiento tumoral mediante un modelo de proliferación-invasión, Rixy Plata, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2015).
𝛼𝑙𝑜𝑐 + 𝑑𝑓: 𝐺𝐵𝑀 3.00 ± 0.13, Meningioma 2.67 ± 0.11
![Page 58: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/58.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Años de Crecimiento
2 3 4 5 6 7 8 9
loc +
df
2.6
2.7
2.8
2.9
3.0
3.1
3.2
𝜌 = 0.018 𝑑í𝑎𝑠−1
𝜌 = 0.012 𝑑í𝑎𝑠−1
Extracción de los parámetros de crecimiento tumoral mediante un modelo de proliferación-invasión, Rixy Plata, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2015).
![Page 59: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/59.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Simulación en 3D de Crecimiento Tumoral de Gliomas y su Análisis por Escalamiento, JohanRojas, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2014).
![Page 60: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/60.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Clase Sin terapia Con terapia
1 1→2 2→1
2 2→1, 2→3 2→1, 3→2
3 3→4 3→2, 3→4
4 4→5 4→5
Clase Descripción Valor umbral
1 Ecuación Diferencial 𝐷 > 0, 𝑐 < 0.9
2Ecuación Diferencial, Células
en estado hipóxico𝐷 > 0, 𝑐 ≥ 0.9
3Células latentes, en estado
reversible𝐷 > 0, 𝑓 ≤ 0.02
4 Células en tránsito a necrosis 𝑓 ≤ 0.0065 Necrosis
Simulación en 3D de Crecimiento Tumoral de Gliomas y su Análisis por Escalamiento, JohanRojas, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2014).
![Page 61: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/61.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Clase Supervivencia
1 0.83 [*]
2 0.90
3 0.99
𝑆 = 𝑒−𝛼𝐷−𝛽𝐷2
Simulación en 3D de Crecimiento Tumoral de Gliomas y su Análisis por Escalamiento, JohanRojas, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2014).
[*] BARAZZUOL, L., BURNET, N. G., JENA, R., JONES, B., JEFFERIES, S. J & KIRKBY, N. F. (2010) Amathematical model of brain tumour response to radiotherapy and chemotherapy consideringradiobiological aspects, J. Theor. Biol., 262, 553-565.
![Page 62: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/62.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Days
0 1000 2000 3000 4000 5000
Vo
lum
e (
mm
3)
10-1
100
101
102
103
104
105
106
Simulación en 3D de Crecimiento Tumoral de Gliomas y su Análisis por Escalamiento, JohanRojas, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2014).
![Page 63: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/63.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Simulación en 3D de Crecimiento Tumoral de Gliomas y su Análisis por Escalamiento, JohanRojas, Miguel Martín Landrove, Trabajo Especial de Grado (2014).
Análisis de Sobrevivencia para Gliomas con tratamiento radioterapéutico
Graficas de Kaplan-Meier de pacientes del Instituto Nacional de Salud (NIH) y el Hospital de Mujeres de Brigham (BWH)
![Page 64: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/64.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Trabajo futuro …
0
200
400
600
800
1000
1200
0
10
20
30
40
50
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
PhiSlice
Radiu
s (
mm
)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
TNCI36
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 140000
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Index
Radiu
s (
mm
)
![Page 65: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/65.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Trabajo futuro …
![Page 66: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/66.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Trabajo futuro …
![Page 67: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/67.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Trabajo futuro …
![Page 68: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/68.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
[email protected]://www.scoop.it/t/project-virtual-tumor-cancer-in-silicohttp://www.mendeley.com/groups/4077481/project-virtual-tumor-cancer-in-silico/
![Page 69: Parametrización y Simulación de Tumores Virtuales SWAMBio 2015](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022062514/55bac69dbb61eb0b118b45fa/html5/thumbnails/69.jpg)
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium
Miembros:
Miguel Martín Landrove CFMM, INABIO, CDDMarco Paluszny, UNC, MedellínRafael Martín Landrove, CFMM, CEFITECWuilian Torres, FII, CGAGabriel Padilla, UNC, BogotáMarianela Lentini, UNC, MedellínFrancisco Torres Hoyos, UC, MonteríaNuri Hurtado, CEFITECJosé López, CEFITECJoselen Peña, CEFITECHarold Pérez de Vladar, PFBruno de Lema Larre, HCFAntonio Rueda, CCG, INABIOGiovanni Figueroa, CGAJuan Carlos López, NpC
Physics & Mathematics in Biomedicine Consortium, P&[email protected]@yahoo.comhttp://mglmrtn.wix.com/pmbioc