1.一种研究化疗药物抑制肿瘤生长的等几何仿真系统,其特征在于:包括营养及药物作用下肿瘤生长模块、血管再生方程模块、血管内皮细胞生长因子模块、血液流动方程模块、养分传输方程模块、药物传输方程模块、仿真区域离散模块、混合方程伽辽金弱形式模块、初始和边界条件模块、Newton-Raphson求解方程组模块;
所述营养及药物作用下肿瘤生长模块具体为:对营养驱动下及化疗药物抑制下的肿瘤生长建立数学物理模型;
基于血管肿瘤耦合生长模型,通过将药物效应引入原来只包含营养物质驱动肿瘤生长的双井势函数ΨΨ
其中,m(σ,d)为肿瘤生长函数;φ,σ和d分别为肿瘤相场变量、营养物质浓度和药物浓度;在药物作用下的肿瘤生长模型为其中,Δ为拉普拉斯算子,M
m(σ,d)=(M
其中M
血管再生方程模块为:建立血管再生方程;使用序参数或者相场变量c∈[-1,1]来描述毛细血管的空间位置,由于相场方程的结构,未知量c将从值-1平稳地过渡到1,相场变量c的动力学演化由以下方程式控制:其中,
其中,f
血管内皮细胞生长因子模块具体为:建立血管内皮细胞生长因子TAF反应扩散方程;
用反应扩散方程建立了TAF的动力学行为:其中,D
血液流动方程模块具体为:建立血液流动方程;
多孔介质流动模型为
其中,v是流体速度,p是流体压力,其中,c
方程(11)定义在整个计算域中,而不是仅仅定义在血管子域中,通过在每个时间步求解方程(11),可以得到该时间步流体在整个计算区域的速度,进而可以耦合计算营养物质和药物随流体的扩散传输方程;
养分传输方程模块具体为:建立养分传输方程;
肿瘤的生长依赖于从毛细血管中释放的营养物质,包括氧、葡萄糖、氨基酸和脂肪酸,考虑到营养物质从流出的毛细血管中释放出来,通过血管外组织扩散,并被癌细胞和宿主细胞以不同的速度消耗,用反应-扩散方程来建模这个过程其中,D
其中,∈
药物传输方程模块具体为:建立药物传输方程;
药物在肿瘤微环境中的传输通过扩散来实现,采用反应扩散方程来描述其中,d是药物浓度,D