بررسی محاسباتی تأثیر چسبندگی بین سلول سرطانی و دیواره رگ بر حرکت سلول در رگ‌های خونی با استفاده از روش برهمکنش سیال-سازه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو/دانشگاه تهران

2 استادیار/دانشگاه تهران

چکیده

حرکت سلول سرطانی در خون و چسبندگی‌های آن در حین متاستاز، از پیچیده‌ترین سازوکارهایی است که در بدن انسان اتّفاق می‌افتد. در این تحلیل یک مدل دوبعدی از حرکت سلول سرطانی توسعه داده شده است که در دو حالت مختلف در یک مسیر مستقیم در رگ خونی حل می‌شود. دو حالت تحلیل شامل وجود و عدم وجود چسبندگی بین سلول سرطانی و دیواره رگ در حضور چسبندگی بین سلول سرطانی و گلبول سفید است. این تحلیل‌ها با روش اجزای محدود و به کمک معادلات برهمکنش سیال-جامد صورت می‌گیرد. برای تحلیل اجزای محدود فرض شده است که خواص سلول‌ها و خون به‌صورت همگن هستند و سیال به‌صورت نیوتنی و تراکم‌ناپذیر است. همچنین سلول سرطانی به‌صورت صلب و گلبول سفید به‌صورت الاستیک خطی مدل شده است. مدل به‌صورت وابسته به زمان با گام زمانی 5-10 گسسته سازی شده است و ایجاد شبکه در مدل با المان‌های مثلثی شکل صورت گرفته است. تحلیل‌ها نشان می‌دهد که تأثیر وجود پیوندهای بین سلول و دیواره رگ به‌مراتب بیشتر از تأثیر پیوندهای بین سلول‌ها است. بررسی دقیق نمودار‌های تحلیل‌های چسبندگی در کنار مسائل پزشکی نظیر دارورسانی به بیماران سرطانی در درمان و پیشگیری از متاستاز سرطان تأثیر بسزایی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Computational Investigation of the Effect of Adhesion Between Cancer Cells and Vessel Walls on the Movement of the Cells in Blood Vessels Using Fluid-Structure Interactions Method

نویسندگان [English]

  • Asghar Khorram 1
  • Bahman Vahidi 2
  • Zahra Mollahoseini 1
1 MSc/University of Tehran
2 Assistant professor/University of Tehran
چکیده [English]

The motion and adhesion of cancer cells in a blood vessel during metastasis is a complex mechanism that occurs in the human body. In this analysis, a two-dimensional model of the movement of cancer cells has been developed that is solved in two different modes in a straight line in a blood vessel. These two modes are related to presence and absence of adhesion between cancer cell and blood vessel wall in the presence of adhesion between cancer cell and white blood cell. The analysis is performed using FEM and FSI equations. For FEM analysis, it is assumed that the properties of blood and cells are homogeneous and fluid is incompressible and Newtonian. Cancer cell is modeled as a rigid body and white blood cell is assumed as linear elastic. The model is time-dependent with 10-5 time step and a network of triangular elements is used. The analysis shows that the influence of adhesion between the cell and the vessel wall is more important from cell-cell adhesion. Through Consideration and scrutiny in the adhesion charts along with medical issues such as drug delivery to cancer patients has a considerable impact in the treatment or prevention of cancer metastasis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cancer cells
  • Cell mechanics
  • Metastasis
  • Computational Simulation
  • Adhesion