Ein diskreter Ansatz zur Modellierung von Tumorwachstum und Strahlentherapie

Kurzfassung. Der Einflusses einer Radiotherapie auf die Progression von primären Hirntumoren wird modelliert. Ein hybrider Ansatz wird für zelluläres Tumorwachstum und die Veränderung lokaler Nährstoffkonzentrationen genutzt. Die Nährstoffverteilung wird durch zwei partielle Differentialgleichungen beschrieben und hat direkten Einfluss auf die durch das Modell abgebildeten zellulären Prozesse und umgekehrt. Diese beinhalten Mitose, Chemotaxis und Nekrose, werden mittels eines zellulären Automaten beschrieben und in Abhängigkeit von der Nährstoffkonzentration und der jeweiligen Populationsanzahl durch wahrscheinlichkeitsbedingte Modelle gesteuert. Der Effekt einer Therapie mittels Bestrahlung wird mit Hilfe des linear-quadratischen Modells beschrieben. Dieses ermöglicht die Quantifizierung des Bestrahlungseffekts verschiedener Fraktionierungsschemata. Zusätzlich erlaubt die Integration des Zellzyklus in das Wachstumsmodell eine Abbildung der Variabilität der Radiosensitivität einzelner Zellen. Eine qualitative Beurteilung erster Ergebnisse zeigt eine plausible Beschreibung des Tumorwachstums und des Effekts einer Bestrahlung.