コンピューターの窓から癌の広がりを見る(Seeing Cancer’s Spread Through A Computational Window)

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2023-11-27 デューク大学(Duke)

コンピューターの窓から癌の広がりを見る(Seeing Cancer’s Spread Through A Computational Window)

◆デューク大学の研究者は、がん細胞の移動をシミュレートする計算モデルを進化させました。Adaptive Physics Refinement(APR)と呼ばれる手法は、数百万の赤血球との相互作用を捉え、がん細胞の体内での挙動を高解像度で追跡します。これにより、がんの早期検出と標的治療のための洞察が得られます。
◆研究者たちはAWSのクラウド上でのシミュレーションにより、計算メモリの需要を劇的に低減させ、大規模な赤血球モデリングを可能にしました。今後は細胞間の粘着や血管壁での挙動変化の調査を行い、APRががんダイナミクスの研究において普及する可能性があると述べています。

<関連情報>

現実的な赤血球数の追加による適応物理精製シミュレーションの強化 Enhancing Adaptive Physics Refinement Simulations Through the Addition of Realistic Red Blood Cell Counts

SC ’23: Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis  Published:11 November 2023
DOI:https://doi.org/10.1145/3581784.3607105

ABSTRACT

Simulations of cancer cell transport require accurately modeling mm-scale and longer trajectories through a circulatory system containing trillions of deformable red blood cells, whose intercellular interactions require submicron fidelity. Using a hybrid CPU-GPU approach, we extend the advanced physics refinement (APR) method to couple a finely-resolved region of explicitly-modeled red blood cells to a coarsely-resolved bulk fluid domain. We further develop algorithms that: capture the dynamics at the interface of differing viscosities, maintain hematocrit within the cell-filled volume, and move the finely-resolved region and encapsulated cells while tracking an individual cancer cell. Comparison to a fully-resolved fluid-structure interaction model is presented for verification. Finally, we use the advanced APR method to simulate cancer cell transport over a mm-scale distance while maintaining a local region of RBCs, using a fraction of the computational power required to run a fully-resolved model.

医療・健康
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