通过计算窗口观察癌症的扩散

杜克大学的生物医学工程师显着增强了计算模型的能力，该模型可以模拟单个癌细胞在整个人体内长距离的移动。

该方法被称为“自适应物理细化(APR)”，它捕获了详细的细胞相互作用及其对细胞轨迹的影响，为转移性癌细胞的传播提供了宝贵的见解。

“我们血液中的癌细胞受到附近红细胞碰撞和移动以及其他细胞相互作用的影响，”博士亚里士多德·马丁说。杜克大学生物医学工程阿曼达·兰德尔斯实验室的候选人。“但是不可能模拟身体所有血管中每个红细胞的运动，因此我们必须找到一种方法来解决这些计算限制。”

该研究于 2023 年 11 月 15 日在高性能计算、网络、存储和分析国际会议 (SC23)上发布。

破译癌细胞如何在人体血管中移动的动态仍然是癌症研究中的一个关键而复杂的问题，对于早期检测和潜在的靶向治疗至关重要。然而，在活体患者身上研究这些过程是不可行的，而是需要先进的计算模型来模拟癌细胞动力学。

杜克大学生物医学科学副教授阿曼达·兰德斯 (Amanda Randles)十多年来一直在创建和推进探索这些基本过程的计算方法。她的一项显着贡献是 HARVEY，这是一个高度可扩展的血流动力学模拟软件包，旨在在世界上最先进的超级计算机上运行。

但即使是超级计算机也有其局限性。

为了计算单个癌细胞的轨迹，模型必须捕获其与周围红细胞的微观相互作用。然而，人体含有大约 25 万亿个红细胞和 5 升血液。使用当今最大的超级计算机，最先进的模型只能以细胞分辨率重建包含该体积百分之一的区域，这是一个仍包含数亿红细胞的有限区域。

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