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Modélisation et simulation de la croissance de métastases pulmonaires

By Julien Jouganous

Abstract

This thesis deals with mathematical modeling and simulation of lung metastases growth.We first present a partial differential equations model to simulate the growth and possibly the response to some types of treatments of metastases to the lung. This model must be personalized to be used individually on clini- cal cases. Consequently, we developed a calibration technic based on medical images of the tumor. Several applications on clinical cases are presented.Then we introduce a simplification of the first model and the calibration algorithm. This new method, more robust, is tested on 36 clinical cases. The results are presented in the third chapter.To finish, a machine learning algorithm based on random forests is used to improve the calibration of the model.Cette thèse présente des travaux de modélisation mathématique de la croissance tumorale appliqués aux cas de métastases pulmonaires.La première partie de cette thèse décrit un premier modèle d’équations aux dérivées partielles permettant de simuler la croissance métastatique mais aussi la réponse de la tumeur à certains types de traitements. Une méthode de calibration du modèle à partir de données cliniques issues de l’imagerie médicale est développée et testée sur plusieurs cas cliniques.La deuxième partie de ces travaux introduit une simplification du modèle et de l’algorithme de calibration. Cette méthode, plus robuste, est testée sur un panel de 36 cas test et les résultats sont présentés dans le troisième chapitre.La quatrième et dernière partie développe un algorithme d’apprentissage automatisé permettant de tenir compte de données supplémentaires à celles utilisées par le modèle afin d’affiner l’étape de calibration

Topics: modeling, simulation, cancer, tumor growth, lung metastasis, machine learning, random forests, modélisation, simulation numérique, croissance tu- morale, métastase pulmonaire, apprentissage automatisé, forêts aléatoires, [ MATH.MATH-AP ] Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], [ SDV.CAN ] Life Sciences [q-bio]/Cancer
Publisher: HAL CCSD
Year: 2015
OAI identifier: oai:HAL:tel-01245553v1
Provided by: Thèses en Ligne

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