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预测患者乳腺癌的路径

USC的研究人员已经开发出一种数学模型来预测转移性乳腺癌的存活率,这种技术通常使用通常用于天气预报,财务预测和网上冲浪的技术。

几十年来,医学院教授医生,治疗癌症和转移进展的最佳方法是记住一系列肿瘤及其典型的迁移模式。转移是肿瘤原发部位恶性肿瘤生长的发展。

USC Keck医学院临床医学副教授Jorge Nieva和一项新研究的作者之一Jorge Nieva说:“这与当时天气报告完全依赖于晴雨表和经验有关。“医学生被教导非常基本的癌症进展模式。模型所做的是将现代天气预报的复杂性带到了试图了解肿瘤发生的位置,何时发生以及如何到达那个位置的复杂性。这种类型的数学建模是完全不同于大多数医学生今天所学的。“

这项研究  发表  在10月21日在“ 自然合作伙伴期刊” 乳腺癌期刊  npj上,她在纪念Sloan Kettering癌症中心对25年的446例乳腺癌患者的数据进行了研究。它专注于一个被诊断为局限性疾病但后来复发转移性疾病的女性亚组。

该模型显示癌症转移既不是随机的也不可预测的。生存依赖于第一个转移部位的位置或“时空模式”。换句话说,USC的研究人员发现了一个框架来解释肿瘤细胞随着时间的流逝在病人的血液循环中如何在各种器官中定居。路径根据肿瘤组成和治疗决定而变化。

“癌症领域没有这样的东西,这项研究的主要作者,美国维他宝工程学院(USC Viterbi School of Engineering)的航天和机械工程教授保罗·牛顿(Paul Newton)说,在疾病进展社区,即使这些技术在其他情况下发展良好,也没有什么特别的。“我们的长期目标是建立转移性癌症的综合预测计算模拟。最终,我们要做的是根据个人特点为个别患者定制这些模型。“

这个概念

USC研究人员构建的框架结合了散布的数据点,医生们已经在收集这些数据点,以便生成可理解的综合癌症图谱。系统设计与Google收集的预测网上冲浪模式和确定PageRank的信息相当。

牛顿说:“如果有人在维基百科上读到乳腺癌的话,那么她将跳到肺癌网页或骨癌网页的可能性远高于跳到Costco网站的可能性。”南加州凯克医学院诺里斯综合癌症中心的教授以及数学教授。“从一页跳到另一页的概率并不完全相同。你跳到下一步取决于你现在在哪里。这个观察是我们模型的核心。“

生存的机会

研究发现,乳腺癌患者死于肿瘤平均4个转移部位。如果妇女有两个以上的初始转移部位,妇女的长期生存机会最差; 如果迁移的肿瘤细胞首先落在一个器官上,他们的表现要好得多。

Newton说,大约35%的乳腺癌患者首先发生了骨转移,而不到5%的患者首先发生了脑转移。他说,骨组的五年生存率超过90%,而脑组有20%或更少的生存特征。

高级作者Peter Kuhn进一步解释说。

院长生物科学教授,医学,生物医学工程,航空航天和机械工程教授库恩说:“如果你的乳腺癌有骨转移,而你的下一次转移是肝癌,你很可能死于此。在USC Dana和David Dornslife文学,艺术与科学学院。“如果你的乳腺癌有骨转移,下一次转移在肺部,那么你不可能死于此。相反,这种疾病将首先进一步蔓延。“

扩大癌症治疗团队

该研究的结果使研究人员进一步定义了“扩散剂”和“海绵”这两个词来描述转移,这个命名最终可以告诉医疗团队如何最好地提供个性化的治疗计划。

库恩说:“吊具是一个可能成为新病源的地方。“因此,如果在摊铺机现场出现,你需要避免吊具或消除疾病。在一个海绵场地,人们可能只是管理或稳定。当然,如果你能消除所有这一切,你会的。但是,如果你有多个转移,就会试图稳定海绵,但是消除扩散器。“

采集患者的骨,胸壁和乳房淋巴结为扩张器部位。肺,远处淋巴结和肝脏是海绵部位。

Newton说,癌症治疗的未来可能是由生物学家,数学家,物理学家和计算机程序员组成的小队,以补充现有的医疗队伍。

USC正在开展一项  融合科学计划  ,为癌症专家提供合作环境。USC迈克尔森收敛生物科学中心的建设于2014年10月破土动工,最终将成为南加州大学公园校园内最大的建筑。

他说:“未来五到十年内,医学院和肿瘤学家对疾病的看法将发生重大变化。“我可以很容易地看到一个病人进入一个特别困难的疾病的路上10年的情况。负责的肿瘤学家将组成一个研究小组,开发一个预测疾病进展的模型,并确定他们将执行的最佳治疗方案。“

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