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Personalized forecasting of prostate cancer growth through advanced nonlinear biomechanical model supported by locally adaptive, locking-free isogeometric methods

Projektbeschreibung

Präzision bei der Vorhersage von Prostatakrebs

Prostatakrebs ist eine der häufigsten Krebsarten bei Männern, wird jedoch immer noch nicht richtig diagnostiziert oder behandelt. Viele Patienten erhalten unnötige Eingriffe oder werden aufgrund allgemeiner klinischer Pfade nicht rechtzeitig behandelt. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen geförderte PADLOCK-Projekt wird ein wirksames, personalisiertes Instrument zur Vorhersage des Tumorwachstums entwickeln. Durch die Verknüpfung modernster Bildgebung mit modernsten Berechnungen, wie isogeometrische Analyse und adaptive Modellierung, verbessert das Projekt die Genauigkeit der Modellierung des Krebswachstums. PADLOCK führt Innovationen ein, die die Grenzen der modernen Modelle überwinden und den Weg für digitale Zwillinge ebnen, die personalisierte Behandlungsoptionen ermöglichen. Das Projekt hat das Potenzial, eine bessere Behandlung von Prostatakrebs zu ermöglichen.

Ziel

Prostate cancer (PCa) is the second most diagnosed cancer and the fifth leading cause of cancer-related deaths among men worldwide in 2022. However, current clinical practice often remains inadequate with limited individualization, leading to overdiagnosis, overtreatment, and undertreatment. A spatiotemporal biomechanistic model informed by multiparametric magnetic resonance imaging offers a powerful tool to address these challenges. Isogeometric analysis (IGA) and local h-adaptivity further contribute to accurately represent the complex biostructures and capture tumor dynamics. Hence, this technology enables personalized forecasting of PCa growth following its first diagnosis, leading to improved clinical and therapeutic decision-making. However, the existing models of PCa growth present fundamental limitations in predictive accuracy and computational efficiency. In this project, we will address three issues underlying those limitations: a suboptimal adaptive scheme for IGA, susceptibility to numerical locking due to the near-incompressible mechanical behavior of biostructures, and the assumption of linear elasticity. Towards this end, this project will follow a multifaceted approach that includes the integration of truncated hierarchical B-splines to enhance the adaptive IGA scheme, the use of mixed formulations to circumvent the adverse effects of volumetric locking while modeling near-incompressible biological tissues, and the incorporation of geometric and material nonlinearities to improve the accuracy of displacement and stress fields. Through these transformative strategies, the proposed model will represent a substantial step forward in the development of clinically viable predictive digital twins for PCa growth. This project aligns closely with the objectives of the European Commission’s cancer mission and could positively impact individuals with PCa. My expertise in IGA, locking, and biomechanics, uniquely equips me to achieve the project's objectives.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA
Netto-EU-Beitrag
€ 209 483,28
Adresse
STRADA NUOVA 65
27100 Pavia
Italien
Region
Nord-Ovest Lombardia Pavia
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (2)