Dipl.-Math. Alina Toma

Research Associate

• Mathematical Modeling of Cancer Growth
• Mathematical Biology
• Partial Differential Equations
• Finite Element Method

In-Silico Brain Tumor Growth
Modeling of Glioma Growth on the Cellular Scale

ALINA TOMA was born in Bucharest, Romania in 1985. She received her Dipl.-Math. in mathematics from the Leibniz University Hannover, Germany, in 2009. She wrote her diploma thesis at the Institute of Applied Mathematics, Leibniz University Hannover in the field of adaptive coupling of finite elements and boundary elements for the eddy current problem. She is with the Institute of Medical Engineering since 11/2009. She works in the field of mathematical models of brain cancer progression.

2013

A. Toma, L. R. Cisneros Castillo, T. A. Schuetz, S. Becker, A. Mang, A. Régnier-Vigouroux, T. M. Buzug: A Validated Mathematical Model of Tumour-Immune Interactions for Glioblastoma, Current Medical Imaging Reviews, 2013

T. A. Schuetz, S. Becker, A. Mang, A. Toma, T. M. Buzug: Modelling of glioblastoma growth by linking a molecular interaction network with an agent-based model, Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 2013

A. Mang, J. Stritzel, A. Toma, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Personalisierte Modellierung der Progression primärer Hirntumoren als Optimierungsproblem mit Differentialgleichungsnebenbedingung, Bildverarbeitung für die Medizin, 2013, p.57-62

2012

A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, A. Toma, T. M. Buzug: Cyclic numerical time integration in variational non-rigid image registration based on quadratic regularisation, Proc Vision Modeling and Visualization Workshop, 2012, p.143-150

A. Mang, A. Toma, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug: A generic framework for modeling brain deformation as a constrained parametric optimization problem to aid non-diffeomorphic image registration in brain tumor imaging, Meth Inf Med, 2012, 51, p.429-440

A. Mang, A. Toma, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Fast explicit variational diffusion registration, Biomed Tech, Proc. BMT, 2012, 57

A. Toma, K. Holl-Ulrich, S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, M. M. Bonsanto, V. Tronnier, T. M. Buzug: A Mathematical Model to Simulate Glioma Growth and Radiotherapy at the Microscopic Level, Biomed Tech, Proc. BMT, 2012, 57, p.218-221

T. A. Schuetz, S. Becker, A. Mang, A. Toma, T. M. Buzug: A Computational Multiscale Model of Glioblastoma Growth: Regulation of Cell Migration and Proliferation via MicroRNA-451, LKB1 and AMPK, Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2012 Annual International Conference of the IEEE, 2012, p.6620-6623

A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug: A Novel Method for Simulating the Extracellular Matrix in Models of Tumour Growth, Computational and Mathematical Methods in Medicine, 2012, 2012, p.11

A. Toma, K. Holl-Ulrich, S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Mathematical Modeling of Tumor Dynamics and Radiotherapy for Early Glioma, Proceedings of the Society for Mathematical Biology Annual Meeting and Conference, 2012, p.PS8

S. Becker, K. Popp, A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, J. Dunst, D. Rades, T. M. Buzug: A Mathematical Model to Simulate the Progression and Treatment of Brain Metastasis, Proceedings of the Society for Mathematical Biology Annual Meeting and Conference, 2012, p.31

A. Mang, A. Toma, T. A. Schuetz, S. Becker, C. Mohr, T. Eckey, D. Petersen, T. M. Buzug: Biophysical modeling of brain tumor progression: From unconditionally stable explicit time integration to an inverse problem with parabolic PDE constraints for model calibration, Med Phys, 2012, 39, 7, p.4444-4460

A. Toma, A. Régnier-Vigouroux, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug: In-silico Modellierung der Immunantwort auf Hirntumorwachstum, Bildverarbeitung für die Medizin 2012, 2012, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, p.123-128

A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, S. Becker, T. M. Buzug: Ein dämonenartiger Ansatz zur Modellierung tumorinduzierter Gewebedeformation als Prior für die nicht-rigide Bildregistrierung, Bildverarbeitung für die Medizin, 2012, p.422-427

A. Mang, A. Toma, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug: Eine effiziente Parallel-Implementierung eines stabilen Euler-Cauchy-Verfahrens fuer die Modellierung von Tumorwachstum, Bildverarbeitung für die Medizin, 2012, p.63-68

A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, S. Becker, T. M. Buzug: An Efficient, Variational Non-Parametric Model of Tumour Induced Brain Deformation to aid Non-Diffeomorphic Image Registration, IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2012, p.732-735

A. Toma , A. Mang, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Can Mathematical Modelling help to cure Glioblastoma Multiforme?, Journal of Cancer Research and Clinical Oncology, February 2012, 138, Supplement 1, p.391

A. Toma, A. Régnier-Vigouroux, A. Mang, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: In-silico Modelling of Tumour-Immune System Interactions for Glioblastomas, Proceedings of the 7th Vienna International Conference on Mathematical Modelling, 2012

T. A. Schuetz, S. Moeller, S. Becker, A. Mang, A. Toma: A Cross-scale Model of Tumor Growth: Do We Need to Model Molecular Interactions in Separate Artificial Compartments within a Cell?, Proceedings of the 7th Vienna International Conference on Mathematical Modelling, 2012, p.1294-1299

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2011

A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug: Is it Necessary to Model the Matrix Degrading Enzymes for Simulating Tumour Growth?, 16-th International Workshop on Vision, Modeling & Visualization, 2011, p.361-368

A. Toma, P.-N. Pfenning, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, W. Wick, T. M. Buzug: Concentration Driven Invasion Velocity of Tumor Cells, Proceedings 12th International Conference on Systems Biology, 2011, PS468, p.246

A. Mang, A. Toma, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Exploiting Analytical Derivatives for Volume-Constrained Parametric Non-Rigid Image Registration, Biomed Tech, 2011, 56, Suppl. 1, DOI 10.1515/BMT.2011.569

A. Toma, T. A. Schuetz, A. Mang, S. Becker, T. M. Buzug: A Novel Hybrid Chemotaxis-Haptotaxis Model to Simulate Glioma Growth, Biomed Tech, 2011, 56, Suppl. 1, DOI 10.1515/BMT.2011.421

A. Mang, A. Toma, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Modellierung von Tumorwachstum: Über stabile explizite und implizite numerische Verfahren zur Lösung eines Anfangsrandwertproblems, Proceedings Medizinische Physik 2011, 2011, p.88-89

Y. Schröder, A. Toma, S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: A Cellular Model of Brain Tumour Growth and the Effects of Radiotherapy, Biomed Tech, 2011, 56, Suppl. 1, DOI 10.1515/BMT.2011.628

A. Toma, P.-N. Pfenning, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, W. Wick, T. M. Buzug: In-silico-Modellierung der sauerstoffkonzentrationsabhängigen Invasionsgeschwindigkeit von Tumorzellen, Proceedings Medizinische Physik, 2011, p.85-86

T. A. Schuetz, A. Toma, S. Becker, A. Mang, T. M. Buzug: Multiscale Modelling of Brain Tumour Growth: The Influence of EGFR on the Molecular and Cellular Level, Biomed Tech, 2011, 56, Suppl. 1, DOI 10.1515/BMT.2011.620

A. Heye, S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, T. M. Buzug: A continuous model of tumour progression and radiotherapy, Biomed Tech, 2011, 56, Suppl. 1, DOI 10.1515/BMT.2011.420

S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, T. M. Buzug: A mathematical framework for modeling brain tumor progression and responses to radiation therapy, Proceedings Medizinische Physik 2011, 2011, p.35

S. Becker, A. Mang, T.A. Schuetz, A. Toma, T. M. Buzug: A mathematical model of brain tumor and normal tissue responses to radiation therapy, Book of Abstracts of the 8-th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology, and Annual Meeting of the Society for Mathematical Biology, 2011, p.88

A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, T. M. Buzug, P.-N. Pfenning, W. Wick: A Nutrient-Guided Chemotaxis-Haptotaxis Approach for Modeling the Invasion of Tumor Cells, Book of Abstracts of the 8-th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology, and Annual Meeting of the Society for Mathematical Biology, 2011, p.971

S. Becker, A. Heye, A. Mang, A. Toma, T. A. Schuetz, T.M. Buzug: A mathematical model of tumor progression and radiation therapy, International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, of the 25th International Congress and Exhibition, Berlin, Germany 2011, 2011, 6, p.S53

A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, S. Becker, T.M. Buzug: An efficient regular lattice approach for discrete modelling of tumour growth, International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, of the 25rd International Congress and Exhibition, Berlin, Germany 2011, 2011, 6, p.S360

S. Becker, K. Popp, F.-A. Siebert, A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, T. M. Buzug, Jürgen Dunst: Computer-basierte Simulation von Tumorprogression und Strahlentherapie bei Hirntumoren, Strahlenther Onkol, 2011, 187, p.120

A. Mang, S. Becker, A. Toma, T. A. Schuetz, J. Küchler, V. Tronnier, M. M. Bonsanto, T. M. Buzug: A model of tumour induced brain deformation as bio-physical prior for non-rigid image registration, IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2011, p.578-581

Y. Schröder, S. Becker, A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Ein diskreter Ansatz zur Modellierung von Tumorwachstum und Strahlentherapie, Bildverarbeitung für die Medizin, 2011, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, p.379-383

A. Heye, S. Becker, A. Mang, T. A. Schuetz, A. Toma, T. M. Buzug: Ein kontinuierlicher Ansatz zur Modellierung von Tumorwachstum und Strahlentherapie, Bildverarbeitung für die Medizin, 2011, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, p.384-388

A. Mang, S. Becker, A. Toma, T. Polzin, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Modellierung tumorinduzierter Gewebedeformation als Optimierungsproblem mit weicher Nebenbedingung, Bildverarbeitung für die Medizin, 2011, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, p.294-298

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2010

A. Toma, A. Mang, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: A Microscopic Model for Avascular Tumor Growth, The 11th International Conference on Systems Biology, 2010, Edinburgh, UK, P02.572, p.201

S. Becker, A. Toma, A. Mang, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Ein kontinuierlicher Ansatz zur nährstoffbasierten Modellierung von Tumorwachstum und Angiogenese, Biomed Tech, 2010, 55, p.BMT.2010.700

A. Toma, A. Mang, S. Becker, T. A. Schuetz, T. M. Buzug: Ein hybrides Modell zur Beschreibung von avaskulärem Tumorwachstum, Biomed Tech, 2010, Rostock, Germany, 55, p.BMT.2010.699

S. Becker, A. Mang, A. Toma, T. M. Buzug: In-Silico Oncology: An Approximate Model of Brain Tumor Mass Effect based on Directly Manipulated Free Form Deformation, International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, 2010, 5, 6, p.607-622

T. A. Schuetz, A. Toma, S. Becker, A. Mang, T. M. Buzug: Computational Multiscale Modeling of Brain Tumor Growth, ECCB10, the 9th European Conference on Computational Biology, 2010, Ghent, Belgium, p.G21

A. Mang, A. Toma, S. Becker, T. A. Schuetz, J. Küchler, V. Tronnier, T. M. Buzug, M. M. Bonsanto: Computer basierte Simulation von Tumorprogression bei Gliomen, Posterbeitrag, 12. Jahrestagung der Neuroonkologischen Arbeitsgemeinschaft, 2010

S. Becker, A. Mang, A. Toma, T. M. Buzug: Approximating tumor induced brain deformation using directly manipulated free form deformation, IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2010, p.85-88

A. Mang, S. Becker, A. Toma, T. M. Buzug: Coupling tumor growth with brain deformation: a constrained parametric non-rigid registration problem, SPIE Medical Imaging 2010: Image Processing, Benoit M. Dawant; David R. Haynor, Editors, 2010, 7623, p.76230C-76230C-12

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Alina Toma, Adaptive Kopplung von finiten Elementen und Randelementen für das ”Eddy Current“-Problem. Institut für Angewandte Mathematik, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, 2008.