基于随机微分方程的PK-PD间接效应模型的数学建模及应用

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药动学-药效学结合模型(PKPDModel)是综合研究药物在体内的动态变化过程与其药效之间关系的数学模型,它定量表述了浓度、时间和效应三者之间的内在关系,反映了药物与机体之间的双向相互作用。间接效应模型则是结合模型中较为复杂的模型。目前常见的结合模型是常微分方程模型,由于常微分方程的局限性,有学者在建立药代动力学模型时采用随机微分方程,取得了较满意的结果,于是本文在此基础上,建立了基于随机微分方程的PKPD间接效应模型,并通过具体例子介绍了得到模型的过程以及如何用matlab实现。第一,本文介绍了药代动力学和药效学的定义,针对三种常见的给药方式,在常微分方程模型的基础上通过引入扩散项建立了基于随机微分方程的药动学模型,并介绍了现阶段常用的药效学模型。第二,针对药物的PK-PD间接效应模型,本文建立了基于随机微分方程的数学模型,定量的表述了时间、效应和浓度三者之间的内在关系。首先用图示表示了药物在不同作用机制下的模型特征并写出了基于常微分方程的数学模型。其次,介绍了利用随机微分方程建立数学模型的意义,并建立了基于随机微分方程的PKPD间接效应模型。第三,通过一类间接效应模型的例子详细介绍了获得较优结合模型的方法和过程。首先建立药动学模型,再固定药动学参数建立药效学模型。本文利用matlab软件得到模拟数据,并拟合出图形。其次,利用数据拟合等对模型评价、改进、再评价、得到最优模型。得到最优模型后,对常微分方程模型与利用随机微分方程改进后的模型进行比较得出:改进后的模型有较满意的模拟能力。第四,为了解决样本量少、不同个体间差异较大的问题,本文在常微分方程模型的基础上建立了基于随机微分方程的非线性混合效应模型。
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