与当地使用SimBiology模型灵敏度分析发现重要参数分析仪软件——MATLAB和Simulink MathWorks印度万博1manbetxgydF4y2Ba

与当地使用SimBiology模型灵敏度分析发现重要参数分析仪应用gydF4y2Ba

这个例子展示了如何识别肿瘤生长模型的重要模型参数gydF4y2Ba[1]gydF4y2Ba。在本例中,您计算当地时间敏感的肿瘤生长模型参数的一种抗癌药物。gydF4y2Ba

肿瘤的生长模型gydF4y2Ba

在这个例子中是SimBiology使用的模型gydF4y2Ba^®gydF4y2Ba实现的药代动力学/药效学(PK / PD)模型通过维et al .量化的抗癌药物对肿瘤生长动力学的影响gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba动物研究。两舱制模型描述的药物药物动力学与IV丸剂量和线性消除(gydF4y2Ba柯gydF4y2Ba)gydF4y2Ba中央gydF4y2Ba隔间。肿瘤的生长是一个两相的过程,最初指数增长紧随其后的是线性增长。肿瘤细胞增殖的生长速率是描述gydF4y2Ba

$\frac{{lgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba} *gydF4y2Ba {xgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}}{{(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba {(gydF4y2Ba \frac{{lgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba}}{{lgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}} *gydF4y2Ba wgydF4y2Ba)gydF4y2Ba}^{ψgydF4y2Ba}]gydF4y2Ba}^{\frac{1gydF4y2Ba}{ψgydF4y2Ba}}}$

lgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,gydF4y2BalgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba,Ψ肿瘤生长参数,gydF4y2BaxgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba肿瘤细胞增殖的重量,gydF4y2BawgydF4y2Ba肿瘤是总重量。没有任何药物,肿瘤的增殖细胞,也就是说,gydF4y2BawgydF4y2Ba=gydF4y2BaxgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba。在一种抗癌剂,增殖细胞的一小部分转化为nonproliferating细胞。这种转变的速度被认为是一个函数的血浆中药物浓度和疗效的因素gydF4y2BakgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。nonproliferating细胞gydF4y2Bax2gydF4y2Ba经过一系列的运输阶段(gydF4y2Bax3gydF4y2Ba和gydF4y2Bax4gydF4y2Ba),最后从系统中清除。的材料运输车厢被建模为一个一阶过程的速率常数gydF4y2BakgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

SimBiology模型使肿瘤生长的药效学:这些调整gydF4y2Ba

而不是定义肿瘤重量的总和gydF4y2Bax1gydF4y2Ba,gydF4y2Bax2gydF4y2Ba,gydF4y2Bax3gydF4y2Ba,gydF4y2Bax4gydF4y2Ba,该模型定义了名为肿瘤重量的反应gydF4y2Ba增加gydF4y2Ba,gydF4y2Ba零→tumor_weightgydF4y2Ba反应速率gydF4y2Ba $(gydF4y2Ba \frac{2gydF4y2Ba *gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba} *gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba} *gydF4y2Ba {xgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}^{2gydF4y2Ba}}{{lgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba} +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba *gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba} *gydF4y2Ba {xgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba}})gydF4y2Ba *gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba_gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba$ 。gydF4y2Ba
tumor_weightgydF4y2Ba肿瘤是总重量,gydF4y2BaxgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba肿瘤细胞增殖的重量,gydF4y2BalgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,gydF4y2BalgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba是肿瘤生长参数。gydF4y2Ba
同样,模型定义了名为肿瘤重量减少的反应gydF4y2Ba衰变gydF4y2Ba,gydF4y2Batumor_weight→零gydF4y2Ba反应速率gydF4y2BakgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba*gydF4y2BaxgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba。常数gydF4y2BakgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba远期利率参数,gydF4y2BaxgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba是最后一个物种的一系列交通减少肿瘤的重量。gydF4y2Ba
柯gydF4y2Ba是一个函数的间隙和中央室的体积:gydF4y2Ba克= Cl_Central /中央gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

敏感性分析gydF4y2Ba

敏感性分析gydF4y2Ba让你确定哪些速率常数和浓度模型对模型的整体行为有显著的影响。这个例子展示了如何调查哪些模型参数敏感的肿瘤生长使用内置的灵敏度分析程序。具体地说,这个例子展示了如何计算的敏感性gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba物种对模型参数如下:gydF4y2Ba

$\frac{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba_gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba)gydF4y2Ba}{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{0gydF4y2Ba})gydF4y2Ba},gydF4y2Ba \frac{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba_gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba)gydF4y2Ba}{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba})gydF4y2Ba},gydF4y2Ba \frac{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba_gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba)gydF4y2Ba}{\partialgydF4y2Ba (gydF4y2Ba {kgydF4y2Ba}_{1gydF4y2Ba})gydF4y2Ba},gydF4y2Ba …gydF4y2Ba$

计算敏感性gydF4y2Ba

假设你已经gydF4y2Ba校准肿瘤生长模型参数gydF4y2Ba(PK / PD)实验数据并保存参数估计和初始条件变体gydF4y2BaparameterEstimatesgydF4y2Ba在你的模型。作为后续分析,你想找出哪些模型参数敏感肿瘤的生长。以下步骤展示了如何使用内置的灵敏度分析程序。gydF4y2Ba

负载肿瘤生长模型gydF4y2Ba

在MATLABgydF4y2Ba^®gydF4y2Ba命令行加载模型(gydF4y2Bam1gydF4y2Ba通过输入:gydF4y2Ba
```
sbioloadprojectgydF4y2Batumor_growth_vpop_sa.sbprojgydF4y2Ba
```
打开模型gydF4y2BaSimBiology模型分析gydF4y2Ba应用程序通过输入:gydF4y2Ba
```
simBiologyModelAnalyzer (m1)gydF4y2Ba
```
或者,您可以通过单击打开应用gydF4y2BaSimBiology模型分析gydF4y2Ba在gydF4y2Ba应用程序gydF4y2Ba选项卡。然后从应用程序通过选择加载模型gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba>gydF4y2Ba从MATLAB导入模型gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

配置程序计算敏感性gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡上,选择gydF4y2Ba程序gydF4y2Ba>gydF4y2Ba计算敏感性gydF4y2Ba。一个新程序打开。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba变体gydF4y2Ba部分的gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba步骤(一个gydF4y2Ba设置gydF4y2Ba程序的步骤),选择gydF4y2BaparameterEstimatesgydF4y2Ba。该变量包含之前估计的参数值和初始条件的药物。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba剂量gydF4y2Ba部分中,选择gydF4y2Bainterval_dosegydF4y2Ba。这个重复剂量30毫克每4天的药物从第七天总共五次。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba州日志gydF4y2Ba部分中,选择gydF4y2Ba.tumor_weight肿瘤生长模型gydF4y2Ba只有。gydF4y2Ba

提示gydF4y2Ba

的上下文菜单gydF4y2Ba变体gydF4y2Ba,gydF4y2Ba剂量gydF4y2Ba和gydF4y2Ba州日志gydF4y2Ba表包含选项来添加相应的模型组件和显示这些组件的细节gydF4y2Ba模型构建器gydF4y2Ba应用。访问上下文菜单中单击右键。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba步骤(一个gydF4y2Ba执行gydF4y2Ba步骤),默认情况下,将归一化方法gydF4y2Ba全(全dedimensionalization)gydF4y2Ba,这意味着应用程序完全正常化的敏感性,这样他们就可以互相比较。有关详细信息,请参见gydF4y2Ba归一化gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
使用默认的停止时间(40)。gydF4y2Ba

提示gydF4y2Ba

你可以运行所有程序gydF4y2Ba执行gydF4y2Ba单独的一步。一个执行步骤包括旁边的运行按钮名称的一步。运行一个单独的步骤是特别有用如果程序包含多个步骤和你想看中间结果从一个特定的步骤。通过这样做,您可以根据需要做出调整运行下一步前或整个项目。整个程序运行,点击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba按钮gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba敏感性计算gydF4y2Ba节中,表中的任意位置右击鼠标,选择gydF4y2Ba添加所有常数参数gydF4y2Ba。清晰的gydF4y2Ba柯gydF4y2Ba因为它被定义为一个函数的gydF4y2Ba中央gydF4y2Ba体积和gydF4y2BaCl_CentralgydF4y2Ba,这已经是一个输入。点击最后一个空行和类型gydF4y2Ba肿瘤gydF4y2Ba。然后选择gydF4y2Ba.tumor_weight肿瘤生长模型gydF4y2Ba从列表中。的gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba然后添加作为输出物种。gydF4y2Ba

检查初始条件gydF4y2Ba

您可以查看模型数量的初始条件,即隔间,物种,和参数,模拟模型。初始条件在模拟时数量值= 0应用作业规则后,变异,和剂量在时间= 0(如果有的话)。有关详情,见gydF4y2Ba模型仿真gydF4y2Ba。您可以使用这些信息来调试模型和检查数量值初始化为你期望在模拟模型。gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格中,单击gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
右键单击任何地方在gydF4y2Ba物种和隔间gydF4y2Ba表或gydF4y2Ba参数gydF4y2Ba表。选择gydF4y2Ba显示模型初始条件gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
这个应用程序展示了gydF4y2Ba初始条件gydF4y2Ba列数量表。这些值是程序使用模拟时在时间= 0。gydF4y2Ba
接下来,点击运行程序gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba在gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba

可视化灵敏度结果gydF4y2Ba

灵敏度分析后,程序自动生成两个情节选项卡gydF4y2BaPlot1gydF4y2Ba和gydF4y2BaPlot2gydF4y2Ba。点击gydF4y2BaPlot1gydF4y2Ba把一块肿瘤重量和时间进程的其他灵敏度值gydF4y2Ba[tumor_weight] d / d(参数)gydF4y2Ba。块的时间gydF4y2Bak21 d d [tumor_weight] / []gydF4y2Ba和gydF4y2Ba[tumor_weight] d / d (k12的)gydF4y2Ba保持相对平坦的相比于其他敏感,表明肿瘤生长不敏感gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba和gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba参数。的gydF4y2Ba属性编辑器gydF4y2Ba允许您选择要显示的情节。gydF4y2Ba

提示gydF4y2Ba

情节是目前支持的数据出现在应用程序的工作区。情节并不快照。当数据(实验数据或仿真结果)被移除或改变,故事情节也根据基础数据的变化更新。gydF4y2Ba
你也可以检查相同的灵敏度数据通过检查的大小计算敏感性综合。第二个情节生成(gydF4y2BaPlot2gydF4y2Ba包含此类信息)显示一个酒吧的阴谋。情节表明,肿瘤重量是敏感gydF4y2BaL0gydF4y2Ba,gydF4y2BaL1gydF4y2Ba,gydF4y2Baw0gydF4y2Ba,gydF4y2Bak2gydF4y2Ba,gydF4y2Bak1gydF4y2Ba,gydF4y2BaCl_CentralgydF4y2Ba,而不是gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba和gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
敏感性分析结果保存在一个单独的文件夹。gydF4y2Ba
1. 点击gydF4y2Ba项目gydF4y2Ba在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格。扩大gydF4y2BaProgram1gydF4y2Ba文件夹中。gydF4y2Ba
2. 右键单击gydF4y2BaLastRungydF4y2Ba文件夹中。选择gydF4y2Ba保存数据gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
3. 在gydF4y2Ba保存数据gydF4y2Ba对话框中,输入gydF4y2Basa_datagydF4y2Ba作为数据名称。gydF4y2Ba

调查的可变性gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba和gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba

灵敏度分析结果表明,肿瘤重量的模型值不敏感gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba和gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba。探讨这些参数值是否不同导致不同的敏感性的结果。gydF4y2Ba

k12的不同。gydF4y2Ba首先,不同的值gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba参数。gydF4y2Ba

单击gydF4y2BaProgram1gydF4y2Ba选项卡。单击顶部的(+)+程序并选择gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba一步出现了。禁用默认的情节一代通过单击图按钮顶部的一步。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba部分的步骤中,双击中的空单元gydF4y2Ba组件名称gydF4y2Ba,并输入gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba。设置以下选项:gydF4y2Ba
- 类型gydF4y2Ba——范围的值gydF4y2Ba
- 间距gydF4y2Ba——线性gydF4y2Ba
- 最小值gydF4y2Ba- 1 e - 3gydF4y2Ba
- 马克斯gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba
- #的步骤gydF4y2Ba- 25gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba下步,gydF4y2Ba敏感性计算gydF4y2Ba除,清除所有输入gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba。保持gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba作为输出。同时,禁用默认的情节一代通过单击图按钮顶部的一步。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡上,单击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba按钮来运行整个程序。gydF4y2Ba
仿真结束后,敏感gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba存储在gydF4y2BaLastRungydF4y2Ba文件夹中。扩大gydF4y2BaLastRungydF4y2Ba文件夹中。点击gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba。然后选择gydF4y2Ba时间gydF4y2Ba从gydF4y2Ba情节gydF4y2Ba上节gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba在情节对应肿瘤重量和肿瘤的敏感性对重量gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba。每个反应是使用不同的线绘制风格。的gydF4y2Ba场景gydF4y2Ba对应于每个参数扫描(模拟场景)。每个场景绘制使用不同的颜色。gydF4y2Ba
定制的阴谋,阴谋为每个反应而不是使用一个不同的颜色。在gydF4y2Ba片数据gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Ba风格gydF4y2Ba的gydF4y2Ba场景gydF4y2Ba通过选择空的。集gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba来gydF4y2Ba颜色gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba和保持敏感性的结果。gydF4y2Ba
情节表明,肿瘤重量敏感一些gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba参数值时,模型估计参数值变异不同探索。gydF4y2Ba
画出gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba敏感性与前面的敏感性结果看是多么敏感的肿瘤生长gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba相对于其他模型参数。在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格中,展开文件夹gydF4y2Basa_datagydF4y2Ba以前,你救了。然后展开gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
Multiselect (gydF4y2Ba转变gydF4y2Ba+gydF4y2Ba点击gydF4y2Ba)的敏感性数据条目gydF4y2BaL0gydF4y2Ba,gydF4y2BaL1gydF4y2Ba,gydF4y2Baw0gydF4y2Ba,gydF4y2Bak2gydF4y2Ba,gydF4y2Bak1gydF4y2Ba,gydF4y2BaCl_CentralgydF4y2Ba。然后把它们拖到gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba灵敏度的阴谋gydF4y2BaPlot3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
情节表明,肿瘤的生长仍更敏感比大多数其他的参数gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
结果保存在一个单独的文件夹。右键单击gydF4y2BaLastRungydF4y2Ba并选择gydF4y2Ba保存数据gydF4y2Ba。输入gydF4y2Bak12_datagydF4y2Ba作为数据名称。gydF4y2Ba

k21有所不同。gydF4y2Ba你可以通过不同的执行一个类似的分析gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba与其他参数敏感性和比较其结果。gydF4y2Ba

回到gydF4y2BaProgram1gydF4y2Ba。在gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba一步,单击gydF4y2Ba添加参数设置为扫描gydF4y2Ba。一个新的gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba部分出现。gydF4y2Ba
双击中的空单元gydF4y2Ba组件名称gydF4y2Ba,并输入gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba。设置相同的选项gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
- 类型gydF4y2Ba——范围的值gydF4y2Ba
- 间距gydF4y2Ba——线性gydF4y2Ba
- 最小值gydF4y2Ba- 1 e - 3gydF4y2Ba
- 马克斯gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba
- #的步骤gydF4y2Ba- 25gydF4y2Ba
禁用第一个参数集(gydF4y2BaPS1gydF4y2Ba)。指向的右上角gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba的部分gydF4y2BaPS1gydF4y2Ba并点击操作按钮。然后选择gydF4y2Ba禁用参数集gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba然后显示为灰色,表明您已经成功地禁用它。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba步骤中,选择gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba作为唯一的输入gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba作为输出。gydF4y2Ba
打击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba从gydF4y2Ba家gydF4y2Ba选项卡再次运行这个程序。gydF4y2Ba
仿真结束后,结果会自动绘制在一个新的情节选项卡。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba片数据gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Ba风格gydF4y2Ba的gydF4y2Ba场景gydF4y2Ba通过选择空的。集gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba来gydF4y2Ba颜色gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
在gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba和保持敏感性的结果。gydF4y2Ba
情节表明,肿瘤重量敏感一些gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba参数值时,模型估计参数值变异不同探索。gydF4y2Ba
情节gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba敏感性与前面的敏感性比较结果。点击gydF4y2BaPlot3gydF4y2Ba。在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格中,展开gydF4y2BaLastRungydF4y2Ba文件夹中。然后展开gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
拖动gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba敏感数据gydF4y2Bad[[肿瘤生长模型].tumor_weight] / d k21 []gydF4y2Ba在gydF4y2BaPlot3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
情节表明肿瘤生长相对更敏感比大多数其他参数gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba和gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

这个例子展示了如何执行敏感性分析找出重要的肿瘤生长模型参数是敏感的。初步分析认为,肿瘤重量不敏感的一些参数。然后例子探讨了参数空间的不敏感参数,并比较了与其他模型参数敏感性的结果。您可以使用这些敏感信息为其他分析,如执行gydF4y2Ba蒙特卡罗模拟gydF4y2Ba通过探索不同敏感参数模型动力学和生物多样性。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

[1]维,M。,P. Magni, C. Cammia, G. De Nicolao, V. Croci, E. Pesenti, M. Germani, I. Poggesi, and M. Rocchetti. 2004. Predictive pharmacokinetic-pharmacodynamic modeling of tumor growth kinetics in xenograft models after administration of anticancer agents.癌症研究gydF4y2Ba。64:1094 - 1101。gydF4y2Ba

另请参阅gydF4y2Ba

simbiologygydF4y2Ba|gydF4y2BaSimBiology模型分析gydF4y2Ba