Mathematical modeling of an optimal control problem for combined chemotherapy and anti-angiogenic cancer treatment protocols
سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 66
فایل این مقاله در 20 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_IJNAO-15-35_015
تاریخ نمایه سازی: 22 آذر 1404
چکیده مقاله:
We formulate and analyze an optimal control problem for combined chemotherapy and anti-angiogenic therapy. The model couples tumor burden, vascular support, and a logistic surrogate for healthy tissue that encodes homeostasis and drug-induced depletion. The cost functional balances tumor reduction and drug sparing with toxicity mitigation: Beyond terminal terms and quadratic control regularization, it includes a trajectory reward for healthy tissue and a smooth, differentiable below-threshold penalty based on a softplus construction. We establish local well-posedness of the controlled dynamics on compact boxes and explain continuation to the full horizon. Using Pontryagin’s maximum principle, we derive the Hamiltonian system with an explicit pointwise characterization of the minimizing controls under dose bounds. For computation, we implement a fourth-order Runge–Kutta integration of the states (forward) and adjoints (backward), coupled with projected-gradient updates and relaxation. Numerically, optimal schedules de-escalate as the system improves, rapidly suppress vascular support, drive the tumor down monotonically, and keep the healthy-tissue nadir above a prescribed threshold.
کلیدواژه ها:
Optimal control problem ، Cancer treatment strategies ، Tumor growth model with healthy cell dynamics ، Pontryagin’s maximum principle
نویسندگان
Y.A. Mahaman Nouri
Department of Fundamental Sciences, National School of Engineering and Energy Sciences, University of Agadez, Niger.
S. Bisso
Department of Mathematics and Computer Science, Faculty of Science and Technology, Abdou Moumouni University, Niger.
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :