کنترل تطبیقی غیرخطی مدل ریاضی رشد تومور سرطان ریه با استفاده از مهار رگ زایی

هدف اصلی شیمی درمانی با دوزهای بالا عمدتا سلول های تکثیری تومور است. روش های شیمی درمانی در کنار مزایایی که دارند، دارای عوارض جانبی قابل توجهی نیز می باشند. در دهه های اخیر، روش های درمانی مولکولی هدفمند جدیدی بر پایه مدل های ریاضی ظهور یافته-اند. شیمی درمانی مترونومیک روشی است که در آن از دوزهای کم داروهای شیمی درمانی به طور مداوم و منظم برای درمان سرطان استفاده می شود. این روش به طور خاص سلول های اندوتلیال فعال در رگ های خونی جدید را که سلول ها نقش حمایتی از تومور دارند هدف قرار می دهد. در این میان، مهندسی کنترل زیست پزشکی با تکیه بر مدل سازی های ریاضی می تواند ابزاری قدرتمند برای بهینه سازی روند درمان و کنترل رشد تومور باشد و با ارائه پروتکل های درمانی و تنظیم و حداقل سازی دوز داروهای شیمی درمانی، به بهبود نتایج درمان کمک کند. در این مقاله، بر مبنای مدل ریاضی معتبر هانفلد برای رشد تومور سرطان ریه، یک روش تطبیقی غیرخطی برای تعیین دوز شیمی درمانی ارائه شده است. مدل هانفلد، اثرات متقابل بین سلول های اندوتلیال که لایه داخلی رگ های خونی را تشکیل می دهند و سلول های تومور را در یک سیستم دینامیکی غیرخطی توصیف می کند. رویکرد پیشنهادی در این پژوهش، با بهره گیری از یک کنترل کننده تطبیقی غیرخطی مدل مرجع، توانسته است ضمن کاهش چشمگیر مصرف دارو، حجم سلول های اندوتلیال و حجم تومور را به طور قابل توجهی کاهش دهد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که متغیرهای سیستم در مدت زمان تقریبی 19 روز به محدوده امن رسیده و این روند کاهشی تا روز 24 ادامه یافته است. در نهایت، حجم متغیرها به حدود 1 میلی متر مکعب کاهش پیدا کرده است.