یک برنامه شیمی‌درمانی با قابلیت ضد‌رگ‌زایی برای درمان سرطان با رهیافت کنترل پیش بین مبتنی بر مدل غیرخطی

در این مطالعه، با هدف بهینه‌سازی میزان دوز داروی شیمی‌درمانی و ضد‌رگ‌زایی در کنترل رشد تومورهای سرطانی، از تکنیک کنترل پیش‌بین مبتنی بر یک مدل لجستیک استفاده شده است. به منظور کنترل دقیق و موثر تزریق دارو، مبنای این روش شاخص‌هایی چون کاهش جمعیت سلول‌های سرطانی و بهینه‌سازی مقدار داروی مصرفی است. برای بررسی رفتار مدل و تاثیر داروها تحت کنترل پیش‌بین، به دلیل حضور قیود متعدد و ماهیت غیرخطی مدل، از یک نرم‌افزار بهینه‌ساز به همراه شبیه‌سازی پاسخ مدل در نرم‌افزار متلب بهره گرفته شده است. بهینه‌سازی ضمنی موجود در این روش با شاخص‌های بهینگی هدفمند و تنظیم دقیق پارامترهای این شاخص منجر به طراحی پروتکل‌های بهینه دوزدهی برای درمان فردی سرطان شده است که می‌تواند به طور قابل‌توجهی کارآیی درمان را افزایش دهد. با لحاظ نمودن اغتشاش، نویز و عدم‌قطعیت‌ در پارامترهای مدل، مشاهده می‌شود روش پیشنهادی در برابر این تغییرات مقاوم بوده و عملکرد مطلوبی در کنترل بیماری خواهد داشت. در ادامه، با انجام اصلاحاتی در نحوه پیاده‌سازی کنترل پیش‌بین پیشنهادی، نتایج شبیه‌سازی تایید می‌کندکه با کاهش عوارض جانبی و افزایش اثربخشی درمان، حجم تومور به طور قابل‌توجهی کاهش یافته و مقدار داروی مصرفی نیز بهینه شده است. به علاوه، در مواجهه با نویز و اغتشاشات محیطی، جمعیت سلول‌های سرطانی و بهینه‌سازی میزان مصرف دارو به نحو قابل‌توجه‌ای کاهش داشته است. این دستاورد نه تنها به بهبود کیفیت زندگی بیماران مبتلا به سرطان کمک می‌کند، بلکه گامی موثر در راستای توسعه روش‌های درمانی پیشرفته و شخصی‌سازی‌شده محسوب می‌شود.