عنوان

استفاده از روش‌های کنترل بهینه در رشد سلول‌های سرطان

پ۲۵۱۶۰

per

استفاده از روش‌های کنترل بهینه در رشد سلول‌های سرطان

یسنا اصلانی

مهندسی مکانیک

۱۴۰۰

۸۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مکانیک طراحی کاربردی

۱۴۰۰/۰۶/۱۷

بیماری سرطان علاوه بر اجتناب ناپذیر بودن، یکی از علل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان به شمار می‌رود. به دلیل افزایش جمعیت جهان شاهد بیشتر شدن این بیماری هستیم. در این پایان نامه ابتدا به توضیح و بررسی مدل‌های ریاضی موجود برای این بیماری پرداخته و در ادامه با استفاده از دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی غیر خطی شبیه سازی رفتاری می‌گردد. این شبیه سازی دینامیک سرطان را با در نظر گرفتن تعداد سلول‌های تومور، کشنده‌های طبیعیNK، سلول‌های کشنده T، لنفوسیت‌های در حال گردش در خون و همچنین غلظت داروی شیمی درمانی و غلظت داروی ایمنی درمانی، بیماری را در چهار حالت بدون درمان، ایمنی درمانی، شیمی درمانی، درمان ترکیبی بیان می‌کند. نتایج شبیه سازی نشان می‌‌دهد که آن مقدار از تومور‌هایی که به تنهایی با ایمنی درمانی و شیمی درمانی قابل درمان نبوده‌اند به وسیله درمان ترکیبی به راحتی کنترل می‌شود ولی باید به این نکته توجه کرد که مقدار قابل کنترل تومور توسط هر پروتکل درمانی مشخص و ثابت مقدار محدودی است لذا برای کنترل مقدار تومورهایی که قابل کنترل نیستند حتی به واسطه درمان ترکیبی باید به مسئله به عنوان یک مسئله کنترل بهینه توجه کرد. نهایتا برای این منظور پروتکل درمانی بهینه برای ایمنی درمانی، شیمی درمانی و درمان ترکیبی با استفاده از معادلات ریکاتی وابسته به حالت(SDRE)ارائه می‌شود. در این مسئله کنترلی هدف بهینه کردن یک تابع هزینه درجه دوم است

Besides being inevitable, cancer is among the leading causes of death worldwide and its incidence is expected to increase due to population ageing. as a first step in this dissertation mathematical models for cancer were developed and analyzed . Henceforth by using system of nonlinear ordinary differential equations which describes the cancer dynamics considering the number of cells of tumor,natural killers,circulating lymphocytes,cytotoxic T-cells and also chemotherapy drug concentration and immunotherapy drug concentration,we have simulated cancer mathematical model beside four different types of treatment including immunosurveillance, immunotherapy, chemotherapy, mixed immunotherapy and chemotherapy,thereupon we can study them as an open loop control problem and illustrate situations for which neither chemotherapy nor immunotherapy alone are sufficient to control tumor growth,but mixed therapy is able to eliminate the entire tumor. It should be noted that controllable tumor burden by each treatment is limited for specified fixed drug delivery protocol so that in order to eliminate tumor burdens which are not controllable with fixed drug delivery protocol even in mixed therapy its essential to figure on the problem as an optimization problem. to achieve this after all drug delivery solution to the immunotherapy,chemotherapy and mixed therapy of cancer treatment using state dependent riccati equation(SDRE) control method has been presented. The control problem is posed as the suboptimal solution for minimizing a quadratic objective function,which is constructed using the states and therapy inputs of “chemotherapy”,”immunotherapy” and “mixed therapy” drug injections

Application of optimal control methods in cancer cell growth

‏اصلانی،

‏‏ یسنا

تهيه کننده

‏حامد،

‏ بادامچی‌زاده ،

‏‏ محمد علی‌

محمد علی

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز