主要内容gydF4y2Ba

使用SimBiology模型分析仪App进行灵敏度分析,找到重要参数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.在这个例子中,您计算了肿瘤生长的局部时间依赖的敏感性,相对于抗癌药物的模型参数。gydF4y2Ba

肿瘤的生长模型gydF4y2Ba

本例中使用的模型是SimBiologygydF4y2Ba®gydF4y2Ba实现Simeoni等人的药代动力学/药效学(PK/PD)模型。它量化了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。药物的药代动力学用双室模型描述,采用静脉滴注给药和线性消除(gydF4y2Ba柯gydF4y2Ba)gydF4y2Ba中央gydF4y2Ba隔间。肿瘤生长是一个双阶段的过程,最初是指数增长,然后是线性增长。肿瘤细胞的增殖速率用gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba *gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba [gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba (gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba *gydF4y2Ba wgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba

lgydF4y2Ba0gydF4y2Ba,gydF4y2BalgydF4y2Ba1gydF4y2Ba, Ψ为肿瘤生长参数,gydF4y2BaxgydF4y2Ba1gydF4y2Ba是增殖的肿瘤细胞的重量,和gydF4y2BawgydF4y2Ba为肿瘤总重量。在没有任何药物的情况下,肿瘤仅由增殖的细胞组成,也就是说,gydF4y2BawgydF4y2Ba=gydF4y2BaxgydF4y2Ba1gydF4y2Ba.在抗癌剂的存在下,一部分增殖细胞转化为不增殖细胞。这种转化的速率被认为是血浆中药物浓度和疗效因子的函数gydF4y2BakgydF4y2Ba2gydF4y2Ba.nonproliferating细胞gydF4y2Bax2gydF4y2Ba经历一系列的过渡阶段(gydF4y2Bax3gydF4y2Ba和gydF4y2Bax4gydF4y2Ba),并最终从系统中清除。中转舱的流动模型为速率常数的一级过程gydF4y2BakgydF4y2Ba1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

SimBiology模型对肿瘤生长的药效学进行了以下调整:gydF4y2Ba

  • 而不是将肿瘤的重量定义为gydF4y2Bax1gydF4y2Ba,gydF4y2Bax2gydF4y2Ba,gydF4y2Bax3gydF4y2Ba,gydF4y2Bax4gydF4y2Ba,模型通过命名的反应定义肿瘤重量gydF4y2Ba增加gydF4y2Ba,gydF4y2Ba零→tumor_weightgydF4y2Ba,与反应速率有关gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 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为肿瘤总重量,gydF4y2BaxgydF4y2Ba1gydF4y2Ba是增殖的肿瘤细胞的重量,和gydF4y2BalgydF4y2Ba0gydF4y2Ba,gydF4y2BalgydF4y2Ba1gydF4y2Ba为肿瘤生长参数。gydF4y2Ba

  • 同样,该模型通过命名为gydF4y2Ba衰变gydF4y2Ba,gydF4y2Batumor_weight→零gydF4y2Ba,与反应速率有关gydF4y2BakgydF4y2Ba1gydF4y2Ba*gydF4y2BaxgydF4y2Ba4gydF4y2Ba.常数gydF4y2BakgydF4y2Ba1gydF4y2Ba是forward rate参数,和gydF4y2BaxgydF4y2Ba4gydF4y2Ba是肿瘤重量减少系列中的最后一种。gydF4y2Ba

  • 柯gydF4y2Ba是中央隔间的间隙和容积的函数:gydF4y2Ba克= Cl_Central /中央gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

敏感性分析gydF4y2Ba

敏感性分析gydF4y2Ba让您确定模型中的哪些速率常数和浓度对模型的整体行为有重大影响。这个例子展示了如何使用内置的灵敏度分析程序来研究哪些模型参数对肿瘤生长是敏感的。具体地说,这个示例向您展示了如何计算的灵敏度gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba种与模型参数的关系如下:gydF4y2Ba

∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba _gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba _gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba _gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba (gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ...gydF4y2Ba

计算敏感性gydF4y2Ba

假设你已经这样做了gydF4y2Ba校准肿瘤生长模型参数gydF4y2Ba将实验PK/PD数据和保存的参数估计和初始条件作为变量称为gydF4y2BaparameterEstimatesgydF4y2Ba在你的模型。作为后续分析,您需要找出哪些模型参数对肿瘤生长是敏感的。下面的步骤显示了如何使用内置的灵敏度分析程序。gydF4y2Ba

负荷肿瘤生长模型gydF4y2Ba

  1. 在MATLABgydF4y2Ba®gydF4y2Ba命令行,加载模型(gydF4y2Bam1gydF4y2Ba通过输入:gydF4y2Ba

    sbioloadprojectgydF4y2Batumor_growth_vpop_sa.sbprojgydF4y2Ba

  2. 中打开模型gydF4y2BaSimBiology模型分析gydF4y2Ba应用程序通过输入:gydF4y2Ba

    simBiologyModelAnalyzer (m1)gydF4y2Ba

    或者,你可以通过点击打开应用程序gydF4y2BaSimBiology模型分析gydF4y2Ba在gydF4y2Ba应用程序gydF4y2Ba选项卡。然后通过选择从应用程序加载模型gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba>gydF4y2Ba从MATLAB导入模型gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

配置计算灵敏度程序gydF4y2Ba

  1. 在gydF4y2Ba首页gydF4y2Ba选项卡上,选择gydF4y2Ba程序gydF4y2Ba>gydF4y2Ba计算敏感性gydF4y2Ba.一个新程序打开了。gydF4y2Ba

  2. 在gydF4y2Ba变体gydF4y2Ba部分的gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba步骤(一个gydF4y2Ba设置gydF4y2Ba步骤)的程序,选择gydF4y2BaparameterEstimatesgydF4y2Ba.该变体包含先前估计的参数值和药物的初始条件。gydF4y2Ba

  3. 在gydF4y2Ba剂量gydF4y2Ba部分中,选择gydF4y2Bainterval_dosegydF4y2Ba.这种重复剂量从第7天开始,每4天应用30mg药物,共5次。gydF4y2Ba

  4. 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表包含添加相应模型组件的选项,并在gydF4y2Ba模型构建器gydF4y2Ba通过右键单击表格来访问上下文菜单。gydF4y2Ba

  5. 在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba步骤(一个gydF4y2Ba执行gydF4y2Ba步骤),默认情况下,规范化方法被设置为gydF4y2Ba全(全dedimensionalization)gydF4y2Ba,这意味着该应用程序完全正常化的敏感性,以便他们可以相互比较。有关详细信息,请参见gydF4y2Ba归一化gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

    提示gydF4y2Ba

    你可以运行每一个程序gydF4y2Ba执行gydF4y2Ba单独的一步。执行步骤包括该步骤名称旁边的运行按钮。如果程序包含多个步骤,并且希望看到特定步骤的中间结果,则运行单个步骤特别有用。通过这样做,您可以在运行下一步或整个程序之前根据需要进行调整。要运行整个程序,请单击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba按钮gydF4y2Ba首页gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba

  6. 在gydF4y2Ba敏感性计算gydF4y2Ba节,右键单击表中的任何位置并选择gydF4y2Ba添加所有常量参数gydF4y2Ba.清晰的gydF4y2Ba柯gydF4y2Ba因为它被定义为gydF4y2Ba中央gydF4y2Ba体积和gydF4y2BaCl_CentralgydF4y2Ba,它已经是一个输入。单击最后一个空行并键入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然后添加物种作为输出。gydF4y2Ba

检查初始条件gydF4y2Ba

在模拟模型之前,可以查看模型数量的初始条件,即室、种和参数。初始条件为应用分配规则、变量和剂量(如果在时间= 0时有)后,模拟时间= 0时的量值。详情请参见gydF4y2Ba模型仿真gydF4y2Ba.您可以使用此信息调试模型,并在模拟模型之前检查数量值是否按预期初始化。gydF4y2Ba

  1. 在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格中,单击gydF4y2Ba模型gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  2. 右键单击gydF4y2Ba物种和隔间gydF4y2Ba表或gydF4y2Ba参数gydF4y2Ba表格选择gydF4y2Ba显示模型初始条件gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  3. 该应用程序显示gydF4y2Ba初始条件gydF4y2Ba列在两个数量表中。当您进行模拟时,这些值就是程序在time = 0时使用的值。gydF4y2Ba

  4. 接下来,通过单击运行程序gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba在gydF4y2Ba首页gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba

可视化灵敏度结果gydF4y2Ba

  1. 经过灵敏度分析,程序自动生成两张图。单击gydF4y2BaPlot1gydF4y2BaTAB可查看肿瘤重量等敏感值的时间历程图gydF4y2Ba[tumor_weight] d / d(参数)gydF4y2Ba.时间图gydF4y2Bak21 d d [tumor_weight] / []gydF4y2Ba和gydF4y2Ba[tumor_weight] d / d (k12的)gydF4y2Ba与其他敏感性相比保持相对平坦,说明肿瘤生长不敏感gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba和gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba参数。的gydF4y2Ba属性编辑器gydF4y2Ba让您选择要显示的图。gydF4y2Ba

    提示gydF4y2Ba

    绘图由当前在应用程序工作区中的数据支持。情节不是快照。当数据(无论是实验数据还是模拟结果)被删除或更改时,绘图也会根据底层数据的变化进行更新。gydF4y2Ba

  2. 您还可以通过检查随时间累积的计算灵敏度的大小来检查相同的灵敏度数据。第二个生成的图(gydF4y2BaPlot2gydF4y2Ba)显示包含此类信息的条形图。图中显示肿瘤重量对gydF4y2BaL0gydF4y2Ba,gydF4y2BaL1gydF4y2Ba,gydF4y2Baw0gydF4y2Ba,gydF4y2Bak2gydF4y2Ba,gydF4y2Bak1gydF4y2Ba,gydF4y2BaCl_CentralgydF4y2Ba,而不是gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba和gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  3. 将灵敏度分析结果保存在单独的文件夹中。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

敏感性分析结果表明,肿瘤重量对的模型值不敏感gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba和gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba.探究这些参数值的变化是否会导致不同的灵敏度结果。gydF4y2Ba

k12的不同。gydF4y2Ba首先,改变的值gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba参数。gydF4y2Ba

  1. 单击gydF4y2BaProgram1gydF4y2Ba选项卡。点击程序顶部的(+)+并选择gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  2. 的gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba一步出现了。在gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba段中的空单元格,双击gydF4y2Ba组件名称gydF4y2Ba,并输入gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba.设置以下选项:gydF4y2Ba

    • 类型gydF4y2Ba-数值范围gydF4y2Ba

    • 间距gydF4y2Ba——线性gydF4y2Ba

    • 最小值gydF4y2Ba- 1 e - 3gydF4y2Ba

    • 马克斯gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba

    • #的步骤gydF4y2Ba- 25gydF4y2Ba

  3. 通过单击步骤顶部的plot按钮禁用默认的plot生成。gydF4y2Ba

  4. 在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba下步,gydF4y2Ba敏感性计算gydF4y2Ba,清除所有输入,除gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba.保持gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba作为输出。另外,通过单击步骤顶部的plot按钮禁用默认的plot生成。gydF4y2Ba

  5. 在gydF4y2Ba首页gydF4y2Ba选项卡上,单击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba按钮来运行整个程序。gydF4y2Ba

  6. 一旦模拟完成,灵敏度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首页gydF4y2Ba选项卡。gydF4y2Ba

    的gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba图中对应的是肿瘤重量和肿瘤重量相对的敏感性gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba.每个响应都使用不同的线条样式绘制。的gydF4y2Ba场景gydF4y2Ba对应每个参数扫描(模拟场景)。每个场景都使用不同的颜色绘制。gydF4y2Ba

  7. 自定义绘图,以便为每个响应使用不同的颜色。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

  8. 在gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba只保留敏感性结果。gydF4y2Ba

    图中显示肿瘤重量对某些敏感gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba当模型变量不同于估计参数值时的参数值被探索。gydF4y2Ba

  9. 画出gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba结合先前的敏感性结果,观察肿瘤生长的敏感性gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba相对于其他模型参数。在gydF4y2Ba浏览器gydF4y2Ba窗格,展开文件夹gydF4y2Basa_datagydF4y2Ba你之前保存的。然后展开gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  10. Multiselect (gydF4y2Ba转变gydF4y2Ba+gydF4y2Ba点击gydF4y2Ba)的敏感性数据项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

    图显示肿瘤的生长对大多数其他参数仍然比gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

  11. 将结果保存在单独的文件夹中。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您可以通过变化来执行类似的分析gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba并与其他参数的灵敏度进行了比较。gydF4y2Ba

  1. 回到gydF4y2BaProgram1gydF4y2Ba.在gydF4y2Ba生成样本gydF4y2Ba一步,单击gydF4y2Ba添加参数设置扫描gydF4y2Ba.一个新的gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba部分出现。gydF4y2Ba

  2. 中的空单元格双击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-数值范围gydF4y2Ba

    • 间距gydF4y2Ba——线性gydF4y2Ba

    • 最小值gydF4y2Ba- 1 e - 3gydF4y2Ba

    • 马克斯gydF4y2Ba- 1gydF4y2Ba

    • #的步骤gydF4y2Ba- 25gydF4y2Ba

  3. 禁用第一个参数集(gydF4y2BaPS1gydF4y2Ba).指向顶部的角gydF4y2Ba参数集gydF4y2Ba的部分gydF4y2BaPS1gydF4y2Ba然后点击操作按钮。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,以表明您已成功禁用它。gydF4y2Ba

  4. 在gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba步骤中,选择gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba作为唯一的输入和gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba作为输出。gydF4y2Ba

  5. 打击gydF4y2Ba运行gydF4y2Ba从gydF4y2Ba首页gydF4y2Ba按TAB键再次运行程序。gydF4y2Ba

  6. 模拟完成后,结果将自动绘制在新的plot选项卡中。gydF4y2Ba

  7. 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

  8. 在gydF4y2Ba反应gydF4y2Ba表,明确gydF4y2Batumor_weightgydF4y2Ba只保留敏感性结果。gydF4y2Ba

    图中显示肿瘤重量对某些敏感gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba当模型变量不同于估计参数值时的参数值被探索。gydF4y2Ba

  9. 情节gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba并与以往的灵敏度结果进行比较。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

  10. 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

    图中显示肿瘤生长对大多数其他参数相对较敏感gydF4y2Bak21里面gydF4y2Ba和gydF4y2Bak12的gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

这个例子展示了如何进行敏感性分析,以找到对肿瘤生长敏感的重要模型参数。初步分析得出肿瘤重量对某些参数不敏感。然后通过算例探讨了这些不太敏感参数的参数空间,并将灵敏度结果与其他模型参数的灵敏度结果进行了比较。您可以将此类敏感性信息用于其他分析,例如执行gydF4y2Ba蒙特卡罗模拟gydF4y2Ba通过改变敏感参数来探索模型的动力学和生物变异性。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

[1] Simeoni, M., P. Magni, C. Cammia, G. De Nicolao, V. Croci, E. Pesenti, M. Germani, I. Poggesi,和M. Rocchetti. 2004。预测药代动力学-给药后异种移植瘤模型的肿瘤生长动力学的药效学建模。gydF4y2Ba癌症研究gydF4y2Ba.64:1094 - 1101。gydF4y2Ba

另请参阅gydF4y2Ba

|gydF4y2Ba

相关的话题gydF4y2Ba