从系列:QSP,PBPK和PK / PD建模和分析的纤维学教程
杰里米•Huard MathWorks
了解如何用素质学定义微分方程®使用Model Builder应用程序。
在此视频教程中,我们将看到如何使用素质构建模型,更具体地,更具体地说,如何定义微分方程。
SimBiology允许您将模型定义为自动导出替代差分方程的反应网络。您可以以编程方式构建模型,或使用Model Builder应用程序,提供框图编辑器以交互方式构建模型。您将在Matlab应用程序类别中找到模型构建器。
您在中间看到的图表不仅是模型的图形表示,而且是模型本身。该模型由两个部分组成,一是PK部分的靶介导直接配置模型,二是PG部分的亲缘抑制间接反应模型。
PK部分被建模为描述所涉及的过程的一组反应,例如通过受体的引导,消除直接受体和复合物的混合,对受体的合成以及中央之间的直接运输。外围舱。
我们用所谓的速率规则直接写出PD的ODE来定义PD动力学。
所以现在让我们看看如何构建这种模型。通过创建空白模型,我们将从划痕开始。此新创建的模型默认包含一个隔间,因为每个模型必须包含至少一个隔间。隔室是一个良好的混合容器,其特征在于其空间尺寸 - 通常,其体积。
既然选择了这个区域,您就会看到属性编辑器填充了这个特定组件的属性。所以让我们把它重命名为central并定义它的单位。
默认情况下,隔间的体积是恒定的,但它也可以随着时间而改变。一个腔室也可以包含其他的腔室,就像这个细胞质可以包含一个细胞核。
现在我们添加外围隔间。为此,我将从块库中拖放一个隔间并修改其属性。
现在让我们添加状态变量,在SimBiology中称为物种。物种可以代表代谢物、蛋白质、受体的动态状态——无论模型中包含什么——并且必须以浓度或数量为单位来定义。
我们把这四种物质拖下来。中央室的拖拽受体复合体,外周室的拖拽受体复合体。物种在一个隔室内必须有唯一的名称,但它们可以与来自另一个隔室的另一个物种共享相同的名称。
我们可以通过按shift键同时改变一个共同的属性来选择多个物种,比如单位。我们也可以将二进制条件设为真。在这种情况下,物种不会被它所参与的反应所改变。它们仍然可以被事件、规则或剂量所改变。
常量属性或常量值属性也可以设置为true。在这种情况下,物种在模拟期间可以变化。
现在让我们添加反应。反应描述反应物和产物之间的过程,如转化,运输和结合。下载188bet金宝搏
要添加一个反应,第一个选项是拖放一个反应块。现在你可以按下控制键,在反应物和反应物之间拖动一条线来定义反应物。如您所见,在属性编辑器中,反应模式被自动更新。
同样的,你可以用一条线从反应到某种物质来定义它是反应的产物。默认情况下,反应将有一个动力学的质量作用,其参数将自动创建。您可以更改首选项中的默认行为。例如,我可以决定不自动创建参数。
反应可以是可逆的。在这里,我们需要添加新的解离常数。一旦定义了动力流量和参数,偶数衍生的方向率自动。您还可以将动态流设置为名词并写出自己的自定义反应速率。
创建反应的第二个选项是将一条从一个物种拖到另一个物种,素质生物学将在其间产生反应。
我们现在将这种反应定义为可逆并定义其参数。反应不一定需要反应物和产品。下载188bet金宝搏它们只能在合成的情况下具有产品,或者在消除时仅具有反应物。
让我们为受体实现这一点。如果我们添加反应并使其成为一个受体,您可以看到反应方案现在包含NULL,这是SimBiology中的一个关键词。
此外,您可以在属性编辑器中直接编辑方向方案,SimBiology将通过添加一行来相应地更新图表。一种物质也可以同时是反应物和生成物。在这种情况下,它的直接混合浓度不会受到反应的影响,它与反应的联系将用虚线显示在图表上。这对于酶反应是有用的。
到目前为止,我们在定义反应时直接创建了参数。我们还可以使用模型浏览器中的列表定义参数或任何其他组件。我们将使用参数列表来创建所需的参数,我们需要间接响应,Kin,IMAX,IC50和Kout。
我们还将将响应r定义为参数,因为r是无量纲的。请记住,物种必须是浓度或金额。并且这很好,因为参数可以是非常数,并且它的动态可以通过速率规则来定义。速率规则有助于您指定参数值,物种数量或隔间容量的时间导数。
该应用仅显示一个参数块,仅针对ode的左侧的参数,自然中断方程或由事件修改。
我们现在可以显示表达线来显示这个方程与血浆中直接浓度的关系。我们会看到一条虚线。
由于我们在系统中定义了所有单位,因此建议在与此模型关联的模拟设置中激活单元转换。然后,SimBiology将所有数量转换为一个一致的唯一系统,以便解决将结果返回到用户指定的单位的方程式。
一旦我们准备就绪,我们就可以使用模型评估工具来验证我们的模型。
现在我们可以用质量模式原理从我们的图中得出微分方程。
这本教程得出结论。在下一个视频中,我们将看到如何将代数方程添加到我们的模型中。
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