مدل‌سازي و بهينه‌سازي استراتژي دوزدهي دارو با هدف بيشينه‌سازي اثربخشي درمان و كمينه‌سازي عوارض جانبي در درمان تومور مغزي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در دنياي امروز، شناسايي و درمان مؤثر تومورهاي مغزي يكي از چالش‌هاي جدي علم پزشكي و مهندسي زيستي محسوب مي‌شود. با توجه به پيچيدگي ساختار مغز، ناهمگني‌هاي بافتي و محدوديت‌هاي زيستي، توسعه مدل‌هاي پيش‌بيني‌كننده و بهينه‌ساز رفتار دارو در بافت توموري اهميتي دوچندان يافته است. هدف اصلي اين پژوهش، ارائه يك چارچوب عددي دقيق براي مدل‌سازي رشد تومور و تزريق بهينه دارو با استفاده از روش ميدان‌فازي است؛ مدلي كه بتواند همزمان رفتار سينماتيكي و ديناميكي دارو را در يك محيط پيچيده زيستي شبيه‌سازي كند و به‌عنوان ابزاري براي پيشنهاد پروتكل‌هاي شخصي‌سازي‌شده درماني به‌كار رود. در اين تحقيق، ابتدا با بهره‌گيري از معادلات فازي آلن-كان و كان-هيليارد مدل‌سازي رشد تومور در محيطي دوبعدي صورت گرفت. سپس انتقال دارو بر اساس معادله واكنش-انتشار-تجزيه مدل‌سازي گرديد و اثرات پارامترهايي چون ضريب نفوذ، نرخ جذب و ساختار بافت مورد تحليل قرار گرفت. براي تعيين الگوي بهينه تزريق (از لحاظ مكان، زمان و مقدار)، از الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات(PSO) استفاده شد. براي تنظيم پارامترهاي اين الگوريتم نيز، از طراحي آزمايش تاگوچي بهره گرفته شد تا فرايند بهينه‌سازي با دقت و پايداري بيشتري انجام شود. تمامي شبيه‌سازي‌ها در محيط متلب پياده‌سازي گرديد و نتايج حاصل به‌صورت عددي و گرافيكي تحليل شد. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه الگوي دوزدهي تطبيقي و چندنقطه‌اي، اثربخش‌ترين راهبردها در كاهش يكنواخت تابع فاز و جلوگيري از رشد مجدد تومور هستند. بهينه‌سازي با الگوريتم ازدحام ذرات توانست مكان‌هاي تزريق را در نواحي مرزي نيمه‌فعال انتخاب كند، كه موجب نفوذ مؤثرتر دارو و حداقل‌سازي مصرف كل آن گرديد. هم‌چنين روند كاهش دوز تزريق در طول زمان، از الگوي باليني «حمله اوليه قوي و كنترل نگه‌دارنده» پيروي كرد. اين مدل عددي نه‌تنها توانست رفتار پيچيده تومور و دارو را با دقت شبيه‌سازي كند، بلكه قابليت بالايي در طراحي پروتكل‌هاي شخصي‌سازي‌شده درماني براي كاربردهاي باليني آينده از خود نشان داد.

237726

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان