疾病过程作为混合动力系统
计算机科学中的逻辑
2012-08-21 v1 计算工程、金融与科学
系统与控制
定量方法
摘要
我们研究了混合技术在传染病复杂过程中的应用。由于生物医学中的预测性疾病模型需要多尺度方法来理解分子 - 细胞 - 组织 - 器官 - 机体的相互作用，因此通常采用异构方法来描述不同的生物尺度。混合模型为复杂疾病建模提供了有效手段，可以有意义地研究药物或疗法的作用和剂量：感染动力学可以以连续方式经典地描述，而多种治疗的调度则以离散方式进行。我们定义了一种代数语言用于指定一般疾病过程和多种治疗，从中可以推导出基于混合动力系统的语义。随后，提出应用控制理论工具以计算多种治疗的最优调度。我们在 SIR 流行病模型的案例研究中展示了该方法的潜力，并讨论了其在骨髓炎（一种以特定且多尺度方式影响骨重塑系统的细菌感染）上的适用性。我们报告指出，形式化语言有助于为多尺度疾病过程中涉及的不同尺度提供通用的齐次表述；而混合建模与控制理论的结合为计算医学提供了坚实的基础。
引用
@article{arxiv.1208.3858,
title = {Disease processes as hybrid dynamical systems},
author = {Pietro Liò and Emanuela Merelli and Nicola Paoletti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.3858},
year = {2012}
}
备注
In Proceedings HSB 2012, arXiv:1208.3151