非线性微分方程模型中HIV感染常数与时变动力学参数的估计

HIV/AIDS研究中的病毒动力学建模使人们对HIV感染的发病机制有了深入理解，并由此衍生出新型抗病毒治疗指导与策略。基于非线性微分方程的病毒动力学模型在过去几十年中被提出并得到良好发展。然而，利用实验或临床数据估计复杂非线性微分方程模型中的未知参数（包括常数和时变参数）极具挑战性。因此，研究者通常从文献或经验中固定某些参数值，仅从临床或实验数据中获取感兴趣的参数估计。但当此类先验信息不可用时，理想的做法是从数据中确定所有参数估计。本文旨在结合新近发展的方法——多阶段平滑法（MSSB）和样条增强非线性最小二乘法（SNLS）——来估计非线性微分方程模型中所有HIV病毒动力学参数。特别地，据我们所知，这是首次尝试提出一个相对完备的流程，兼顾效率与准确性，从临床数据中严格估计HIV动力学非线性微分方程模型中的所有关键动力学参数。这些参数包括未感染HIV靶细胞的增殖率和死亡率、单个感染细胞产生的病毒粒子平均数，以及与抗病毒治疗效果相关且随时间变化的感染率。为验证估计方法，我们检验了HIV病毒动力学模型的可辨识性并进行了模拟研究。