钙-柠檬肠溶透质系数的多患者逆向估计
数值分析
2026-03-03 v1 数值分析
摘要
我们提出了一个用于识别空心纤维肠溶器中有效钙和柠檬扩散系数的多患者逆向建模框架。该方法基于耦合的正向模型，将轴对称流体力学与多物种对流-反应-扩散相结合，并采用无导数优化策略，从出口浓度测量值估算膜传输参数。为考虑患者间的变异性，首先从临床数据生成生理输入参数，并通过患者特定的水力校准步骤进行补充，确保合成队列中的物理一致性。将逆问题表述为聚合多个患者残差的全局最小二乘问题。数值实验在合成数据上表明，在确切数据设置下，多个患者的扩散系数具有可识别性。随后通过在各种噪声水平下扰动可观测输出来评估其对测量噪声的鲁棒性，并进行灵敏度分析以量化膜传输参数对模型预测的影响。该方法随后应用于来自AK200 Gambro/Nikkiso DBB07肠溶系统的真实临床数据。结果表明，聚合多个患者的信息在参数可识别性和稳定性方面显著优于单患者反演。总体而言，本工作提供了一个物理一致且计算可行的框架，用于肠溶模型的多患者参数估计，为通过物理信息驱动的替代模型实现大规模个体化开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2603.01729,
title = {Multi-patient Inverse Estimation of Effective Membrane Diffusion Coefficients in Calcium-Citrate Hemodialysis},
author = {Geoffrey Lacour and Nicolae Cîndea and Julien Aniort},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01729},
year = {2026}
}