ارائه ي روشي نو براي كنترل فعال دارودهي در شيمي درماني سرطان

A New Control Methodology for Active Control of Drug Administration in Cancer Chemotherapy

در اين پژوهش، روشي براي كنترل فعال دارودهي به بيماران سرطاني پيشنهاد مي­شود. در اين راستا، از يكي از مدل­هاي رياضي موجود كه ديناميك بين سلول­هاي تومور، سلول­هاي دفاعي بدن و داروي سيتوكين - اينترلوكين2 (IL2) را به­ صورت غيرخطي در نظر گرفته، استفاده شده است. اين مدل رياضي جهت توصيف ديناميك حاكم بين سلولهاي سرطاني، غلظت سيتوكين نوع IL-2 (كه به ترشح و تكثير سلولهاي ايمني فعال شده كمك مي­كند) و همچنين سلول­هاي ايمني فعال به­ كار برده مي­شود. راه­كار پيشنهادي بر مبناي تلفيق روش­هاي خطي ­سازي فيدبك، مدل­سازي فازي تاكاگي-ساجينو و جبران­ سازي توزيع شده­ ي موازي استوار است. به­ اين ترتيب كه ورودي­ هاي كنترلي در نظر گرفته شده شامل دو بخش است: الف) بخشي از آن براي از بين بردن بعضي از عبارت­هاي غيرخطي معادلات است؛ ب) بخشي از آن وظيفه­ ي پايدارسازي سيستم غيرخطي باقيمانده را بر عهده دارد. همچنين طراحي كنترل­ كننده­ ي پايدارساز سيستم حلقه­ بسته به­ كمك قضيه ­ي لياپانوف انجام مي­شود. شبيه­ سازي­ هاي انجام شده كارايي روش پيشنهادي را نسبت به پژوهش­هاي مشابه نشان مي­دهد. اين راه­كار دو برتري نسبت به روش­هاي ديگر مشابه دارد: الف) مقدار بيشينه­ ي سلول­هاي سرطاني در روش پيشنهادي بسيار پايين است، كه اين خود بيانگر كاهش احتمال مرگ در طول دوره‌ي درمان است؛ ب) سلول­هاي سرطاني سريع از بين رفته و در نتيجه مدت زمان درمان كوتاه است.

In this paper, a new methodology is proposed for for active feedback control of drug administration in cancer chemotherapy. In this way, a nonlinear mathematical model is used to describe the dynamics between the tumor cells, immune-effector cells, and the cytokine interleukin-2 (IL-2). The proposed control method is based on the combination of takagi-sugeno fuzzy modelling, parallel distributed compensation and feedback linearization strategies. For this purpose, the control input has two components: a) a part is used to eliminate some nonlinear terms; b) another part is considered to stabilize the reminding nonlinear dynamical model. Then, the direct Lyapunov method is used for stability analysis and stabilizing controller design. Simulation studies on well-known benchmark problems demonstrate the effectiveness of the proposed method.