Control robusto de la administración repetida de medicamentos con dosis variables basado en un modelo matemático incierto
Autores: Vitková, Zuzana; Dodek, Martin; Mikloviová, Eva; Pavloviová, Jarmila; Babinec, Andrej; Vitko, Anton
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control robusto de la administración repetida de medicamentos con dosis variables basado en un modelo matemático incierto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Papel
Administración de medicamentos
Parámetros farmacocinéticos
Estrategia de dosificación
Teoría de sistemas y control
Control en bucle cerrado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este documento fue diseñar una estrategia de administración repetida de medicamentos para alcanzar y mantener la concentración de medicamento solicitada en el cuerpo. Los diseños conservadores requieren un conocimiento exacto de los parámetros farmacocinéticos, lo cual se considera una demanda irrealista. El problema suele resolverse utilizando el enfoque de bucle abierto de prueba y error; sin embargo, esto puede considerarse insuficiente debido a las incertidumbres paramétricas, ya que la estrategia de dosificación puede inducir un comportamiento no deseado de las concentraciones de medicamentos. Por lo tanto, el enfoque presentado se basa más bien en los paradigmas de la teoría de sistemas y control. Se diseñó un algoritmo que calcula las dosis requeridas a administrar basándose en las muestras de sangre. Dado que la dosificación repetida de medicamentos es esencialmente un proceso en tiempo discreto, todo el diseño considera el dominio en tiempo discreto. También hemos presentado la idea de aplicar esta metodología para la estabilización de un modelo inestable, por ejemplo, un modelo de crecimiento tumoral. Los experimentos de simulación demostraron que todas las variantes del algoritmo de control propuesto pueden alcanzar y mantener la concentración de medicamento deseada de manera robusta, es decir, a pesar de la presencia de incertidumbres paramétricas, de una manera que es superior a la del enfoque tradicional de bucle abierto. Se demostró que el control en bucle cerrado con el controlador integral y la retroalimentación de estado estabilizadora es robusto contra grandes incertidumbres paramétricas.
Descripción
El objetivo de este documento fue diseñar una estrategia de administración repetida de medicamentos para alcanzar y mantener la concentración de medicamento solicitada en el cuerpo. Los diseños conservadores requieren un conocimiento exacto de los parámetros farmacocinéticos, lo cual se considera una demanda irrealista. El problema suele resolverse utilizando el enfoque de bucle abierto de prueba y error; sin embargo, esto puede considerarse insuficiente debido a las incertidumbres paramétricas, ya que la estrategia de dosificación puede inducir un comportamiento no deseado de las concentraciones de medicamentos. Por lo tanto, el enfoque presentado se basa más bien en los paradigmas de la teoría de sistemas y control. Se diseñó un algoritmo que calcula las dosis requeridas a administrar basándose en las muestras de sangre. Dado que la dosificación repetida de medicamentos es esencialmente un proceso en tiempo discreto, todo el diseño considera el dominio en tiempo discreto. También hemos presentado la idea de aplicar esta metodología para la estabilización de un modelo inestable, por ejemplo, un modelo de crecimiento tumoral. Los experimentos de simulación demostraron que todas las variantes del algoritmo de control propuesto pueden alcanzar y mantener la concentración de medicamento deseada de manera robusta, es decir, a pesar de la presencia de incertidumbres paramétricas, de una manera que es superior a la del enfoque tradicional de bucle abierto. Se demostró que el control en bucle cerrado con el controlador integral y la retroalimentación de estado estabilizadora es robusto contra grandes incertidumbres paramétricas.