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改进单纯形法计算药物动力学参数

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改进单纯形法计算药物动力学参数改进单纯形法计算药物动力学参数 第31卷第7期 2009年O7月 武汉工程大学 J.WuhanInst.Tech. Vo1.31No.7 Ju1.2009 文章编号:1674—2869(2009)07—0030—03 改进单纯形法计算药物动力学参数 邱迪华,张珩,邱维,全大勇 (武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉430074) 摘要:介绍了改进单纯形法.使用目标函数值的改进单纯形法,对各种给药途径的 线性和非线性药物动力学 参数进行计算.给出了改进单纯形法计算药物动力学参数的Delphi计算机程序,并 ...
改进单纯形法计算药物动力学参数
改进单纯形法计算药物动力学参数 第31卷第7期 2009年O7月 武汉工程大学 J.WuhanInst.Tech. Vo1.31No.7 Ju1.2009 文章编号:1674—2869(2009)07—0030—03 改进单纯形法计算药物动力学参数 邱迪华,张珩,邱维,全大勇 (武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉430074) 摘要:介绍了改进单纯形法.使用目标函数值的改进单纯形法,对各种给药途径的 线性和非线性药物动力学 参数进行计算.给出了改进单纯形法计算药物动力学参数的Delphi计算机程序,并 以实例予以说明应用改进 单纯形法计算药物动力学参数具有拟合程度好,应用范围广的特点. 关键词:改进单纯形法;药物动力学参数;计算机程序 中图分类号:R969.1文献标识码:A 0引言 药物动力学是研究药物吸收,分布,代谢,排 泄的时间过程并涉及到这种时间过程同药理作用 强度及时间过程关系的一门学科.药物动力学常 用隔室模型来模拟机体系统口].药物动力学的基 本任务,一是在理论上创建模型,提出各种有合理 依据的模型,求出模型的特解和通解,推证与建立 包括输入与输出,体内与体外,药动与药效的的相 关关系在内的一系列重要公式;二是在实验中求 参数,对未知药物,根据机体给药后体液样本中药 物浓度或药效的经时数据,选择合适的模型,求出 该模型中的有关参数,使该模型与试验值能紧密 的嵌合,即"模型嵌合";三是应用参数,即根据已 知的药物动力学参数,应用有关动力学公式,设计 理想制剂与合理的给药L2].运用现代控制理 论中的系统方块图,对隔室模型进行处理,大大易 化了对隔室模型的理解,记忆和应用_3].通常由实 验数据用最小二乘法得出未知参数的估计值.本 研究引入使用目标函数值的改进单纯形法,给出 了一个用Delphi编写的计算机程序.能用于各种 给药途径隔室模型线性药物动力学和非线性药物 动力学参数的计算. 1方法与程序 1.1改进单纯形法 单纯形法是通过搜索来寻找最优目标的一种 方法.该方法开始在一个单纯形各顶点上做计算, 然后对结果进行比较,根据结果的情况来判断其 变化的大致趋势,作为下一步选点参考.单纯形是 在一定空间中的最简单的图形.二维空间中的单 纯形是三角形.如图1. 2 图1基本单纯性示意图 Fig.1Basicsimplexdiagram 由GHL构成一个单纯形,在各顶点上对应条 件下,求出结果.若比较后,L点最好,H点最差,G 点次差.为寻找最优点,一般可在最差点的对称位 置找.即图中的R点.得到新的单纯形GLR.然后 在R点做实验.重复此过程,直至按预定精度充分 接近最优点. 改进的单纯形法在单纯形法的反射操作基础 上,还视各H,L,G等各点情况,增加扩张,压缩及 整体收缩,加速了单纯形向最优点区域推进 速度.还可以单纯形法中确定主元素的两个新法 则来提高单纯形法的效率[4]. 1.2改进单纯形法程序框图 此图如图2所示. 1.3改进单纯形法药动学计算程序 proceduresimplex(arrt,arrc,w:arrayoIdouble;vatarrel, xx0:arrayofdouble;k0,tstop:double;alpha,simpsize,U: integer;varAIC:double); constmiu=1.8;lamda一0.75;eps一0.000001; varm,n,xl,xh,xg,count,number2:integer; ys,yg,yh,yhl,yl,ye,yr,h:double; xxr,XXS,xxe,xxc,Y,yo:arrayE0..6]ofdouble; XX:array[0..6]ofarrayE0..6]ofdouble; 收稿日期:2008—11—13 作者简介:邱迪华(1958一),男,江西萍乡人,讲师,硕士.研究方向:计算药学 第7期邱迪华,等:改进单纯形法计算药物动力学参数31 f构成初始单纯形,顶点为(f=0,1,2…)l ' 一lJ.,……^,l l I求Y_的最大值,最小值,次大值,YL,y.及相应的l 人 一 YLlel国>—打印,YL ,,,丫 求反射点及yR\芝一, ?"?nIY IXs=(1一),y.)ll=(1一)扎,y)I —— ' .1,yH=y|1 J一/_L,门JJIJ.——yy' 图2程序设计图 Fig.2Theflowofprogramming beginys:一2;Yg:一1;count:一0;number2:一l; ifmainform.Iv1.Checkedormainform.If1.Checkedor mainform.Po1.Checkedthenh:一1.7elseh:一0.5; forn:一otonn一1doifarrc[n]>1e一10 thencount:一count+1; form:一0to6do//数组清零 forn:一0to6d0 xx[m,n]:一0. form:一0tosimpsizedo forn:一alphatosimpsize+alpha一1do ifm一(n—alpha+1) thenxx[m,n—alpha+1]:一(1+h)*xx0En] elsexx[-m,n—a1pha+11:一xxO[n]; repeatnumbers2:一number2+1; form:一0tosimpsizedo forn:一1tosimpsizedo ifxx[m,n]<一0thenxx[m,n]:一0.00001; ifys>Ygthen form:一0tosimpsizedo yEm]:一remnant(arrcl,arrc,arrt,w,xx[m], kO,tstop,u,simpsize);//求各顶点值 yo:一y;sort(y,yo,yl,xl,0,simpsize,0,0);//根据值的大 小,确定yl,yg,yh yo:一y:sort(y,yo,yh,xh,0,size)size,1,O):yhl:一yh; yo:一Y,yoExh]:一0;sort(y,yo,Yg,xg,0,simpsize,1,O); forn:一ltosimpsizedo beginxxeEn]:一0; form:一0tosimpsizedo Ifm<>xhthenxxcl-n]:一XXCIn]+xxl-m,n]; xxcIn]:一(XXCIn]一xx[xh,n])/simpsize; xxr[n]:一2*xxc[n]一xxFxh,n]; end: yr:一remnant(arrcl,arrc,arrt,w,xxr,kO,tstop,u, simpsize); Ifyr<ygthen begin If((1,miu)yh+miuyr)<ylthen begin forn:一1tosimpsizedo xxe[n]:一(1一miu)*xx[xh,n]+miu*xxrFn]; ye:一remnant(arrcl,arrc,arrt,w,xxe,k0,tstop,u, simpsize); ifye<yrthen beginys:一ye:xxs:一xxe;end else beginys:一yr;XXS:一xxrend; end else begin beginys:一yr;XXS:一xxr;end end: end else begin? forn:一1tosimpsizedo XXSEn]:一(1一lamda)*xx[xh,n]+Iamda* xxrEn]; ys:一remnant(arrcl,arrc,arrt,w,XXS,kO,tstop,u, simpsize); end: Ifys<Ygthen begin forn:一1tosimpsizedoxx[xh,n]:一xxs[n]; yExh]:一ys; end else begin form:一0tosimpsizedo forn:一1tosimpsizedo, xx[m,n]:一(xxEm,n]+xx[xl,n])/2; end; until(abs(yhl--y1)/abs(y1)<eps)or(number2一lOOO); forn:一1tosimpsizedoxXo[n+alpha一1]:一xx[xl,n]; remnant(arrcl,arrc,arrt,w,xxO,ko,tstop,u,simpsize); AIC:一count*In(y1)+2*simpsize; end: 2实例分析 2.1线性血管外一室模型 C—A*~exp(一Ke*t)一exp(--Ka*t)], 拟合方程为:C:=3.988[exp(一0.456t)一 exp(一3.4780], 32武汉工程大学第31卷 AIC54.150,W一1,AUC(梯)一6.756 1数据及拟合 Table1Dataandfitting 2.2非线性一室静注模型 de/dt=一Vm*C/(Km+C), 拟合方程为:dc/dt=一0.2299*C/(O.1404+C), AIC=一55.303,W=1,AUC(梯)一10.045. 表2数据及拟合 Table2Dataandfitting 3结语 实验介绍了改进单纯形法的基本原理,给出 了用Delphi编的可视化计算程序,能求出隔室模 型线性药动学和非线性药动学各给药途径的药动 学参数,对药动学的理论教学和实验中的计算均 具意义. 参考文献: E1] [2] [3] I-4] 高鸿慈,陈华庭.实用药学计算I-M].北京:化学工业 出版社,2006:194. 苏乐群,孙淑娟,谷大建.药效学与药动学诠释[M]. 北京:化学工业出版社,2008:46. 邱迪华,王敏伟,关中玉,等.应用现代控制理论处理 药物动力学中隔室模型[J].中国临床药理学与治疗 学杂志,1998,3(2):133—136. 罗进,张志军,刘任河.单纯形法中确定主元素的两 个新法则[J].武汉工程大学,2008,30(1):122. Computationofpharmacokineticsparametersbyimprovesimplexmethod QIUDi—hua,ZhangHeng,QIUWei,QUANDa'yong (SchoolofChemicalEngineeringandPharmacy,WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430074,China) Abstract:Animprovedsimplexmethodisintroducedinthispaper.Thelinearandnonlinear pharmacokineticsparametersinvariousrouteofadministrationarecomputedusingtheimproved simplexmethodofobjectivefunction.AndtheDelphicomputerprogramforcomputingthe pharmacokineticparametersisobtained.Itisprovedbyexamplesthattheprogramhasgoodfitting approximationandiswidelyapplied. Keywords:improvedsimplex;pharmacokineticsparameter;computerprogram 本文编辑:张瑞
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