重大疾病診療時變多目標決策與控制方法研究

《重大疾病診療時變多目標決策與控制方法研究》是依託上海交通大學，由江志斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：重大疾病診療時變多目標決策與控制方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：江志斌
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目擬對重大疾病診療時變多目標決策與控制方法展開研究，發展科學的臨床醫療決策支持方法和決策支持系統。基於新型診療模式，通過臨床調研研究重大疾病診療時變多目標的耦合機理。由於重大疾病診療過程的多重目標之間通常具有耦合關係，因此需要對時變多目標決策最佳化的協調機制進行研究，對時變多目標加以確定。在此基礎上建立重大疾病時變多目標的診療決策支持模型，利用數學和仿真的方法對病人病情狀態以及疾病的產生、發展以及治療等機理建立模型，並利用數學模型或控制模型對時變多目標決策與控制過程進行描述。在上述研究的基礎上，設計最佳化控制策略，針對特定的案例，分析問題的結構特性，對於約束複雜並大規模的問題設計算法以求解。最後，進行臨床實驗與驗證，開發醫療決策支持系統。

結題摘要

近年來我國重大疾病（如癌症）的發病率呈逐步上升趨勢，居民的生命健康與生活質量受到癌症等重大疾病的影響，國家也面臨著越來越大的醫療負擔和挑戰。然而，醫工結合與多學科交叉的發展為改善重大疾病診療技術提供了新的思路。本項目綜合利用醫藥學、運籌學、計算機科學、控制科學等學科領域知識與方法，對癌症和腎病兩大疾病治療決策問題進行了探索性研究，包括癌症診療決策與控制方法和腎移植術後抗排異藥物治療中患者的狀態轉移，為制定科學有效的診療方案提供了理論基礎。 首先，本項目通過分析癌症化療過程中腫瘤的生長與發展及其影響因素、化療藥物的作用機制，考慮了藥物的細胞周期特異性、抗藥性、系統時變特性等因素，建立了癌症化療過程模型。項目選取了臨床常用化療方案，利用化療過程模型進行仿真實驗，仿真實驗結果與臨床經驗相符，驗證了所建立的模型的合理性。 在此基礎上，針對聯合用藥、抗藥性等因素建立了考慮抗藥性的聯合化療方案最佳化模型，針對化療中存在相互衝突的多目標問題以及病人個體差異性等因素建立了化療方案隨機多目標最佳化模型。項目研究了考慮骨髓抑制半機理模型的化療最優控制策略以及基於模型預測控制的個體化療方案策略，設計了針對上述最佳化與控制模型的求解方法，對化療方案實施最佳化控制，為醫生做決策提供支持。項目結合化療過程模型和最佳化控制模型以及求解算法，開發了癌症診療決策支持原型系統，項目成果在相關醫院得到初步套用驗證。 同時，項目在腎移植術後抗排異藥物治療患者的狀態轉移研究中，建立了患者腎移植術後狀態轉移模型及狀態轉移機率估算模型與求解方法，並對藥物的經濟有效性進行了分析與評估。