37、定制化医学与细胞自动机模型在生物医学中的应用

定制化医学与细胞自动机模型在生物医学中的应用

体外受精超排卵阶段的定制化建模与优化控制

体外受精（IVF）是辅助生殖技术中最常见的方法，而超排卵是其关键步骤，通过药物诱导实现每个月经周期的多次排卵。IVF的成功取决于超排卵的效果，即一个周期内获取的卵子数量和质量。目前，这一步骤通常需要通过超声和血液检测几乎每天监测卵泡发育情况，并根据这些检测结果为每位患者定制每日激素剂量。然而，虽然有一般的剂量指南，但剂量并未针对每位患者进行优化，检测和药物成本使得这一阶段费用高昂。

为了解决这些问题，提出了一种计算机辅助的IVF定制化医学方法。研究发现，使用优化的药物剂量政策，可获得更多成熟卵泡，同时减少药物剂量和检测次数，这能显著降低药物的副作用。
1. 剂量预测与效果
- 许多患者使用优化控制方案所需的剂量比医生指定的剂量更少，且能获得更多成熟卵泡。大多数患者在成功超排卵时所需的剂量也显著降低。这表明，前两天的数据足以预测每位患者的最佳剂量。
- 通常，年龄较大（>35岁）的患者会被处方较高剂量（300 - 450 IU），但实际结果显示，达到相似效果所需的实际剂量远低于处方剂量。较低的起始剂量（如300 IU和225 IU）也能使患者获得相似的反应。研究还发现，患者年龄与300 - 450 IU的高剂量之间没有关联。
2. 定制化医学的整体方法
- OPTIVF软件 ：模型和最优控制方法在名为OPTIVF的集成软件中实现。该软件以患者前两天的卵泡和激素数据（FSD和激素剂量）作为模型输入。
- 参数估计与剂量确定