苏州医工所董建飞课题组在光治疗的动态过程分析与数据驱动建模方面取得进展

时间:2022-04-29来源:佚名

  半导体照明网消息:光动力疗法(PDT)除了治疗肿瘤外,也可被用于治疗局部感染类疾病。与PDT 类似,蓝光疗法仅依靠内源性光敏剂(卟啉和核黄素)治疗微生物感染,且更加安全。蓝光的灭活作用已被证明对革兰氏阳性/阴性细菌、分枝杆菌等多种微生物有效。同样,抗真菌蓝光治疗(ABL)也已经被证明非常有效。PDT和ABL的抗真菌机理是光激发了细胞内的光敏剂 (PS),将三线态氧(3O2,即通常的氧气分子)转化为活性氧自由基(ROS)。在光激发产生的各种ROS中,单线态氧(1O2)通常占80%的含量,而羟基自由基和其他类型的ROS仅占20%。同时,多数其它类型的ROS是由单线态氧进一步转化得出的。

  计算PDT和ABL过程中单线态氧的产量是确定这两种治疗的光剂量的关键。基于第一性原理的PDT光敏氧化反应的数学模型已被提出并用于计算肿瘤治疗中的单线态氧浓度的动态变化。然而,该模型是一组高度非线性、强耦合的偏微分方程,且其参数依赖于光敏剂的种类和含量,需要通过专门设计的实验获取。

  为了分析光治疗过程中的光敏氧化反应动力学过程并提出简便有效的建模方法,董建飞课题组应用基本控制理论对该过程进行了分析,得出了对第一性原理PDT模型进行线性化的条件,并进而在此条件下得出了该非线性偏微分方程的一种解析解。

  首先,对非线性的第一性原理PDT模型,在其运行轨迹上的一系列平衡点处进行线性化,得出了一系列线性时不变(LTI)的状态空间(SS)模型。这些LTI-SS模型是三阶的,都含有三个极点和一个零点;其中的一个极点在各种情况下皆在复平面的原点处。对这些零极点进行分析可知,零点和位于原点的极点对消,使得系统变为仅含有两个极点的模型。通过数学分析得知,这两个极点的变化幅度与ROS的主要原料三线态氧(3O2)有关。在乏氧和富氧的情况下,上述一系列LTI-SS模型的根轨迹如图1所示。显然,当3O2含量充足时,几条根轨迹趋于重合。这说明,零极点对消后,系统的两个极点在任意平衡点上基本保持不变;即原始的非线性模型可以近似为线性模型。

苏州医工所董建飞课题组在光治疗的动态过程分析与数据驱动建模方面取得进展

苏州医工所董建飞课题组在光治疗的动态过程分析与数据驱动建模方面取得进展

图1 系统轨迹上的一系列平衡点处的线性化模型的根轨迹:(a)乏氧、(b)富氧

相关阅读

浅析大功率LED芯片技术发展状况

大功率芯片技术专注于如何提升出光效率来提升芯片的发光效率,主要技术途径和发展状况阐述如下: 一:改变芯片外形的技术 当发射点处于球的中心处时,球形芯片可以获得最佳的...
2021-05-23

关于国内激光夜视照明的研究

摘要: 主动红外监控是安防监控的重要手段,目前市场上的主动红外摄像机主要有LED红外和激光红外两类。LED红外受光强度和技术水平限制,很难实现80m以上的夜视监控,也很难实现...
2021-05-23

解析平板显示产品智能化制造技术

信息社会, 平板显示 无处不在,无论是电视、电脑、智能手机、可穿戴设备等,都离不开显示屏的支撑,可以说,平板显示在拉动信息产业发展中起到了支撑性和导向性作用,同时也...
2021-05-23

当技术变得不再神秘,LED封装领域该如何突围?

中国是全球最大的LED应用市场,但在高端LED等领域发展相对滞后,产能不足,远远不能满足市场的需求,科锐、 飞利浦 、欧司朗、京瓷、住友电工、日亚化学等国外品牌厂商长期以来...
2021-05-23

LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

去年某公司的LED光效取得重大突破,达303lm/W,很多业内人士在啧啧赞叹的同时,各种“砖家”也开始进行下一步的大胆预测,400lm/W,500lm/W,1000lm/W…… 今天我们来扒一扒:光的最大极...
2021-05-23
LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

热销商品

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
5

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
0.85

氟胶星型密封圈X型圈线径1.78/2.62/3.53/5.33氟橡胶星形圈X-ring

氟胶星型密封圈(X型圈)采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀及耐老化性能,广泛应用于汽车、航空航天、液压系统及高端机械设备中。其独特...
2

大量现货 NBR耐油 密封圈 O型圈 橡胶密封圈

大量现货供应NBR耐油密封圈、O型圈及橡胶密封圈,采用优质丁腈橡胶(NBR)材质,具有优异的耐油性、耐磨性和抗压缩永久变形性能,适用于-30℃至+120℃的工作环境。产品广泛...
1

O型圈氟橡胶圆条丁腈胶硅胶垫片防水O三元乙丙EPDM密封件骨架油封

O型圈、氟橡胶圆条、丁腈胶、硅胶垫片、三元乙丙(EPDM)密封件及骨架油封是广泛应用于机械、汽车、航空航天及建筑等领域的关键密封元件。氟橡胶耐高温、耐腐蚀,适用...
1

网站栏目