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HIV耐药性:数学模型的见解。 (英语) Zbl 1481.92066号

总结:2013年,世界卫生组织建议对任何HIV检测呈阳性的人启动抗逆转录病毒治疗(ART),无论其CD4^+计数如何。然而,新指南的实施带来了许多挑战,尤其是在撒哈拉以南非洲,例如:药物副作用、耐药性突变和巨大的财政负担。最重要的是,已经证实,接受HAART治疗的艾滋病毒感染患者中有很大一部分出现了艾滋病毒耐药性和随后的病毒性失败。因此,本研究旨在调查治疗过程中抗药性HIV病毒的出现,目的是确定适当使用HIV治疗以减少耐药性。为了进行分析,提出了艾滋病毒动力学的十维体内数学模型。该模型的构建考虑了两种病毒株,即野生型和原始型HIV病毒。体内模型既有生物学意义,又有数学意义。确定了唯一无感染平衡点的存在性,并研究了其局部和全局稳定性。此外,使用下一代矩阵法计算每个病毒株的基本繁殖数。应用Pontryagin极大值原理,提出并分析了一个最优控制模型,以获得治疗HIV的最佳药物组合。模型中使用了两种药物,即逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂作为对照。我们提供了一个目标函数,用于最小化野生型HIV病毒和耐药病毒的数量,以及与使用逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂相关的成本。采用前向后扫描法对最优系统进行数值求解。从数值模拟来看,蛋白酶抑制剂显然是控制HIV感染最有效的药物。结果表明,长期使用HAART会导致耐药性的发展,耐药感染者可能在HIV的流行中发挥核心作用。

MSC公司:

92 C50 医疗应用(通用)
49N90型 最优控制和微分对策的应用
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全文: 内政部

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