[發明專利]基于數字孿生的給藥劑量評估系統及其應用

在審

• 申請號: 202211212465.4
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115458175A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 韓繼生;古艷婷;孫佼;杜慧潔
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團七三一醫院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G16H70/40
• 代理公司: 北京北匯律師事務所 11711
• 代理人: 周志忠

本發明提供了一種基于數字孿生的給藥劑量評估系統及其應用。其中給藥劑量評估系統包括給藥對象基本信息錄入模塊、生理藥代動力學物理實體數據采集模塊、生理藥代動力學虛擬實體模塊、孿生數據模塊、輸出模塊。本發明的給藥劑量評估系統可以通過、在生理藥代動力學虛擬實體模塊上先模擬運行，再對給藥對象進行首次用藥，最大限度保證用藥安全。本發明的給藥劑量評估系統可通過生理藥代動力學虛擬實體模型虛擬運行得到虛擬藥代數據，并將其與患者實際藥代數據結合判斷用藥效果使用藥更加準確。此外，本發明中虛擬實體模塊、孿生數據模塊可以根據給藥對象的數據變換而迭代更新，實現與給藥對象的共同生長、演化。

技術領域

本發明涉及醫療信息化領域，具體涉及一種基于數字孿生的給藥劑量評估系統及其應用。

背景技術

生理藥代動力學模型可以通過數學模型預測的生長和器官成熟程度，建立不同年齡段的虛擬人群。通過藥物在健康成人受試者中吸收處置的特征，與建立的虛擬人群相結合，從而可以實現成人至的外推以預測藥物在體內的藥代動力學特征。近年來，生理藥代動力學建模已經作為一種確定最佳用藥劑量的先進手段，被用于兒科藥物研發中。

但生理藥代動力學模型的結果是一系列模擬過程的整合結果，每個過程的模擬是對現實復雜過程的抽象，因此與真實情況可能還會存在一定誤差，這一系列誤差會不斷累積和放大，最終導致預測結果較實測值相比產生較大偏差。另一方面，生理藥代動力學模型針對等特定群體的相關生理參數變異性帶來的預測結果的不確定性，還未能找到有效的解決方法。

數字孿生技術，以數字化的方式建立物理實體的多維、多時空尺度、多學科、多物理量的動態虛擬模型，來仿真和刻畫物理實體在真實環境中的屬性、行為、規則等。數字孿生體是物理實體全尺寸尺度、全生命周期的映射，二者完全相同且同步運行于物理與數字世界。基于孿生體，可以全壽命跟蹤物理實體的實時狀態、模擬及預測物理實體在特定環境下的狀態，使數字孿生體具有伴隨物理實體進化的能力。

建立生理藥代動力學數字孿生模型，并實現虛擬實體與生物實體的完全映射，在動態多維多時空尺度下實現虛擬實體與生物實體的實時同步動態運行和同步演化，將可以大大減小模型的預測誤差，還可以針對每一個個體建立個性化的預測結果，用于指導精準用藥。

發明內容

現有技術中，采用生理藥代動力學模型實現成人至的外推以預測藥物在體內的藥代動力學特征，容易產生較大誤差，且不能有效應對生理參數的變異性。

本發明采用一種生理藥代動力學數字孿生模型的建立和應用方法，并提出基于數字孿生模型確定最佳用藥劑量的方法。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種基于數字孿生的給藥劑量評估系統，所述系統包括以下模塊：給藥對象基本信息錄入模塊、生理藥代動力學物理實體數據采集模塊、生理藥代動力學虛擬實體模塊、孿生數據模塊、輸出模塊。

所述孿生數據模塊分別與給藥對象基本信息錄入模塊、生理藥代動力學物理實體數據采集模塊、生理藥代動力學虛擬實體模塊、輸出模塊連接。

所述給藥對象基本信息錄入模塊用于采集給藥對象的基本信息，并將該信息傳輸給孿生數據模塊。其中給藥對象基本信息包括識別給藥對象的ID信息，以及給藥對象的生理學信息，包括年齡、性別、基礎疾病信息等。

所述生理藥代動力學物理實體數據采集模塊用于采集給藥對象的藥代動力學數據，并將該數據傳輸給孿生數據模塊。

所述生理藥代動力學虛擬實體模塊是對給藥對象的數字化模擬，通過模型模擬生成給藥對象的藥代動力學數據，并將生成的數據傳輸給孿生數據模塊。

所述孿生數據模塊用于對接收的數據進行融合處理，判斷是否停藥或給出下次用藥指導劑量，并將是否停藥或下一次用藥的指導劑量輸出至輸出模塊。

當首次用藥時，所述給藥劑量評估系統通過如下方法實現用藥指導劑量輸出：