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Estimación de la función hepática: Un enfoque basado en modelos

El uso de agentes de contraste específicos para el hígado en combinación con imágenes por resonancia magnética (IRM) ha surgido recientemente como un enfoque no invasivo para evaluar la función hepática. En este caso, crearemos un modelo farmacocinético para describir la distribución y las tasas de transferencia del agente de contraste entre distintas partes del cuerpo. Utilizando datos de IRM, calibraremos el modelo para investigar la diferencia cuantitativa entre una población sana y pacientes con fibrosis hepática en etapa 4.

Cree modelos biológicos compartimentales

Cree un modelo compartimental con componentes diseñados a medida que describan la farmacocinética del agente de contraste.

Realice simulaciones de Monte Carlo

Use Mathematica para definir distribuciones de probabilidad correspondientes a parámetros de captación del agente de contraste en el hígado para poblaciones sanas y enfermas.

Visualice de manera dinámica flujos de agente de contraste

Utilice diagramas dinámicos para visualizar las cantidades comparativas de agente de contraste que fluyen entre los distintos compartimentos.

Vea el video

Los parámetros optimizados del modelo, que describen las diferentes tasas de transferencia entre compartimentos, se obtienen ajustando el modelo a los datos de IRM.
Las distribuciones de probabilidad muestran que la tasa de captación de agente de contraste por parte del hígado es más baja en una persona con fibrosis hepática. Además, la tasa a la que el agente de contraste regresa al plasma sanguíneo es un poco más alta.
La representación muestra las medias y desviaciones estándar, así como las trayectorias individuales obtenidas a partir de múltiples simulaciones de las dos poblaciones. Los pacientes con fibrosis tendrán una concentración significativamente menor de agente de contraste en el hígado durante el examen.
Los diagramas dinámicos son una característica útil para visualizar la dinámica de modelos. Note cómo las flechas rojas entre los compartimentos cambian de dirección y grosor para indicar la dirección en la que el agente de contraste fluye actualmente, y en qué cantidades. Tenga en cuenta también cómo el flujo de agente de contraste hacia el hígado es menor en el escenario de enfermedad.

Controle simulaciones de manera programática

Use WSMSimulate para simular múltiples muestras de parámetros de las poblaciones sana y enferma y comparar las concentraciones del agente de contraste en el hígado.

M. F. Forsgren, L. Dahlqvist, N. Dahlström, et al., "Physiologically Realistic and Validated Mathematical Liver Model Revels Hepatobiliary Transfer Rates for Gd-EOB-DTPA Using Human DCE-MRI Data," PLOS ONE [online], 9(4), 2014 e95700.