КИНЕТИЧЕСКИЙ СОЛВЕР ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФАРМАКОКИНЕТИКИ
Authors: Урмашев Б.А. 
Published: October 2023

Бұл мақалада фармакокинетиканы модельдеу үшін кинетикалық солвердің әзірленуі қарастырылды. Қызмет көрсетуге бағытталған парадигма негізінде фармакокинетика модельдерін автоматтандырылған әзірлеу үшін ақпараттық-есептеу жүйесінің архитектурасы әзірленді, оның ішінде: жүйені құруға қажетті қызметтер жиынтығы анықталды, әзірленген жүйе шеңберінде фармакокинетика модельдерін автоматтандырылған әзірлеу мәселелерін шешу қызметтерінің өзара әрекеттесу схемалары айқындалады, қажетті схемалар мен мәліметтердің алмасу ағындары анықталды, сервистік интерфейстер әзірленді. Жүйенің жаңа пайдаланушыларын тіркеу, рөлдер құру, құқықтар беру мүмкіндігі жасалды. Фармакокинетика модельдерін есептеу алгоритмдері жасалды. Фармакокинетика модельдеріне сәйкес бастапқы жағдайлары бар қарапайым дифференциалдық теңдеулер жүйесін шешу үшін аналитикалық шешімдер табылған. Фармакокинетика сызықты бір-екі-үш камералы модельдер үшін тура және кері есептер шешілді. Дербес компьютерлерден де, телефондардан да, Интернетке немесе жергілікті жүйеге қосылған смартфондардан пайдаланушылардың қол жеткізуін жүзеге асыру және серверде есептеулер жүргізу үшін браузерлерден сұрауларды жіберу арқылы есептеулерді орындау үшін жүйе құрылды. Веб-сервисте жүзеге асырылатын модельдердің есебінің нәтижелерін тексеру үшін мәліметтермен тестілеу жүргізілді. Түйін сөздер: кинетикалық солвер, кері есеп, фармакокинетика, үш камералы модель, валидация, дифференциалдық теңдеулер жүйесі.

В статье рассматривается разработка кинетического сольвера для моделирования фармакокинетики. Было разработана архитектура информационно-вычислительной системы для автоматизированной разработки моделей фармакоинетики на основе сервисно-ориентированной парадигмы, включая: определены наборы сервисов, необходимых для создания системы, определены схемы взаимодействия сервисов для решения задач автоматизированной разработки моделей фармакокинетики в рамках разрабатываемой системы, определены необходимые схемы и потоки обмена данными, разработаны интерфейсы сервисов. Реализовано возможность регистрации новых пользователей системы, создания ролей, предоставления прав. Отработаны алгоритмы вычисления по моделям фармакокинетики. Найдены аналитические решения при решении систем обыкновенных дифференциальных уравнений с начальными условиями по моделям фармакокинетики. Решены прямые и обратные задачи для линейных одно-двух-трехкамерных моделей фармакокинетики. Создана система для выполнения расчетов при помощи отправления запросов с браузеров как с персональных компьютеров так и с телефонов, смартфонов, которые подключены к интернету или к локальной системе при реализации доступа пользователей и для проведения расчетов на сервере. Для проверки результатов расчета моделей, реализуемых в веб-сервисе, было проведено тестирование данных. Ключевые слова: кинетический сольвер, обратная задача, фармакокинетика, трехкамерная модель, валидация, система дифференциальных уравнений.

The article discusses the development of a kinetic solver for modeling pharmacokinetics. The architecture of an information-computing system was developed for the automated development of pharmacokinetics models based on a service-oriented paradigm, including: the sets of services necessary to create a system were determined, service interaction schemes for solving the problems of automated development of pharmacokinetics models within the framework of the system being developed are defined, necessary schemes and data exchange flows are defined, service interfaces have been developed. Implemented the ability to register new users of the system, create roles, grant rights. Algorithms of calculation based on pharmacokinetic models have been developed. Analytical solutions are found for solving systems of ordinary differential equations with initial conditions using pharmacokinetic models. Direct and inverse problems for linear one-two-three-chamber models of pharmacokinetics are solved. A system has been created to perform calculations by sending requests from browsers, both from personal computers and from phones, smartphones that are connected to the Internet or to a local system when implementing user access and for making calculations on the server. To check the results of calculating the models implemented in the Web Service, data testing was performed. Keywords: kinetic solver, inverse problems, pharmacokinetics, three- compartment model, validation, system of differential equations.