Dissertação

Cancer therapies based on Optimal Control methods EVALUATED

Actualmente o cancro é uma das principais causas de morte no mundo. Estima-se que a sua incidência aumente devido ao envelhecimento global da população. Relativamente às terapêuticas anti-cancerígenas, o insucesso da quimioterapia é ainda o desenvolvimento de resistência por parte das células tumorais. O planeamento de protocolos terapêuticos não é adaptado ao doente, mas sim um resultado de tentativa e erro. Existe, pois, uma necessidade evidente do uso de técnicas de modelação matemática e optimização destes protocolos terapêuticos in silico. Nesta dissertação é proposto pela primeira vez um modelo matemático de crescimento tumoral que combina quimioterapia, desenvolvimento de resistência proporcional à concentração sanguínea de quimioterapia, imunoterapia e resposta imune. Uma versão modificada da hipótese de Norton-Simon é também sugerida. Posteriormente, os problemas de controlo óptimo são formulados e dois índices de desempenho (linear e quadrático no controlo) são otimizados usando métodos numéricos baseados no princípio de Pontryagin. As equações de estado e adjunta são integradas e o Hamiltoniano é otimizado em função das variáveis de controlo. Para este fim, dois métodos numéricos são adaptados e melhorados. Finalmente, são apresentadas simulações numéricas assim como os protocolos ótimos de tratamento para quimioterapia, imunoterapia e terapia combinada. Esta última erradica tumores impossíveis de serem eliminados através da administração isolada de imunoterapia ou quimioterapia. O sistema imunitário é de facto essencial para a eficácia da quimioterapia da mesma forma que a modelação da resistência tumoral é fundamental para o planeamento de um protocolo de tratamento adequado.
Controlo ótimo, Resistência à quimioterapia, Imunoterapia, Terapêutica combinada, Princípio de Pontryagin.

Dezembro 5, 2017, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Lage de Miranda Lemos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Luís Marques da Costa

Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Professor Associado