Sztochasztikus rákos folyamatok



Hasonló dokumentumok
Ferenczi Dóra. Sorbanállási problémák

matematikai statisztika október 24.

Tómács Tibor. Matematikai statisztika

Három dimenziós barlangtérkép elkészítésének matematikai problémái

Matematika Tanszék MOE (PE MIK) MMAM143VB 1 / 34

Lineáris Algebra gyakorlatok

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Valószínűségszámítás

Kockázati folyamatok. Sz cs Gábor. Szeged, szi félév. Szegedi Tudományegyetem, Bolyai Intézet

A.11. Nyomott rudak. A Bevezetés

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A korhatár előtti nyugdíjba vonulás nemek szerinti különbségei

Gyakorló feladatok a Közönséges dierenciálegyenletek kurzushoz

Valószín ségelmélet házi feladatok

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Bemenet modellezése II.

Komáromi Éva LINEÁRIS PROGRAMOZÁS

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Feladatok és megoldások a 6. heti eladshoz

JANUS PANNONIUS TUDOMÁNYEGYETEM. Schipp Ferenc ANALÍZIS I. Sorozatok és sorok

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Matematikai statisztikai elemzések 5.

86 MAM112M előadásjegyzet, 2008/2009


4. sz. Füzet. A hibafa számszerű kiértékelése 2002.

DIFFERENCIAEGYENLETEK

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Pénzügyi matematika. Medvegyev Péter szeptember 8.


Cagan-modell Egyéb modellek a pénzkeresletre. Gazdaságpolitika Tanszék Budapesti Corvinus Egyetem

VI.11. TORONY-HÁZ-TETŐ. A feladatsor jellemzői

Kecskeméti Fıiskola GAMF Kar Informatika Tanszék. Johanyák Zsolt Csaba

Variancia-analízis (folytatás)


KIFEJEZÉSE: A GAMMA KOEFFICIENS. Csapó Benő Szegedi Tudományegyetem, Neveléstudományi Tanszék MTA-SZTE Képességkutató Csoport

Funkcionálanalízis. Általánosított függvények Disztribúciók el adás május Lineáris funkcionál

Csődvalószínűségek becslése a biztosításban

11. Matematikai statisztika

BEVEZETÉS AZ ÁBRÁZOLÓ GEOMETRIÁBA

RAKTÁROZÁSI ÉS KISZOLGÁLÁSI PROBLÉMÁK MATEMATIKAI MODELLEZÉSE

GAZDASÁGI STATISZTIKA

Matematikai statisztikai elemzések 6.

2. Hőmérséklet érzékelők vizsgálata, hitelesítése folyadékos hőmérő felhasználásával.

Statisztikai módszerek

Általános statisztika II. Kriszt, Éva Varga, Edit Kenyeres, Erika Korpás, Attiláné Csernyák, László

MATEMATIKA GYAKORLÓ FELADATGYŰJTEMÉNY

KVANTITATÍV MÓDSZEREK

A FIZIKUS SZEREPE A DAGANATOS BETEGEK GYÓGYÍTÁSÁBAN

A SZAKÉRTŐI ÉRTÉKELÉS JELENTŐSÉGÉRŐL 1

NUMERIKUS MÓDSZEREK FARAGÓ ISTVÁN HORVÁTH RÓBERT. Ismertető Tartalomjegyzék Pályázati támogatás Gondozó

1. (Sugár Szarvas fgy., 186. o. S13. feladat) Egy antikvárium könyvaukcióján árverésre került. = x = 6, y = 12. s y y = 1.8s x.

Dr. Lakotár Katalin. Felhő- és csapadékképződés

Az analízis néhány közgazdaságtani alkalmazása

A kvantummechanika általános formalizmusa

Brückler Zita Flóra. Lineáris rendszerek integrálása

SE Bővített fokozatú sugárvédelmi tanfolyam, 2005 márc IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK DOZIMETRIÁJA. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

MITISZK Miskolc-Térségi Integrált Szakképző Központ

Mercs Erika. Matematikai módszerek a navigációban

BUDAPESTI KÖZGAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM. Puskás Csaba, Szabó Imre, Tallos Péter LINEÁRIS ALGEBRA JEGYZET

1. A skót bakák mellkas körmérete N(88, 10). A skót bakák mekkora hányada fér bele egy 84-es zubbonyba?

Anyagmozgatás és gépei. 3. témakör. Egyetemi szintű gépészmérnöki szak. MISKOLCI EGYETEM Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszék.

Dr. Kuczmann Miklós JELEK ÉS RENDSZEREK

Mikrohullámok vizsgálata. x o

1. A MÉRNÖKI TERVEZÉS ELMÉLETE

Félévi időbeosztás (nagyjából) házi feladat beadási határidőkkel (pontosan) Valószínűségszámítás 2. matematikusoknak és fizikusoknak, 2009 tavasz

Dr. Fröhlich Georgina

Áttekintés a felhasznált lineáris algebrai ismeretekről.

BIZONYTALAN ADATOK KEZELÉSE: FUZZY SZAKÉRTŐI RENDSZEREK

Líneáris függvények. Definíció: Az f(x) = mx + b alakú függvényeket, ahol m 0, m, b R elsfokú függvényeknek nevezzük.

Jánossy elmélete az új növekedési elmélet tükrében

Alapfogalmak áttekintése. Pszichológiai statisztika, 1. alkalom

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok II. útmutató

MATEMATIKA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADATOK május 19. du. JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

(2) A R. 3. (2) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: (2) A képviselő-testület az önkormányzat összes kiadását

6. előadás PREFERENCIÁK (2), HASZNOSSÁG

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A TERMELÉSI FOLYAMATOK HATÉKONY ÉS OPTIMÁLIS IRÁNYÍTÁSA A KOMPLEX MÓDSZER ALKALMAZÁSÁVAL

statisztikai menürendszere Dr. Vargha András 2007

Gondolkodjunk a fizika segı tse ge vel!

2. A MIKROBÁK ÉS SZAPORÍTÁSUK

Egy egyszerű ütemezési probléma megoldásának tanulságai

Darupályatartók. Dr. Németh György főiskolai docens. A daruteher. Keréknyomás (K) Fékezőerő (F)

1. Prefix jelentések. 2. Mi alapján definiáljuk az 1 másodpercet? 3. Mi alapján definiáljuk az 1 métert? 4. Mi a tömegegység definíciója?

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI MEGOLDÓKULCS EMELT SZINT

10. Valószínűségszámítás

Lokális hyperplasia, mint a szövet lehetséges közvetlen válasza a nagy radonkoncentrációból származó sugárterhelésre

SZENT ISTVÁN EGYETEM YBL MIKLÓS ÉPÍTÉSTUDOMÁNYI KAR EUROCODE SEGÉDLETEK A MÉRETEZÉS ALAPJAI C. TÁRGYHOZ

Forgácsolási paraméterek meghatározása Mikó Balázs, E ép. II. 7.

Statisztika I. 6. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Tájékoztató a kiüríthetőség ellenőrzéséről ( )

SZAKDOLGOZAT. Takács László

Statisztikai programcsomagok

Biztosítási ügynökök teljesítményének modellezése

A Michelson-Morley kísérlet gyökeres átértékelése

2. Hatványozás, gyökvonás

Matematika POKLICNA MATURA

A SZÉL ENERGETIKAI CÉLÚ JELLEMZÉSE, A VÁRHATÓ ENERGIATERMELÉS

Válasz Páles Zsolt opponensi véleményére

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Átírás:

Sztochasztikus rákos folyamatok A rákos sejtek szaporodásáról egyre többet tudunk, de nem eleget. A kóros betegségben szenvedők sejtjei szüntelenül harcban állnak egymással, mint azok az azonos fajhoz tartozó állatok, akik a stratégiai játékok szerint megküzdenek egymással az élelemért (egzisztenciáért). Ezáltal előbb-utóbb héják vagy galambok lesznek. A galambok meghátrálnak a kihívás elől, nem harcolnak, feladják a küzdelmet, a héják viszont kíméletlen módon a befejezésig harcolnak, s ha vesztenek, súlyos sérülésekkel távoznak. Erről csupán azért tettünk itt említést, mert a stratégiai játékok is jó modelljei lehetnek a rákos folyamatok jellemzésének. (Lásd még [1].) Ebben a dolgozatban a matematika eszközeinek felhasználásával a rákos sejtek szaporodásának, a szaporodás visszaszorításának, meggátolásának egy-egy lehetséges matematikai modelljét mutatjuk be. Tesszük ezt azért is, hogy jobban megértsük azt az organizmust, amely az emberi élet velejárója. Lényegét tekintve azt tesszük, mint amit eddig is tettünk, csak más megvilágításban és más eszközökkel. Mivel a probléma tárgyalása és leírása sokkal mélyebb matematikai ismereteket igényel, ezért nem térünk ki egzakt bizonyításokra e helyen csupán a végeredményeket közöljük hasznos tudnivalókként. Különben is az eljárás, melyet itt bemutatunk, más interpretációban ugyan, de megtalálható a szerző [2] alatti dolgozatában. A matematika különböző területeken történő alkalmazásakor igen gyakori a hasonlóságon alapuló egyezés (analógia); tulajdonképpen mi is ezt használjuk itt ki. Modellezünk analógia alapján, mely lényeges szerepet játszik a problémamegoldásban. (A [2] alapulvételéből láthatóan plagizálás ténye nem áll fenn; miután ez is a szerző önálló munkája, a benne közölt eredményként kapott összefüggésekkel együtt!) Az itt közöltek nemcsak prosztatarák, hanem mindenféle rákos folyamat leírására, jellemzésére és követésére alkalmazhatók. Ehhez azonban további speciális matematikai szakismeretekre van szükség, mivel a gyakorlat számára igen bonyolult formulákhoz jutunk. 1

Rákos sejtek szaporodási folyamata Jelölje ξ t a t időpillanatban a rákos sejtek számát. (Nyilvánvaló, hogy ξ t valószínűségi változó, ami azt jelenti, hogy véletlentől függő számértékeket vesz fel.) 1. Modell Tegyük fel, hogy: 1 o Ha a t időpontban a rákos sejtek száma ξ t =k, akkor annak a valószínűsége, hogy a t+ t időpontban a rákos sejtek száma ξ t+ t =k+1 lesz, ηt α-1 t + o( t) -vel egyenlő, vagyis P{ξ t+ t =k+1 ξ t =k}= ηt α-1 t + o( t) (k=0,1,2 ), ahol o( t) ( kis ordó t ) t olyan függvénye, melyre o( t)/ t 0, midőn t 0. 2 o Ha a t időpontban a rákos sejtek száma ξ t =k, akkor annak a valószínűsége, hogy a t+ t időpontban a rákos sejtek száma ξ t+ t =k-1 lesz, kγt α-1 t + o( t), vagyis P{ξ t+ t =k-1 ξ t =k}= kγt α-1 t + o( t) ahol α, η és γ pozitív konstans. (k=1,2 ), Legyen P{ξ t =k}=p k (t), vagyis jelölje P k (t) annak a valószínűségét, hogy a t időpontban a rákos sejtek száma pontosan k. Tegyük fel, hogy 3 o 1,ha k0 P 0 0,ha k0. Ezen feltételek alapján valószínűségszámítási meggondolásokkal (részletesebben lásd [2]) egy differenciálegyenlet-rendszerhez jutunk, melynek megoldásaként kapjuk, hogy P k (t) Poissoneloszlást követ, vagyis (1) P t! e (k=0,1,2 ), ahol (2) λt 1e!, s itt 1e! tulajdonképpen nem más, mint egy Weibull-eloszlásfüggvény (lásd [3]). Ha M(t) jelöli a ξ t várható értékét, akkor a várható érték definíciója szerint: 2

(3) MtM#ξ % '( kp t 1e!λt. Ha t, akkor (4) lim, P t -. / (5) lim, Mt.! e. (Vegyük észre, hogy (4) és (5) α-tól független; ilyenkor a szerep η-ra és γ-ra hárul!) A (3) alatti összefüggés diszkutálásából adódik, hogy rögzített t mellett, ha γ 0, akkor Mt, 0 t0. Ha η, akkor M(t). Ha η 0 (vagy γ ), akkor M(t) 0. Rákos betegek esetében általában η értéke nagy, γ értéke kicsiny! A 2 o is kifejezi és mutatja: a legsúlyosabb helyzet akkor áll elő, ha γ 0. Kedvezőbb a helyzet, ha α 0, η/γ pedig relatíve nem nagy. (Ez jóindulatú daganatra utal!) A modell rávilágít arra is, hogy rákos sejtek az élő szervezetben olyan mértékben is jelen lehetnek, hogy számuk kicsinysége folytán nem tudjuk őket észlelni. Ezek a szervezetet nem képesek jelentősen megkárosítani, velük élünk anélkül, hogy tudnánk róla. Különösen a kezdeti stádiumban a paraméterek számszerű értéke akár jelentősen is ingadozhat, s nem könnyű az ingadozás mértékéről információt szerezni. Mindez egyben arra is utal, hogy a modell a valóságot jól jellemzi és hűen követi. A rákkutatás során a három paraméter kedvezőbb irányú változtatásának hatásos módszerét kell keresni és megtalálni. Rákos sejtek csökkenési folyamata Tételezzük föl, hogy sikerült olyan gyógymódot találni, amely a rákos sejtek csökkenési folyamatát indítja el. Ez bekövetkezhet akkor is, ha az 1. Modellben szereplő η, γ és α paraméterek kedvező irányban megváltoznak, illetve megváltoztathatók. Az alábbiakban olyan modellt konstruálunk (alkotunk és hozunk létre), amely a rákos folyamat csökkenő tendenciáját más feltételek mellett mutatja be. (Lásd idevágóan is a [2] alatti hivatkozást, alkalmazásként még [4]-t!) 3

2. Modell Jelölje most χ t a t időpontban a rákos sejtek számát. Tegyük fel, hogy: 4 o P#χ 23 k41 χ k%kβδt4 o( t) 5 o P#χ 23 k1 χ k%kµtδt4 o( t) Legyen P{χ t =k}=v k (t), 6 o 1,ha k1 V 0 0,ha k1. V k (t)-ről belátható, hogy P k (t)-hez hasonló differenciálegyenlet-rendszerrel jellemezhető. Ennek megoldásaként kapjuk, hogy ; < (6) V ( t1 : <µ =2> µ (7) V t :?;@A < @< A ;< µ =2> < = =2>!B (k=1,2, ) ( ahol AtβD e Most µe?; < <µ dx µ@?; < ; Bte ( <µ, vagyis AtβD Bxdx. (8) M#χ %Ht '( kv t és így H(0)=1. e µ < < 2J H(t) a maximumát a t ( J µ helyen veszi fel, és ekkor ; < (9) H#t ( %e<µ. H(t) a 0<t<t 0 intervallumon monoton növekvő, t 0 <t< intervallumon monoton csökkenő. Ha t 0 nem túl nagy, és ha nem lép föl további áttételes rendellenesség, a gyógyító mód kifejezetten hatásosnak bizonyulhat. 4

A kapott eredmények gyakorlati felhasználása kezdetben számos nehézséggel jár. De már ebben a formában is segítik és hozzájárulnak a rákkutatás szabatosabb és precízebb matematikai eljárásainak kialakításához, a tennivalók fölismeréséhez és cselekvéssé formálásához. Budapest, 2012. május 24. Dobó Andor Hivatkozás [1] Dobó Andor: Ésszerű-e mindig az ésszerű önérdek?, Magyar Tudomány, 1990/11. [2] Dobó Andor: Matematikai vizsgálatok a számítógépek várható számának alakulásával kapcsolatban, Szigma, 1973. 4. szám. [3] Gnyegyenko, B. V. Beljajev, J. K. Szolovjev, A. D.: A megbízhatóságelmélet matematikai módszerei, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970. [4] Dobó Andor: Egy járvány lefolyása matematikai módszerek és számítógépek igénybevételének lehetősége mellett, Egészségügyi gazdasági szemle, 1978. 3. szám. 5