دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 4 1 2014 03 21 Changing the dynamics of a system by using finite duration inputs: Application to cancer modeling and treatment تغییر در دینامیک یک سیستم با استفاده از ورودی های زمان محدود: کاربرد در درمان و مدلسازی سرطان 79 91 296 10.22044/jsfm.2014.296 FA علی غفاری استاد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مصطفی نظری دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مصطفی خزائی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران بهناز بهمئی کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 2013 07 23 In this paper, a new mathematical model is developed to represent the interaction between healthy and cancer cells in the human body, focusing on the role of input on the dynamics of the cancer. For this purpose, the effect of input on the dynamics of a system is investigated. The question is whether an input implemented only for a limited duration can change the characteristics of a dynamic system such that the behavior of the free system, after eliminating the input, differs from that before acting the input? It is shown that nonlinearity is a necessary condition for a system in order that its dynamical properties change due to a limited duration acted input. Then, based on this new approach, the radiotherapy protocols are evaluated and the best protocol, which has the lowest fraction of normal cell kill (FN) and shorter time for the tumor removal, is extracted. According to the results, the accelerated fractionation is the best protocol. Also, after removing the radiotherapy the patient becomes healthy and the cancer do not relapse due to change in the dynamics of the cancer. So, the present analysis suggests that a proper treatment method should change the dynamics of the cancer instead of only reducing the population of cancer cells. در این مقاله، یک مدل ریاضی جدید جهت نمایش اندرکنش بین سلول­های سالم و سرطانی در داخل بدن، ارائه می­گردد. برای این هدف، اثر ورودی بر روی دینامیک یک سیستم مورد بررسی قرار می­گیرد. سوال این است که اگر یک ورودی که تنها برای یک دوره محدود زمانی، به یک سیستم دینامیکی اعمال می­شود، قادر به تغییر در مشخصه­های دینامیکی سیستم می­باشد؟؛ بطوریکه رفتار سیستم آزاد، پس از حذف ورودی، متفاوت با رفتار سیستم آزاد قبل از اعمال آن ورودی باشد. نشان داده شده است که غیرخطی بودن سیستم، یک شرط لازم برای تغییر دینامیک آن سیستم با ورودی اعمالی در زمان محدود است. بر مبنای نتایج، پروتکل شتابی بهترین پروتکل رادیودرمانی می­باشد. همچنین، پس از اتمام رادیودرمانی، بیمار بهبودی کامل خود را بازمی­یابد و سرطان به دلیل اصلاح دینامیک آن با استفاده از ورودی، قادر به بازگشت نمی­باشد. از این رو، تحلیل حاضر پیشنهاد می­کند که یک روش درمانی مناسب باید دینامیک مدل سرطان را نیز، علاوه بر کاهش تعداد سلول­های سرطانی، اصلاح نماید. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_296_1c06302da57f273ffc6fea721fa3b79b.pdf