[发明专利]基于单细胞动态机械特性的药效评估方法

权利要求书

1.基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将单细胞表达为一个线性时不变动力学系统，构建基于输入和输出的单细胞动力学模型；

2)对于同一细胞，分别在未加药物作用和已加药物作用情况下，根据单细胞动力学模型的特征矩阵A对细胞的动力学变化进行表征；

3)根据动力学变化的表征进行单细胞尺度的药效评估。

2.根据权利要求1所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述单细胞动力学模型的输入为原子力显微镜的机械刺激，用阶跃函数表示，以实现对细胞的无毒、无损检测。

3.根据权利要求1所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述单细胞动力学模型的输出为连续时间的细胞机械特性。

4.根据权利要求1或3所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述单细胞动力学模型的输出为杨氏模量或多维粘弹性参数。

5.根据权利要求1所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述单细胞动力学模型如下：

其中，A,B,C,D,K为参数矩阵，A作为特征矩阵，x(t)为线性时不变动力学系统的状态，以表示单细胞抽象为弹簧-阻尼模型时弹簧与阻尼之间的相对位移，u(t)代表输入,y(t)代表输出,e(t)为线性时不变动力学系统的噪声。

6.根据权利要求1所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述根据单细胞动力学模型的特征矩阵A对细胞的动力学变化进行表征，包括以下步骤：

使用基于子空间辨识的系统辨识方法，对建立的参数矩阵A,B,C,D,K进行系统辨识，其中特征矩阵A决定单细胞的状态转变，并表征细胞的生理状态；

对辨识得到的特征矩阵A进行特征值的求取，并对特征矩阵A的特征值进行特征值处理，得到实数对；

根据得到的实数对，分别对加药前后、及加药过程中的细胞进行细胞机械特性的空间表示。

7.根据权利要求1所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法，其特征在于，所述根据动力学变化的表征进行单细胞尺度的药效评估，包括以下步骤：

根据加药前后、及加药过程中细胞机械特性的空间表示，通过对比加药前后，及不同药物不同作用时间下的细胞的系统矩阵的变化，以及空间中细胞的分布，根据细胞的密集程度进行单细胞尺度的药效评估：

即分别对于加药前细胞组、加药后细胞组、加药过程细胞组，找到每组细胞处于空间中最中间位置的细胞，计算同组细胞与此细胞距离的平方，距离的平方和越小表示细胞越密集，药物的作用效果越好。

8.基于单细胞动态机械特性的药效评估装置，其特征在于，包括：

单细胞动力学模型构建模块，用于将单细胞表达为一个线性时不变动力学系统，构建基于输入和输出的单细胞动力学模型；

动力学变化表征模块，用于对于同一细胞，分别在未加药物作用和已加药物作用情况下，根据单细胞动力学模型的特征矩阵A对细胞的动力学变化进行表征；

药效评估模块，用于根据动力学变化的表征进行单细胞尺度的药效评估。

9.一种基于单细胞动态机械特性的药效评估装置，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的基于单细胞动态机械特性的药效评估方法。