کنترل سیستم غیر خطی نوسازی استخوان با ورودی های هورمونی پاراتیروئید و استروژن

استخوان به عنوان مهم ترین ذخیره بسیاری از مواد معدنی و به خصوص کلسیم در بدن همواره تحت کنترل هورمون پاراتیروئید و تعداد دیگری از فاکتور های بیو شیمیایی است. همچنین هورمون های جنسی مانند استروژن نقش مهمی در نگه داشتن تعادل بافت استخوان در بزرگسالان دارند. برای بررسی بیشتر فرآیند نوسازی استخوان و نقش هورمون ها در کنترل این فرآیند از یک مدل ریاضی غیر خطی موجود برایاین سیستم استفاده می کنیم. شرایط لازم برای پایداری سیستم و وجود چرخه های حدی پایدار در نظر گرفته می شود. سپس مدل پایه ای رسته ی سه سیستم را برای اثر دادن ورودی های هورمونی اصلاح میکنیم. با در نظر گرفتن سیگنال های وروردی پله، مربعی و سینوسی رفتار سیستم غیرخطی را برای این دخالت های هورمونی بررسی میکنیم. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که سیگنال های متناوب هورمون پاراتیروئید بر خلاف سیگنال پله ای، باعث افزایش تراکم استخوان میشود. در مورد استروژن نیز ورودی متناوب اثر دلخواه را در تراکم استخوان دارد و بر خلافسیگنال پله ای عوارض جانبی سرطان زایی نیز ندارد. در انتها با طراحی یک کنترلر ورودی حالت، با روش خطی سازی پسخوردی، سیستم راکنترل می کنیم. این کنترلر قادر است که در حالات ناپایدار سیستم، مانند بیماری های استخوانی، با اعمال ورودی پاراتیروئید، تراکم استخوان را کنترل کند.

Keywords:

سیستم دینامیکی غیر خطی , سلول های استخوانی , کنترل هورمونی , خطی سازی پسخوردی