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Archimedes：一种用以模拟卫生保健的数学模型Leonard schlessinger and david m.eddy摘要这篇文章设计了一个面向对象的、时间连续的、完全模拟的数学模型来以高水平的生物学、临床科学和后勤行政能力处理卫生保健中大量的临床决策、手术决策、后勤行政决策以及财政决策。完整的模型包括两部分,可以简单的称为“物理模型”和“保健过程模型”。保健过程模型虽然非常详细，但是在数学上是简单易懂的。然而，用来描述人类生物学、疾病和医疗干预的作用是比较困难的。本文描述了用来分析多种数据源的数学公式和方法。尽管Archimedes一开始是设计用于卫生保健的。但是这些数学公式本身就是或者可以被应用于许多自然系统。简介此模型与其他概念的模型最大的区别就是，其他模型包括被模拟的实体，比如人，这些被模拟的实体相当于真正的个体，它们是一对一的关系。此模型改变了它们的宽度、深度和真实度。我们的目标是建立一个非常宽的，非常深和非常真实的模型，它可以用来以高水平详细程度的生物学、临床科学和后勤行政能力处理大量的临床、后勤保障和财政决策，这种详细程度正是真实决策建立的基础。这种模型的建立要求许多模拟的个体，它们具有所有在真实人体上发生的所有重要事件并且对干预有与真实人体相同的反应。在卫生保健中，这需要对人体解剖结构的、生理学的、病理学的以及对医疗干预反应的所有必须方面都进行模拟。由于时间的掌握是事件发生、症状表现、进程、管理以及疾病结果的必要因素，这个模型必须是连续的。这篇文章介绍了这个模型的数学公式。这个完整的模型有两个主要的部分，可以简称为“物理模型”和“保健过程模型”。保健过程模型是极其细致的，但是用数学的观点是很容易理解的。对比之下，描述人体生理学和疾病的公式更困难，但也是这篇文章的主题。这篇重点的文章描述了如何对人的生理学和病理生理学进行建模以及如何从不同类型的数据源和研究中推导出公式。虽然Archimedes模型一开始为了卫生保健建立的，模型中的公式和等式也可应用于其他许多自然系统。Archimedes模型中的公式和公式的说明设计这个模型的目的是研究面向对象的决策规划。这个数学模型中主要的研究对象包括人（成员/病人）、场所、个人、干预措施、设备、供给、记录、政策以及预算。这部分说明如何构建这些模型，并给出主要的释义。为了避免混乱，我们把这个数学模型中的个体称为“agents”。在模型中，agents具有与真正的人一样的生理学特征和器官（比如心脏、肾脏、血液系统和免疫系统等等）。（agents也具有其他的许多特性，比如名字、住所、行为和教育水平——这些不是我们关心的。）在这个模型中，器官系统具有与现实相同的“组成部分”和“功能”。组成部分有它的组成部分，组成部分的组成部分也可以细分。例如，在这个模型中，心脏由4根冠状动脉、心肌、瓣膜以及其他部分组成；每根冠状动脉具有多层和多个分支；分支有可能被血栓阻塞。所有的这些组成部分和更细的组成部分具有相当于在真实的人体中的功能。例如，冠状动脉的功能是为心肌供血，心脏的功能是把血液压入器官中。Agents身体功能的正常实现取决于Agents的组成部分功能的正常，对于真实的人这是一定的。Agents的生理学特征通过被称为features的体现。在卫生保健中features相当于大量的解剖学和生物学变量。比如血压、胆固醇水平（比如高密度脂蛋白HDL和低密度脂蛋白LDL）、骨质密度、冠状动脉通畅度、心脏的电趋势（像心电图中记录的那样）、心肌的收缩性、心输出量、视力、血钾水平就是features的例子。一个feature应该是可以被连续观察的（比如疹子）、通过实验间隔观察（比如冠状动脉的直径）、或者非直接观察除了继发事件（比如癌症的蔓延）。任何时候，每个feature都有一个值（比如140mmHg的心脏收缩压，75%是由于左主冠状动脉阻塞）。随着时间的推移，features的值也发生变化。这个随着时间推移的过程会使每个个体中的每个feature产生一个“trajectory（轨迹）”，每个个体的feature的值是一个时间函数。【value=f（time）】在实际中，agent的某个feature的轨迹是由agent的特点、行为以及其他feature决定的。在卫生保健中，这些（就是上文所指的特点、行为等）因素被称为“risk factors危险因子”。例如冠状动脉的栓塞的机率受个人的家族史（遗传学）、性别、年龄、吸烟史、血压、低密度胆固醇水平以及其他许多危险因子。没有受到干预的某个feature曲线称为，“natural trajectory自然轨迹”或者用医学术语讲，就是“naturalhistory自然史。”就像在现实中一样，一个或者更多的feature发生了“abnormal异常”，我们