初始条件(Initial Conditions)
初始条件(IC)构建单元(BB)定义了分子将要存在的容器以及它们的初始量。
以下章节描述了在从 PK-Sim 导出的 PBPK 模型上 IC BB 的各项功能。随后,通过一个简单的示例演示如何创建新的 IC BB 并填充信息。
初始条件 — 功能概览
IC BB 可以包含跨不同模块的物理容器中分子的条目。
与其他构建单元类型(参数值 BB 除外)不同,多个 IC BB 可以在一个模块内创建。这允许您为不同的模拟场景定义不同的初始条件。例如,内源性分子的不同初始浓度可以代表不同的疾病状态。在模拟创建时,您可以选择使用哪个 IC BB。
IC BB 的右键上下文菜单提供以下命令:
- Save As PKML(另存为 PKML):将 IC BB 保存为 pkml 文件。
- Clone(克隆):在同一模块内创建所选 IC BB 的副本。
- Import from Excel(从 Excel 导入):从 Excel 文件导入 IC BB 信息。Excel 文件必须包含以下列:
- Container Path(容器路径):分子所在容器的路径。路径层级以
|分隔。 - Molecule Name(分子名称):分子的名称。
- Value(值):分子在容器中的初始量或浓度。
- Units(单位):初始量或浓度的单位。
- IsPresent(是否存在):如果为
true,则认为分子存在于容器中。如果为false,则认为分子不存在于容器中。 - Scale Divisor(比例因子):一个数值,用于除以值。可以改善非常大或非常小值的数值稳定性。默认为 1。
- Neg. Values Allowed(允许负值):如果为
true,则允许该分子在容器中取负值。如果为false,则不允许取负值。
由公式定义的值无法从 Excel 导入。
- Container Path(容器路径):分子所在容器的路径。路径层级以
- Export to Excel(导出至 Excel):将 IC BB 信息导出为 Excel 文件。导出文件的格式与导入格式相同。
仅由常数值(而非公式)定义的分子条目可以导出至 Excel!
- Extend from Initial Conditions Building Block(从初始条件构建单元扩展):从先前导出为 pkml 的初始条件 BB 中添加条目。新值始终被添加,已存在的值将被覆盖。
- Extend from Expression Profile Building Block(从表达谱构建单元扩展):从先前导出为 pkml 的表达谱 BB 中添加条目。新值始终被添加,已存在的值将被覆盖。在创建自定义表达谱作为初始条件时非常有用。
IC BB 编辑器具有以下按钮(支持行多选):
- Delete(删除):移除所选条目
- Refresh values(刷新值):刷新所有条目的值。
- Present(存在):将所有所选条目的 IsPresent 状态设置为
true - Not Present(不存在):将所有所选条目的 IsPresent 状态设置为
false
如果模拟配置中不包含任何 IC BB 将该容器中的分子标记为存在,则该分子在该容器的模拟中被视为不存在。
将分子的存在限制在特定器官中可以提高计算性能,但请谨慎使用以保持模型的有效性!
- Negative Values Allowed/Not Allowed(允许/不允许负值):切换所选条目是否允许负值的设置。如果禁用(所有分子的默认设置),则当分子量在模拟过程中变为负值时,模拟将失败。
表格视图显示以下列:
- Molecule Name(分子名称):分子的名称。
- Path Element N(路径元素 N):表示分子所在的空间结构中层级容器路径的第 N 层。
- Value(值):分子在容器中的初始量或浓度。
- Scale Divisor(比例因子):一个数值,用于除以值。可以改善非常大或非常小值的数值稳定性。默认为 1。
在内部,非常小的数值会除以比例因子以达到对求解器合理的数量级。其目的是减少数值噪声并提高计算性能。在处理各种不同数量级的值时,这一点也很重要。比例因子为每个物种指定一个典型尺度。默认情况下,所有比例因子都设置为 1。如果您处理非常小的量和/或各种不同数量级的值,并且模拟产生了不合理的结果(数值噪声、负值等),请使用模拟的 Calculate Scale Divisor(计算比例因子)功能来调整比例因子以满足计算需求。
- Is Present(是否存在):如果为
true,则认为分子存在于容器中。如果为false,则认为分子不存在于容器中。 - Neg. Values Allowed(允许负值):如果为
true,则允许该分子在容器中取负值。如果为false,则不允许取负值,当物种在模拟过程中变为负值时,模拟将失败。
针对最终模型中不存在的分子和/或容器的条目将被忽略。
创建 IC BB
要在模块中创建新的 IC BB,请右键点击该模块,从上下文菜单中选择 Add Building Blocks(添加构建单元)。在打开的对话框中,选择 Initial Conditions(初始条件)并为新 BB 输入唯一名称。点击 OK 创建新的 IC BB。
新的 IC BB 尚不包含任何信息。要填充信息,您可以从 Excel 或 pkml 文件导入,也可以创建新条目。
从现有 BB 扩展
向 IC BB 添加条目的最佳方式是使用 Extend(扩展)功能。该功能允许您自动为所选空间结构 BB 的所有物理容器中的选定分子创建条目。操作步骤如下:
- 在 Edit Initial Conditions(编辑初始条件)功能区选项卡的 Edit(编辑)组中,点击 Extend(扩展)按钮。
- 此时会打开一个窗口,允许您选择一个空间结构 BB 和一个或多个分子。
这将为所选空间结构 BB 的所有物理容器中的所有选定分子添加条目。添加新条目时,初始值或公式将设置为所选分子构建单元中定义的默认值,并且这些值将用于所选空间结构中的所有容器。所有分子在所选空间结构 BB 的所有选定物理容器中的状态均设置为 IsPresent(存在)。
添加新条目
要手动向 IC BB 添加新条目:
- 在 Edit Initial Conditions(编辑初始条件)功能区选项卡的 Edit(编辑)组中,点击 New Initial Condition(新建初始条件)按钮。
- 表格视图中将添加一行新记录。输入 Molecule Name(分子名称)和分子所在容器的 Path(路径)。两个字段均支持自动补全。
路径由空间结构的不同层级组成。如果 IC BB 的当前视图没有显示足够的列来输入所有层级(例如,创建新的 IC BB 后,未显示任何路径层级),您可以右键点击任意列标题,从上下文菜单中选择 Column Chooser(列选择器)。在打开的对话框中,您可以选择希望在表格视图中显示为列的空间结构层级。
- 输入分子在容器中的初始 Value(值)。单位可以从下拉框中选择。值可以是量或浓度,具体取决于项目设置。或者,分配一个用于计算初始值的公式。您可以创建新公式、选择已有公式,或从其他构建单元复制粘贴公式。
对于我们的测试模型,创建新的分子起始值,将"Vial2"中分子"A"的浓度设置为 0。然后,将"PGP"的浓度设置为 1 µmol。