综述：药物对骨科疾病影响的数学建模：将计算方法与生物学见解相结合

《ARCHIVES OF COMPUTATIONAL METHODS IN ENGINEERING》：Mathematical Modeling of the Effects of Drugs on Orthopedic Diseases: Integrating Computational Approaches with Biological Insights

　　本文系统评估了骨相关疾病药效动力学建模方法，分析骨密度调节、骨折愈合及肿瘤进展等机制，指出传统模型在捕捉药物多尺度作用及骨细胞活性方面存在局限，需整合生物力学、系统生物学和人工智能进行优化，以提升个性化治疗水平。

　　

摘要

本综述探讨了药物对骨组织药效学影响的数学建模方法。重点在于将生物学知识与计算技术相结合，以加深我们对药物影响下的骨重塑过程的理解。骨骼是一个高度动态的器官，通过严格调控的细胞过程持续进行更新。数学模型为分析关键生理机制提供了定量框架，包括骨密度调节、骨折愈合以及药物干预下的肿瘤进展。我们系统地分类并评估了用于模拟药物干预下骨骼相关疾病中细胞动态的常用模型。每个模型都从适用性、预测能力和固有局限性等方面进行了评估。尽管现有模型已有效捕捉到了健康骨骼重建的基本方面，但最近关于成骨细胞活性和全身骨生理学的发现表明，需要更先进的数学方法来描述药物的作用机制。这些发展要求模型能够更好地反映药物在多个生物学尺度上的复杂作用。生物力学、系统生物学和人工智能的结合促进了预测模型的开发，这些模型能够优化药物治疗策略并支持个性化治疗方案。未来，跨学科合作对于完善这些模型、提升其转化价值以及推动骨骼健康与疾病领域的药理学研究至关重要。