[发明专利]幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的量化指标确定方法

说明书

本发明公开了一种幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的量化指标确定方法，该方法应用幽门螺杆菌对抗生素的生长/杀菌曲线建立幽门螺杆菌与抗生素反应的分数阶等效电路模型，并建立模型参数与细菌内部敏感性和耐药性机理的关联，从而定量刻画幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的机理并为临床检验提供量化新指标。

技术领域

本发明属于量化指标计算领域，尤其涉及一种幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的量化指标确定方法。

背景技术

1994年世界卫生组织/国际癌症研究机构(WHO/IARC)将幽门螺杆菌定为I类致癌原。流行病学研究显示世界范围内幽门螺杆菌自然感染率超过50％，世界上几乎没有一种病原微生物使全球半数人群受到感染。我国是胃癌的高发区，这与幽门螺杆菌的高感染率密切相关(70％)，因此控制胃癌发病率的关键在于幽门螺杆菌的治疗。

目前针对清除幽门螺杆菌的胃癌一级预防有其局限性，将会引发滥用抗生素，疫苗的效果有待评价。世界卫生组织推荐的经典治疗幽门螺杆感染的经典方法为“三联疗法”(质子泵抑制剂加上甲硝唑，阿莫西林与克拉霉素三种抗生素中的两种)，然而近年来“三联疗法”的治愈率逐年下降，主要原因是幽门螺杆菌的耐药率逐年上升，耐药率的产生来源为抗生素的不合理使用，不能足量或者过量使用抗生素都可以导致耐药菌产生，而且细菌的衰老也影响其耐药性，所以估算出的临床抗生素常用剂量(某一特定浓度)无法完全除掉所有细菌，因此，准确计算针对具体患者的抗生素使用剂量是一个难题。

由于患者的个体差异以及感染幽门螺杆菌的菌体差异导致抗生素的使用剂量与疗程不能一成不变，这就需要给出一个优化控制治疗方案，使患者在这个方案的指导下使用抗生素既可以降低幽门螺杆菌耐药率又可以提高治愈率，使二者达到一个“和谐”指数。同时监控优化方案下幽门螺杆菌基因表达谱筛选新抗生素靶点。同时，细菌耐药性的产生将现代医学成就置于危险境地，没有有效抗生素的治疗并预防感染，器官移植、癌症化疗和大型手术等治疗的成功率也无从保障。因此细菌对抗生素敏感性和耐药性研究是全球关注的问题，也是重要的临床与基础性科学问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的量化指标确定方法，其打通了幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性内外特性的关联，提炼出了其分数阶量化新指标，为临床检验治疗和新靶点的发现提供全新的思路。

本发明的一种幽门螺杆菌对抗生素敏感性和耐药性的量化指标确定方法，包括：

步骤1：构建幽门螺杆菌与抗生素反应的分数阶等效电路模型，其中，幽门螺杆菌与抗生素反应的分数阶等效电路模型的输入是抗生素的浓度，输出是杀菌曲线；根据等效电路模型列出生长曲线/杀菌曲线的时域表达式；

步骤2：将实验测得的幽门螺杆菌生长曲线数据代入生长曲线/杀菌曲线的时域表达式，辨识出所述时域表达式的电容分数阶阶次α的范围和其他相关参数的值；

步骤3：重复步骤2，将若干组在不同抗生素浓度下的杀菌曲线实验数据代入生长曲线/杀菌曲线的时域表达式，并进行曲线拟合；

步骤4：判断是否存在过拟合的情况，确定幽门螺杆菌与抗生素反应的分数阶等效电路模型的最终结构及生长曲线/杀菌曲线的时域表达式；

步骤5：根据步骤2中α的范围，遍历分数阶阶次α的值，每一个α值对应一组拟合参数的值，将每一组参数的拟合结果与原实验结果曲线进行对比，取误差最小时所对应的一组参数为最优参数。

进一步的，该方法还包括验证幽门螺杆菌与抗生素反应的分数阶等效电路模型的准确性，其具体过程为：

根据当前所有可信数据引入两个非线性函数N1和N2，并确定非线性函数N1和N2与抗生素浓度的连续关系，并分别验证其与α的不相关性，进而验证出分数阶等效电路模的准确性。