Published August 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Controllability and analysis of sustainable approach for cancer treatment with chemotherapy by using the fractional operator

Creators

  • 1. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
  • 2. Lebanese American University
  • 3. Near East University
  • 4. Prince Sattam Bin Abdulaziz University
  • 5. Ghazi University

Description

This research proposes a mathematical model of cancer treatment with chemotherapy using a fractal fractional Mittag-Leffler operator with non-integer order. The model is analyzed both qualitatively and quantitatively. The control of cancer treatment with chemotherapy effects is established using a fractal fractional operator with a Mittag-Leffler kernel and control theory. The effect of global derivative, existence of unique solutions, and boundedness of proposed system is verified. Solutions are produced using a two-step Lagrange polynomial, and numerical simulations are carried out to illustrate the theoretical results. Cancer treatment with chemotherapy effects are verified from our justified results and predictions are made by simulation using MATLAB. Controllability and observability of the proposed system is also treated for linear control system to observe the close loop design with chemotherapy as an input and treated cells as the output.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يقترح هذا البحث نموذجًا رياضيًا لعلاج السرطان باستخدام العلاج الكيميائي باستخدام مشغل كسور ميتاج- ليفلر بترتيب غير صحيح. يتم تحليل النموذج نوعيًا وكميًا. يتم إنشاء التحكم في علاج السرطان مع تأثيرات العلاج الكيميائي باستخدام عامل كسري كسري مع نواة ميتاج- ليفلر ونظرية التحكم. يتم التحقق من تأثير المشتقات العالمية، ووجود حلول فريدة، وحدود النظام المقترح. يتم إنتاج الحلول باستخدام متعدد الحدود LAGRANGE من خطوتين، ويتم إجراء عمليات محاكاة رقمية لتوضيح النتائج النظرية. يتم التحقق من علاج السرطان مع آثار العلاج الكيميائي من نتائجنا المبررة ويتم التنبؤ عن طريق المحاكاة باستخدام MATLAB. كما يتم التعامل مع قابلية التحكم وقابلية ملاحظة النظام المقترح لنظام التحكم الخطي لمراقبة تصميم الحلقة المغلقة مع العلاج الكيميائي كمدخل والخلايا المعالجة كمخرج.

Translated Description (French)

Cette recherche propose un modèle mathématique de traitement du cancer par chimiothérapie utilisant un opérateur fractionnaire fractal de Mittag-Leffler d'ordre non entier. Le modèle est analysé à la fois qualitativement et quantitativement. Le contrôle du traitement du cancer avec des effets de chimiothérapie est établi à l'aide d'un opérateur fractionnaire fractal avec une théorie du noyau et du contrôle de Mittag-Leffler. L'effet de la dérivée globale, l'existence de solutions uniques et le caractère borné du système proposé sont vérifiés. Les solutions sont produites à l'aide d'un polynôme de Lagrange en deux étapes, et des simulations numériques sont effectuées pour illustrer les résultats théoriques. Le traitement du cancer avec des effets de chimiothérapie est vérifié à partir de nos résultats justifiés et les prédictions sont faites par simulation à l'aide de Matlab. La contrôlabilité et l'observabilité du système proposé sont également traitées pour que le système de contrôle linéaire observe la conception en boucle fermée avec la chimiothérapie comme entrée et les cellules traitées comme sortie.

Translated Description (Spanish)

Esta investigación propone un modelo matemático de tratamiento del cáncer con quimioterapia utilizando un operador Mittag-Leffler fraccionario fractal con orden no entero. El modelo se analiza tanto cualitativa como cuantitativamente. El control del tratamiento del cáncer con efectos de quimioterapia se establece utilizando un operador fraccional fractal con un núcleo de Mittag-Leffler y una teoría de control. Se verifica el efecto de la derivada global, la existencia de soluciones únicas y la delimitación del sistema propuesto. Las soluciones se producen utilizando un polinomio de Lagrange de dos pasos, y se llevan a cabo simulaciones numéricas para ilustrar los resultados teóricos. El tratamiento del cáncer con efectos de quimioterapia se verifica a partir de nuestros resultados justificados y las predicciones se realizan mediante simulación utilizando MATLAB. La controlabilidad y observabilidad del sistema propuesto también se trata para el sistema de control lineal para observar el diseño de bucle cerrado con quimioterapia como entrada y células tratadas como salida.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
قابلية التحكم وتحليل النهج المستدام لعلاج السرطان بالعلاج الكيميائي باستخدام المشغل الكسري
Translated title (French)
Contrôlabilité et analyse d'une approche durable pour le traitement du cancer par chimiothérapie en utilisant l'opérateur fractionnaire
Translated title (Spanish)
Controlabilidad y análisis del enfoque sostenible para el tratamiento del cáncer con quimioterapia mediante el uso del operador fraccional

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4380738106
DOI
10.1016/j.rinp.2023.106630

Is supplement to
https://openalex.org/W2801563517 (Other)
https://openalex.org/W2782529250 (Other)
https://openalex.org/W2508171592 (Other)
https://openalex.org/W2332386680 (Other)
https://openalex.org/W2130864543 (Other)
https://openalex.org/W2068126039 (Other)
https://openalex.org/W2041749520 (Other)
https://openalex.org/W2037921533 (Other)
https://openalex.org/W1986570998 (Other)
https://openalex.org/W1983142522 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2032449612
  • https://openalex.org/W2056760381
  • https://openalex.org/W2272984102
  • https://openalex.org/W2274475453
  • https://openalex.org/W2609978083
  • https://openalex.org/W2889646458
  • https://openalex.org/W2898038211
  • https://openalex.org/W2910781814
  • https://openalex.org/W2957948545
  • https://openalex.org/W3000398809
  • https://openalex.org/W3001821499
  • https://openalex.org/W3033128131
  • https://openalex.org/W3040791765
  • https://openalex.org/W3105601382
  • https://openalex.org/W3114520397
  • https://openalex.org/W3119884149
  • https://openalex.org/W3120657572
  • https://openalex.org/W3141671689
  • https://openalex.org/W3154953577
  • https://openalex.org/W3198747064
  • https://openalex.org/W3199931129
  • https://openalex.org/W3205762674
  • https://openalex.org/W4200402510
  • https://openalex.org/W4206392762
  • https://openalex.org/W4214820241
  • https://openalex.org/W4220897700
  • https://openalex.org/W4226253381
  • https://openalex.org/W4281629681
  • https://openalex.org/W4281684918
  • https://openalex.org/W4308858314
  • https://openalex.org/W4313568182
  • https://openalex.org/W4361026651
  • https://openalex.org/W640827489