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vascular-dementia

README.md

혈관성 치매 (Vascular Dementia) QSP 모델

분류: 신경계 / 뇌혈관 질환
약어: VaD
빌드 날짜: 2026-06-27
모델 버전: 1.0.0


질환 개요 (Disease Overview)

**혈관성 치매(Vascular Dementia, VaD)**는 뇌혈관 질환(cerebrovascular disease)에 의한 뇌 손상으로 발생하는 인지 장애로, 알츠하이머병 다음으로 흔한 치매의 원인(전체 치매의 약 20–30%)입니다. 소혈관 질환(small vessel disease)에 의한 백질변성(WMH)과 열공 경색(lacunar infarct), 대혈관 죽상경화증, 심장색전증에 의한 피질 경색 등 다양한 병리 아형을 포함합니다.

핵심 병태생리 경로 (Key Pathophysiological Pathways)

고혈압/당뇨/이상지질혈증 → 소혈관 질환(SVD)
     ↓
 백질변성(WMH) + 열공경색 + 피질 미세경색
     ↓
혈뇨장벽(BBB) 손상 → DAMPs 유입
     ↓
미세아교세포 M1 활성화 → NF-κB → IL-1β/TNF-α/IL-6
     ↓
산화 스트레스(ROS) → 뉴런 손상
     ↓
콜린성 기능 저하 + 시냅스 소실
     ↓
인지 저하 (MMSE↓, 실행 기능↓, 처리 속도↓)

모델 구성 (Model Structure)

1. 기계론적 지도 (Mechanistic Map)

항목 세부
노드 수 114개
서브그래프 클러스터 9개
클러스터 목록 Drug PK/PD · 혈관 위험인자 · 뇌혈관 병리 · 혈뇨장벽 · 신경염증 · 산화 스트레스 · 신경전달물질 · 뇌 구조 · 임상 결과

기계론적 지도 미리보기

2. mrgsolve ODE 모델

항목 세부
ODE 구획 수 18개
약물 PK 구획 7개 (AHT depot/central, APT, Statin, AChEI brain, Memantine brain, Cilostazol)
생리·PD 구획 11개 (BP, LDL, CBF, WMH, Infarct, Microglia, Cytokine, ROS, ACh, Synapse, MMSE)
치료 시나리오 6개
임상시험 보정 PROGRESS, SCOPE, SPRINT-MIND, SIGNAL2, Black et al. 2003 (donepezil)

6가지 치료 시나리오:

# 시나리오 약물
1 무치료 —
2 강압제 단독 강압제 (ARB/ACEi)
3 혈관 위험인자 병합 강압제 + 항혈소판제 + 스타틴
4 증상 치료 AChEI (도네페질) + 메만틴
5 포괄적 치료 혈관 + 증상 + 실로스타졸
6 최적+ (고용량 스타틴) 시나리오 5 + 스타틴 80 mg/day

3. Shiny 대시보드

탭 내용
1. 환자 프로파일 MMSE, WMH, BP, CBF, LDL, ACh, 시냅스 밀도 기저값 설정 및 위험인자 요약
2. Drug PK/PD 혈중 농도-시간 프로파일 (48h), 정상상태 PD 효과 요약
3. 혈관·뇌관류 SBP, CBF, WMH 진행, 미세경색 누적 시뮬레이션
4. 신경생물학적 기전 미세아교세포/사이토카인, ROS, ACh 톤, 시냅스 밀도
5. 임상 엔드포인트 MMSE 궤적, 인지 도메인, VaD 단계 분류
6. 시나리오 비교 6가지 치료 전략 MMSE/WMH/CBF 2년 비교
7. 바이오마커 MRI/CSF/혈액 바이오마커 패널 (정상범위 vs VaD 범위)

4. 참고문헌

항목 세부
총 참고문헌 수 70개
분류 진단/역학 · 소혈관 질환 · 혈뇨장벽 · 신경염증 · 산화 스트레스 · 콜린성 · 임상시험(BP/스타틴/항혈소판/실로스타졸/도네페질/메만틴) · QSP 방법론 · 바이오마커 · 예방/위험인자

모델 파라미터 주요 근거 (Key Parameter Calibration)

파라미터 값 근거
Emax_AHT_BP 25 mmHg PROGRESS trial (perindopril-based Rx)
WMH 진행 속도 ~0.65 mL/yr (untreated) PROGRESS MRI substudy, Dufouil 2005
AChEI 효과 +1.0 MMSE @ 24주 Black et al. 2003 (donepezil in VaD)
실로스타졸 WMH 감소 −11.5% SIGNAL2 trial
E_ST_LDL (스타틴) 50% LDL 감소 Multiple statin RCTs
Emax_AChEI 75% AChE 억제 Pharmacodynamic modeling
CBF 기저값 (VaD) ~45-55 mL/100g/min ASL-MRI, xenon-CT 데이터

파일 목록 (Files)

파일 설명
vad_qsp_model.dot Graphviz 기계론적 지도 소스
vad_qsp_model.svg SVG 벡터 이미지
vad_qsp_model.png PNG 래스터 이미지 (150 dpi)
vad_mrgsolve_model.R mrgsolve ODE 모델 (18 구획, 6 시나리오)
vad_shiny_app.R Shiny 인터랙티브 대시보드 (7 탭)
vad_references.md 참고문헌 (70개)
README.md 이 파일

실행 방법 (How to Run)

기계론적 지도 렌더링 (Graphviz 필요)

dot -Tsvg vad_qsp_model.dot -o vad_qsp_model.svg
dot -Tpng -Gdpi=150 vad_qsp_model.dot -o vad_qsp_model.png

mrgsolve 모델 실행 (R 필요)

install.packages(c("mrgsolve", "dplyr", "ggplot2", "tidyr"))
source("vad_mrgsolve_model.R")

Shiny 앱 실행

install.packages(c("shiny", "shinydashboard", "ggplot2", "dplyr", "DT", "tidyr"))
shiny::runApp("vad_shiny_app.R")

핵심 약물 작용기전 요약 (Drug Mechanism Summary)

약물 작용기전 주요 효과
강압제 (ARB/ACEi) RAAS 억제 → SVD 예방, BBB 보호 WMH 진행 억제, 뇌관류 개선
스타틴 HMG-CoA 억제 + 다면효과 (eNOS↑, NF-κB↓, BDNF↑) LDL↓, 신경염증↓, 혈관 기능 개선
항혈소판제 TXA2 합성 억제 (COX-1) 혈소판 응집↓, 소혈관 혈전↓
AChEI (도네페질) AChE 억제 → 시냅스 ACh↑ 콜린성 톤 회복, MMSE 안정화
메만틴 저친화성 NMDA-R 차단 흥분독성↓, 시냅스 소실 억제
실로스타졸 PDE3 억제 → cAMP↑ → 혈관 이완 CBF↑, WMH 진행↓, 혈소판 응집↓

한계 및 주의 사항 (Limitations)

  • 본 모델은 교육 및 연구 목적의 반정량적 QSP 모델입니다.
  • 임상 환자 데이터에 대한 개별 보정 없이 직접 임상 적용 불가.
  • 혼합형 VaD(알츠하이머 공존)의 특성은 별도 모델 확장이 필요합니다.
  • 파라미터는 공개 문헌의 대표값(mean)으로, 개인 변이를 충분히 반영하지 않을 수 있습니다.

관련 모델 (Related Models in This Repository)