Имитация данных с использованием функции deSolve package-ddply

Question

У меня есть проблема применения решателя дифференциальных уравнений для каждого объекта ID в пакете deSolve для расчета количества лекарственного средства в модели внутривенного вливания в 2 отсека. Мне удалось установить код (ниже), чтобы он разрешал для одного предмета. Мне нужна помощь в том, как применять его для каждого объекта в кадре данных, используя пакет ddply.

Ниже приведена кадр данных, называемый simeventdfi, который имеет дозовые события, необходимые для расчетов.

library(deSolve) 

Шаг 1: обеспечить событие DF для каждого субъекта

simeventdfi <- 
ID var time value method 
1 3 0.0 6 rep 
1 3 16.7 0 rep 
1 4 0.0 2.4 rep 
1 4 16.7 2.4 rep 
1 5 0.0 10 rep 
1 5 16.7 10 rep 
1 6 0.0 1 rep 
1 6 16.7 1 rep 
1 7 0.0 25 rep 
1 7 16.7 25 rep 
2 3 0.0 6 rep 
2 3 16.7 0 rep 
2 4 0.0 2.4 rep 
2 4 16.7 2.4 rep 
2 5 0.0 10 rep 
2 5 16.7 10 rep 
2 6 0.0 1 rep 
2 6 16.7 1 rep 
2 7 0.0 25 rep 
2 7 16.7 25 rep 

Шаг 2: Укажите время для имитационных значений

simtimes <- sort(unique(c(simeventdfi$time, seq(0,10,1)))) 

Шаг 3: Функциональные содержащие дифференциальные уравнения для сумм в отсеков (А)

#THETAin is empty for this model 
    simthetai <- NULL 

DES <- function(T, A, THETAin) 
    { 

    RATE <- A[3] #Dose rate (time dependent) 
    CL <- A[4]   #Time dependent       
    V1 <- A[5]   #Time dependent 
    Q <- A[6]   #Time dependent 
    V2 <- A[7]   #Time dependent 

    dA1 <- RATE -Q/V1*A[1] +Q/V2*A[2] -CL/V1*A[1] #Central compartment 
    dA2 <- Q/V1*A[1] - Q/V2*A[2]  #Peripheral compartment 

    RATE <- 0 #Set rate to zero so doesn't change unless event 
    dCL <- 0 
    dV1 <- 0 
    dQ <- 0 
    dV2 <- 0 
    list(c(dA1,dA2,RATE,dCL,dV1,dQ,dV2)) #List of derivatives 
    } 

Шаг 4: Поскольку я смог установить код функции для решения только для одного объекта, то я должен подмножить один объект ID из приведенного выше simeventdfi. Однако мне нужна помощь в том, как применять решатель дифференциальных уравнений для каждого идентификатора объекта, используя ddply. На данный момент я подмножу simeventdfi выше для одного субъекта, чтобы продемонстрировать, как работает эта функция.

simeventdfi <- subset(simeventdfi,ID==1) 

Установить начальные значения - отсеки и зависящие от времени параметры

A_0i <- c("A1"=0,"A2"=0, 
     "Rate"=simeventdfi$value[1], 
     "CL"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==4 & simeventdfi$time==0], 
     "V1"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==5 & simeventdfi$time==0], 
     "Q"= simeventdfi$value[simeventdfi$var==6 & simeventdfi$time==0], 
     "V2"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==7 & simeventdfi$time==0]) 
    print(A_0i) 

Шаг 5: Выполнить дифференциальное уравнение решатель и получить результаты в dataframe

simdatadfi <- as.data.frame(ode(A_0i, simtimes, DES, simthetai, events=list(data=simeventdfi), method="lsoda")) 

Она работает нормально с одного предмета только. Мне нужна помощь в том, как применять решатель дифференциального уравнения на шаге 5 для каждого объекта в simeventdfi.

Answer 1

Чтобы применить дифференциальное уравнение решатель к каждому предмету:

Первое: записи шаг 4 в виде функции:

simulate.conc <- function(simeventdfi) { 

     #Initial values - compartments and time-dependent parameters 
     A_0i <- c("A1"=0,"A2"=0, 
     "Rate"=simeventdfi$value[1], 
     "CL"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==4 & simeventdfi$time==0], 
     "V1"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==5 & simeventdfi$time==0], 
     "Q"= simeventdfi$value[simeventdfi$var==6 & simeventdfi$time==0], 
     "V2"=simeventdfi$value[simeventdfi$var==7 & simeventdfi$time==0]) 

    #Run differential equation solver 
    simdata <- ode(A_0i, simtimes, DES, simthetai, events=list(data=simeventdfi), method="lsoda") 

#Process the simulated output 
    simdata <- as.data.frame(simdata) 

    #Concentration in the central compartment 
    simdata$conc <- simdata$A1/simdata$V1 #Amount to concentration 

    #remove any duplicated datapoints 
    simdata <- simdata[!duplicated(simdata), ] 
} 

Во-вторых: применить функцию на каждом ID в simeventdfi с использованием ddply

library(plyr) 
simdata_DES <- ddply(simeventdfi, .(ID), simulate.conc) 

Легко!

Answer 2

Вы можете использовать dplyr. Просто используйте group_by(ID) для применения дифференциального уравнения для каждого объекта. По-видимому ode не нравится формат данных dplyr, поэтому вам нужно использовать data.frame(.) вместо . в вызове do.

require(dplyr) 
simeventdfi %>% 
    group_by(ID) %>% 
    do(
    ode(A_0i, 
     simtimes, 
     DES, 
     simthetai, 
     events=list(data=data.frame(.)), 
     method="lsoda") %>% 
     data.frame 
) %>% 
    data.frame