Wachstumskurvenanalyse

Wachstumskurvenanalyse ist ein Satz von Methoden zur Modellierung und Interpretation von Wachstumslaufbahnen biologischer Systeme, etwa von Individuen, Populationen oder Zellgruppen. Aus longitudinal erhobenen Messungen von Größe, Gewicht oder Volumen wird eine Wachstumskurve angepasst, um zugrunde liegende Dynamiken und Unterschiede zwischen Beobachtungen zu quantifizieren.

Gängige Modelle sind logistische Modelle, Gompertz, von Bertalanffy und das Richards-Modell. Sie liefern Parameter wie die Tragfähigkeit (K), die maximale Wachstumsrate, den Inflektionspunkt und ggf. Formparameter. Die Modelle unterscheiden sich in der Flexibilität ihrer Kurvenform und ihrer Interpretationen.

Daten und Vorgehen: Es werden longitudinale Messungen benötigt. Die Parameterschätzung erfolgt typischerweise durch nichtlineare Regression oder durch nichtlineare gemischte Effekte-Modelle (NLME), mithilfe von Maximum-Likelihood- oder Bayesian-Verfahren. Die Güte des Fits wird mit Residuen, AIC/BIC, Kreuzvalidierung bewertet. Bei individuellen und Gruppenvergleichen kommen hierarchische Modelle zum Einsatz.

Anwendungen: In der Kinderheilkunde dient die Analyse von Wachstumskurven der Überwachung der Kindesentwicklung und der Beurteilung von Interventionen. In der Ökologie und Biologie wird das Dynamikverhalten von Populationen untersucht; in der Pharmakometrie oder Onkologie werden Tumorwachstum oder Biomarker-Verläufe modelliert.

Einschränkungen: Ergebnisse hängen stark vom Modell, der Datenqualität und der Heterogenität der Population ab. Modellwahl, Messfehler, fehlende Daten und Überanpassung können die Interpretation beeinflussen. Vor der Anwendung ist eine sorgfältige Modelldiagnose und ggf. Validierung erforderlich.