مدل‌سازی سیستم دوتاخیری گلوکز-انسولین بر اساس اندازه‌گیری با سیستم غیرتهاجمی پیوسته

Abstract

در دهه‌های اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازه‌گیری قند­ خون، مدل‌سازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند­ خون از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده­ است. از آن‌جا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمی‌کند، سلول‌ها گلوکز را جذب نمی‌کنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش می‌یابد. برای کنترل قند­ خون، باید انسولین به­صورت زیرپوستی و در شرایط پیچیده‌ی کنترل شده‌ی محیطی، به بدن تزریق شود. اگر سطح انسولین از محدوده‌ی فیزیولوژیکی طبیعی بالاتر رود، احتمال مرگ وجود دارد. درمان‌های مختلفی برای بیماری دیابت وجود دارد، که درمان اصلی آن انسولین-درمانی است. پایش سطح قند­ خون بیمار به­طور پیوسته در طول شبانه‌روز، راه­کار درمانی بسیار مناسبی است از جهت آن‌که با کم‌ترین میزان تزریق انسولین در زمان‌های مورد نیاز، مقدار قند­ خون بیمار را در محدوده­ی ایمن تحت کنترل قرار می­دهد. این امر از هایپرگلاسمی (مقدار قند­ خون بیش‌تر از 120mg/dl ) و هیپوگلاسمی (مقدار قند ­خون کم‌تر از mg/dl 65) بیمار جلوگیری می­کند. برای دست‌یابی به این هدف، یک مدل دوتاخیری موجود، به منظور مدل­سازی تغییرات سطح قند خون به طور پیوسته در طول شبانه­روز، توسعه داده شده است. برخی از پارامترهای این مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت دست‌یابی به بیش‌ترین تطبیق بین دینامیک حاصل از مدل با دیتاهای اخذ شده در این مطالعه، تخمین زده شده­اند. در نتیجه، مدل توسعه داده شده در این پژوهش، قادر است دینامیک قند­ خون را به­طور پیوسته در طول شبانه­روز به دست آورد و به تبع آن، دینامیک انسولین مورد نیاز جهت تزریق به بیمار برای تحت کنترل قرار دادن میزان قند­ خون در محدوده­ی مجاز را پیش­بینی کند. بنابراین، این سیستم کنترلی قادر است از هیپوگلاسمی و هایپرگلاسمی شدن بیمار جلوگیری کند.