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糖尿病因胰岛素分泌不足或作用低下而发生,长期高血糖常致眼、肾、心和血管系统受损,是人类健康的三大杀手之一。糖尿病诊断主要根据血糖测定、尿糖测定、葡萄糖耐量试验、胰岛素与胰岛素原测定和C-肽测定。而胰岛素治疗是糖尿病治疗中颇受欢迎的治疗方式。制定个性化的胰岛素治疗优化方案是一个非常重要、繁琐和困难的任务。建立糖尿病人精确的、个性化的血糖—胰岛素模型,是制定个性化的胰岛素治疗优化方案的基础和前提。目前临床上一般是根据同步葡萄糖耐量试验和胰岛素释放试验来对糖尿病进行联合诊断和分型,但是这只能得到一个定性的结果,不足以建立病人的血糖—胰岛素模型,刻画血糖—胰岛素相互作用的演化规律。如何建立糖尿病人精确、个性化血糖—胰岛素模型则是一个重要的问题。本研究的主要目的是根据同步胰岛素释放试验和糖耐量试验的数据,利用非线性动态优化,对不等时的5组数据进行参数估计,对三个重要指标—胰腺功能因子α、依赖于胰岛素的血糖利用率β和胰岛素清除率di进行量化,建立2型糖尿病病人的血糖—胰岛素模型。 目的: 根据同步胰岛素释放试验和糖耐量试验的数据,利用非线性动态优化,对不等时的5组数据进行参数估计,对三个重要指标—胰腺功能因子α、依赖于胰岛素的血糖利用率β和胰岛素清除率di进行量化,建立2型糖尿病病人的血糖—胰岛素模型。 方法: 1.传统同步胰岛素释放试验和糖耐量试验 对糖尿病人和健康人采用同步口服糖耐量试验和胰岛素释放试验,得到其空腹、30分钟、60分钟、120分钟和180分钟等时刻的血糖、胰岛素浓度,采集数据,为建模做好准备。 2.动态优化的2型糖尿病人血糖—胰岛素模型的参数估计与模型的建立 利用非线性动态优化,通过动态优化软件—通用代数建模系统General Alge-braic Modeling System(GAMS),根据上述同步胰岛素释放试验和糖耐量试验的不等时数据,对糖尿病人和健康人的血糖—胰岛素模型进行参数估计,得到三个量化的指标,进行统计分析,建立其血糖—胰岛素模型,为制定糖尿病人个性化的胰岛素治疗方案奠定基础。 结果: 1.传统同步胰岛素释放试验和糖耐量试验的糖尿病诊断结果和分型 根据上述数据和糖尿病诊断标准,发现26例病人中有T2DM16人,正常10人。 2.动态优化的糖尿病人血糖—胰岛素模型的参数估计与模型的建立 利用非线性动态优化,对胰腺功能因子α、依赖于胰岛素的血糖利用率β和胰岛素清除率di进行估计,得到三个量化指标,建立病人的血糖—胰岛素模型。并与上述两个同步试验的诊断结果和分型进行对比,二者吻合。 结论: (1)成功对人类血糖—胰岛素模型中的三个重要参数—胰腺功能因子α、依赖于胰岛素的血糖利用率β和胰岛素清除率di进行了估计; (2)根据估计的参数对病人进行了糖尿病诊断和分型,与传统的同步胰岛素释放试验和糖耐量试验检测结果吻合,表明了本文方法的正确性和有效性; (3)参数估计的结果对于量化病人的患病程度有重要意义,并对制定糖尿病人胰岛素治疗的优化方案奠定了基础。