Online Simulation of a Diabetic-Patient Metabolism and a Realistic Meal Composition

Abstract

There are in-silico models to aid both research and treatment of patients with diabetes. In general, these models consider insulin and carbohydrate content of the ingested food only. By considering complete meal composition, i.e., carbohydrates, protein, fat and fiber, we can substantially improve the metabolic simulation to obtain considerably more precise metabolic responses to meal, drugs and physical activity. To do so, we integrated the SmartCGMS framework for glucose level monitoring and control with the state-of-the-art Sirael virtual metabolic machine, which is capable of simulatingmetabolic responses to a realistic meal composition. Specifically, we adapted the capability of building SmartCGMS for low- power devices to produce a WebAssembly instead of targeting alow-power device. At diabetes.zcu.cz, there is a live demonstration of our work, which can execute online, in a web browser. It demonstrates, how a web browser brings the simulation to patients for education, to improve their outcomes by increasing their motivation via learning. In the wider context, he presented work extends research options for both biomedical engineers, physicians and health care professionals, which educate patients.

berou v úvahu pouze obsah inzulínu a sacharidů v přijaté potravě. Zohledněním kompletního složení jídla, tj. sacharidů, bílkovin, tuků a vlákniny, můžeme podstatně vylepšit metabolickou simulaci a dosáhnout tak podstatně přesnějších metabolických reakcí na jídlo, léky a fyzickou aktivitu. Za tímto účelem jsme integrovali rámec SmartCGMS pro monitorování a kontrolu hladiny glukózy s nejmodernějším virtuálním metabolickým strojem Sirael, který je schopen simulovat metabolické reakce na realistické složení jídla. Konkrétně jsme adaptovali schopnost sestavovat SmartCGMS pro zařízení s nízkou spotřebou energie tak, abychom vytvořili WebAssembly namísto cílení na zařízení s nízkou spotřebou energie. Na diabetes.zcu.cz je k dispozici živá demonstrace naší práce, kterou lze spustit online ve webovém prohlížeči. Ukazuje, jak webový prohlížeč přináší simulaci pacientům pro vzdělávání, aby se zlepšily jejich výsledky zvýšením jejich motivace prostřednictvím učení. V širším kontextu prezentovaná práce rozšiřuje možnosti výzkumu pro biomedicínské inženýry, lékaře i zdravotnické pracovníky, kteří vzdělávají pacienty.