Physiological reconstruction of blood glucose level using CGMS-signals only

Abstract

Pacient s diabetem musí pravidelně sledovat hladinu glukózy v krvi. Odběr vzorku krve je bolestivý a nepříjemný zážitek. Alternativně pacient měří hladinu glukózy v intersticiální tekutině pomocí senzoru instalovaného v podkožní tkáni. Poté model dynamiky glukózy vypočítá hladinu glukózy v krvi ze senzorem naměřené, tj. hladiny glukózy v intersticiální tekutině podkožní tkáně. Hladina glukózy v intersticiální tekutině se může výrazně lišit od hladiny glukózy v krvi. Senzor je buď kalibrován z výroby, nebo pacient kalibruje senzor pravidelně odebíráním vzorků krve, když jsou hladiny glukózy v obou kompartmentech stabilní. V obou případech je životnost senzoru omezena na 14 dní. Toto je současný stav techniky. S fyziologickým modelem bychom rádi prodloužili životnost senzoru pomocí adaptivního přístupu, aniž bychom potřebovali další vzorek krve. Prodloužení životnosti senzoru a zároveň snížení souvisejícího nepohodlí by výrazně zlepšilo kvalitu života pacienta. Ukazujeme, že je možné určit personalizované parametry modelu pouze z více signálů CGMS pomocí experimentu na zvířatech s hyperglykemickou svorkou. Experimentátor injektoval samostatné bolusy glukózy a inzulínu, aby spustil rychlé změny, na kterých jsme hodnotili schopnost reagovat na nestabilní hladiny glukózy v různých kompartmentech. S navrhovaným modelem mělo 70 %, 80 % a 95 % vypočítaných hladin glukózy v krvi relativní chybu menší nebo rovnou 21,9 %, 32,5 % a 43,6 %. Bez modelu se přesnost hladiny glukózy v krvi odhadované senzorem snížila na 39,4 %, 49,9 % a 99,0 % relativních chyb. To potvrzuje proveditelnost navržené metody.