人体葡萄糖胰岛素系统的简易预测建模框架
摘要：建立了一个新的、简单且可解释的数学模型，用于估计和预测与人类葡萄糖胰岛素系统相关的生理学。通过构建一个简单而灵活的模型类，并具有可解释的参数，该通用模型可以专门用于不同的情景，如2型糖尿病（T2DM）和重症监护病房（ICU），适当的模型函数选择用于描述营养摄入和葡萄糖去除的差异化模型。在这两种情况下，可用数据稀少且收集在临床环境中，这是限制我们选择简单形式的主要因素。 该模型采用线性随机微分方程（SDE）的形式来描述BG水平的演化。模型包括一个量化通过人体调节系统从血液中去除葡萄糖的项，以及表示营养和外部输送胰岛素效果的另外两个项。随机波动包含了由简单模型形式所需的模型误差，并可灵活地纳入数据。模型参数必须以个体化方式学习，导致个性化模型。我们展示了在T2DM和ICU环境中针对个体患者参数估计和未来BG水平预测的实验结果。所得模型可以预测BG水平作为期望值，并伴随着一个反映预测不确定性的区间。这样的预测具有作为对模型缺陷和噪声数据稳健的控制系统的一部分的潜力。最后，将该模型的预测能力与针对T2DM和ICU背景明确构建的两个不同模型进行了比较。
作者：M. Sirlanci, M. E. Levine, C.C. Low Wang, D. J. Albers, A. M. Stuart
论文ID：1910.14193
分类：Quantitative Methods
分类简称：q-bio.QM
提交时间：2022-09-22