葡萄糖和胰岛素浓度模拟系统及记录介质技术方案

本发明专利技术提供了一种模拟系统，该系统可使用数理模型在计算机上对机体内的血糖值和胰岛素浓度的变动进行模拟，这一数理模型由易与机体构成要素相对应的模块构成。其特征在于：以数理模型来记述对与葡萄糖的吸收、蓄积、代谢和胰岛素的分泌、输送、作用相关的机体器官功能，然后使用计算机模拟机体内葡萄糖和胰岛素浓度的时序序列变化；其中，数理模型的构成要素为与胰脏、肝脏、胰岛素动态、末梢组织相关的模块，并将各模块结合起来进行反馈性控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟系统，使用计算机对机体中的物质浓度，特别是血糖值和血中胰岛素浓度进行模拟，还涉及一种记录着可使计算机以该系统工作的计算机程序的记录介质。
技术介绍
从医学角度上说，机体中的物质浓度特别是血糖值和血中胰岛素可用于糖尿病的诊断。一直以来尝试使用数理模型表示这些物质浓度。这里所用的模型可列举出例如Bergman的最小模型(参考Bergman et al.，American Journal of Physiology，vol.236(6)，p.E-667-77(1979)和Bergman et al.，Journal of ClinicalInvestigation，vol.68(6)，p.1456-67(1981))。该最小模型以血糖值、血浆胰岛素浓度和末梢组织中胰岛素作用点中的胰岛素作用量即远程胰岛素为变量。其中当以时刻t时的血糖值为G(t)，以血浆胰岛素浓度为I(t)，以远程胰岛素为X(t)时，将G(t)、I(t)、X(t)分别对时间的微分作为左边，用如下所述的微分方程式表示dG(t)/dt＝-p1(G(t)-Gb)-X(t)G(t)dX(t)/dt＝-p2X(t)+p3(I(t)-Ib)dI(t)/dt＝-n(I(t)-Ib)+γ(G(t)-h)其中，G(t)＞h＝-n(I(t)-Ib)+γ(G(t)-h)其中，G(t)≤h这里，方程式中的各参数为p1非胰岛素依赖性的葡萄糖代谢速度Gb血糖值基值p2胰岛素作用点处胰岛素摄取能力p3与胰岛素依赖性葡萄糖代谢相对应的胰岛素消耗率 Ib胰岛素浓度基值n单位时间内的胰岛素消耗量γ与葡萄糖值刺激相应的胰岛素分泌敏感度h开始分泌胰岛素时的血糖值阈值上述参数可随个体的不同，设定为与该个体相应的数值。在机体中，在血糖刺激下分泌胰岛素的胰脏、随着胰岛素浓度和血糖值的变化而从血液中吸收葡萄糖或向血液中释放葡萄糖的肝脏、向末梢组织分配胰岛素的循环动态系统以及在胰岛素作用下进行葡萄糖代谢的末梢组织共计四个部分，在相互作用下控制着机体内血糖值的高低。另一方面，在上述最小模型中模型的构成要素是无法与上述机体的四个部分相对应的抽象要素，难以将机体内血糖值的变化和胰岛素浓度变动进行模拟的结果与4个部分相联系。此外，其他再现血糖值的方法有例如对糖尿病患者血糖值进行预测的方法(例如参考日本专利申请公开11-296598)。根据该方法可以预测血糖值，但无法知道与控制血糖相关的器官的状态。
技术实现思路
本专利技术定义的范围是由下述权利要求决定，但不仅限于下述专利技术概述内容。在考虑到上述情况的前提下，本专利技术的课题在于，即提供一种模拟系统，该系统使用由能够容易地将机体内血糖值、胰岛素浓度变动与机体构成要素相对应的模块构成的数理模型、在计算机上进行模拟。本专利技术第一方面所涉及的模拟系统包括可表示与葡萄糖的吸收、蓄积、代谢和胰岛素的分泌、输送、作用相关的机体器官功能的数理模型；其中，上述数理模型分别包括与胰脏、肝脏、胰岛素动态和末梢组织相关的模块，而且各模块为可进行数据传递的结合。本专利技术第二方面所涉及的机体内葡萄糖和胰岛素浓度时序变动的模拟系统包括具有多个分别与胰脏、肝脏、胰岛素动态及末梢组织相关、可进行数据传递的结合的模块，表示与葡萄糖吸收、蓄积、代谢和胰岛素分泌、运输、作用相关的机体器官功能的数理模型；以及通过运行上述数理模型，对上述机体器官活动进行模拟、并逐级计算出机体内葡萄糖和胰岛素浓度的计算装置。本专利技术第三方面涉及一种计算机可读记录介质，该记录介质中记录有以使计算机作为对机体内葡萄糖和胰岛素浓度的时序变化进行模拟的系统发挥功能的计算机程序；其中上述计算机程序包括在上述计算机中，运行表示与葡萄糖吸收、蓄积、代谢和胰岛素分泌、输送、作用相关的机体器官功能的数理模型的步骤；其中，上述数理模型具有分别与胰脏、肝脏、胰岛素动态和末梢组织相关的模块，各模块可进行数据传递的结合。本专利技术第四方面涉及一种计算机可读记录介质，该记录介质中记录有以使计算机作为对机体内葡萄糖和胰岛素浓度的时序变化进行模拟的系统发挥功能的计算机程序，其中，上述计算机程序包括通过驱动具有多个与胰脏、肝脏、胰岛素动态和末梢组织的相关、可进行数据传递的结合的模块的表示与葡萄糖吸收、蓄积、代谢和胰岛素分泌、输送、作用相关的机体器官功能的数理模型，对上述机体器官活动进行模拟、并逐级计算出机体内葡萄糖和胰岛素浓度的计算装置。附图说明图1是表示关于本实施方式的模拟系统硬件的构成的框图；图2是表示关于本实施方式模型的全部构成的功能的框线图；图3是表示图2所示的胰脏模型构成的框线图；图4是表示图2所示的肝脏模型构成的框线图；图5是表示图2所示的胰岛素动态模型构成的框线图；图6是表示图2所示的末梢组织模型构成的框线图；图7是本专利技术实施方式中作为输入数据的葡萄糖吸收速度的一个例图；图8是本专利技术实施方式中再现的血糖值的一个例图；图9是本专利技术实施方式中再现的末梢组织胰岛素浓度值的一个例图；图10是本专利技术实施方式中再现的血中胰岛素浓度值的一个例图；图11是血糖值的临床实测值的一个例图。具体实施例方式以下以附图为基础对本专利技术的实施方式作以说明。图1是关于本实施方式的模拟系统硬件构成的框图。本实施方式所涉及的模拟系统100由计算机10a构成，计算机10a主要由主机110、显示器120和输入设备130构成。主体110主要由CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盘110d、读取设备110e和输入、输出接口110f、界面通信接口110g和图像输出接口110h构成，CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盘110d、读出设备110e和输入、输出接口110f和图像输出接口110h通过总线110i连接在一起可以进行数据通讯。CPU110a可执行记录在ROM110b中的计算机程序和被加载到RAM110c中的计算机程序。然后通过CPU110a执行如后所述的应用程序140a，实现后述各功能模块，即计算机100a作为模拟系统100发挥功能。ROM110b由掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM等构成，记录在CPU110a上执行的计算机程序和所用数据等。RAM110c由SRAM或DRAM等构成。RAM110c用于读取记录于ROM110b和硬盘110d上的计算机程序。而且，在执行这些计算机程序的同时，作为CPU110a的工作领域使用。硬盘110d中安装了操作系统和应用程序等由CPU110a处理的各种计算机程序，以及该计算机程序运行时所需数据。后述应用程序140a也安装在硬盘110d上。读出设备110c由软盘驱动器、CD-ROM驱动器或DVD-ROM驱动器等构成，能够读取记录于便携式记录介质140上的计算机程序或数据。在便携式记录介质140中，储存有可使计算机作为本专利技术所述模拟系统进行工作的应用程序140a，计算机100a从该便携式记录介质140读取本专利技术所述的应用程序140a，该应用程序140a即可安装于硬盘110d中。此外，上述应用程序140a，不仅可由便携式记录介质140提供，也可由通过电子通信线路(无论有线、无线)连接的可与计算机100a进行通信的外部机器提供。例如，上述应用程序140a也可以储存于互联网上的任何一个服务器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对机体内葡萄糖和胰岛素浓度时序系列变化进行模拟的系统，包括：表示与葡萄糖的吸收、蓄积、代谢和胰岛素的分泌、输送、作用相关的机体器官功能的数理模型；其中，上述数理模型具有分别与胰脏、肝脏、胰岛素动态和末梢组织相关的模块，且 各模块之间被结合使得可进行数据传递。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高地泰浩，齐藤太计雄，内藤泰宏，中岛弘，
申请(专利权)人：希森美康株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]