專利名稱：葡萄糖和胰島素濃度模擬系統(tǒng)及記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬系統(tǒng)，使用計算機對機體中的物質(zhì)濃度，特別是血糖值和血中胰島素濃度進行模擬，還涉及一種記錄著可使計算機以該系統(tǒng)工作的計算機程序的記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
從醫(yī)學(xué)角度上說，機體中的物質(zhì)濃度特別是血糖值和血中胰島素可用于糖尿病的診斷。一直以來嘗試使用數(shù)理模型表示這些物質(zhì)濃度。
這里所用的模型可列舉出例如Bergman的最小模型(參考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))。該最小模型以血糖值、血漿胰島素濃度和末梢組織中胰島素作用點中的胰島素作用量即遠程胰島素為變量。其中當(dāng)以時刻t時的血糖值為G(t)，以血漿胰島素濃度為I(t)，以遠程胰島素為X(t)時，將G(t)、I(t)、X(t)分別對時間的微分作為左邊，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這里，方程式中的各參數(shù)為p1非胰島素依賴性的葡萄糖代謝速度Gb血糖值基值p2胰島素作用點處胰島素攝取能力p3與胰島素依賴性葡萄糖代謝相對應(yīng)的胰島素消耗率
Ib胰島素濃度基值n單位時間內(nèi)的胰島素消耗量γ與葡萄糖值刺激相應(yīng)的胰島素分泌敏感度h開始分泌胰島素時的血糖值閾值上述參數(shù)可隨個體的不同，設(shè)定為與該個體相應(yīng)的數(shù)值。
在機體中，在血糖刺激下分泌胰島素的胰臟、隨著胰島素濃度和血糖值的變化而從血液中吸收葡萄糖或向血液中釋放葡萄糖的肝臟、向末梢組織分配胰島素的循環(huán)動態(tài)系統(tǒng)以及在胰島素作用下進行葡萄糖代謝的末梢組織共計四個部分，在相互作用下控制著機體內(nèi)血糖值的高低。另一方面，在上述最小模型中模型的構(gòu)成要素是無法與上述機體的四個部分相對應(yīng)的抽象要素，難以將機體內(nèi)血糖值的變化和胰島素濃度變動進行模擬的結(jié)果與4個部分相聯(lián)系。
此外，其他再現(xiàn)血糖值的方法有例如對糖尿病患者血糖值進行預(yù)測的方法(例如參考日本專利申請公開11-296598)。根據(jù)該方法可以預(yù)測血糖值，但無法知道與控制血糖相關(guān)的器官的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明定義的范圍是由下述權(quán)利要求決定，但不僅限于下述發(fā)明概述內(nèi)容。
在考慮到上述情況的前提下，本發(fā)明的課題在于，即提供一種模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用由能夠容易地將機體內(nèi)血糖值、胰島素濃度變動與機體構(gòu)成要素相對應(yīng)的模塊構(gòu)成的數(shù)理模型、在計算機上進行模擬。
本發(fā)明第一方面所涉及的模擬系統(tǒng)包括可表示與葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型；其中，上述數(shù)理模型分別包括與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)的模塊，而且各模塊為可進行數(shù)據(jù)傳遞的結(jié)合。
本發(fā)明第二方面所涉及的機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度時序變動的模擬系統(tǒng)包括具有多個分別與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)及末梢組織相關(guān)、可進行數(shù)據(jù)傳遞的結(jié)合的模塊，表示與葡萄糖吸收、蓄積、代謝和胰島素分泌、運輸、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型；以及通過運行上述數(shù)理模型，對上述機體器官活動進行模擬、并逐級計算出機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的計算裝置。
本發(fā)明第三方面涉及一種計算機可讀記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)中記錄有以使計算機作為對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的時序變化進行模擬的系統(tǒng)發(fā)揮功能的計算機程序；其中上述計算機程序包括在上述計算機中，運行表示與葡萄糖吸收、蓄積、代謝和胰島素分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型的步驟；其中，上述數(shù)理模型具有分別與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)的模塊，各模塊可進行數(shù)據(jù)傳遞的結(jié)合。
本發(fā)明第四方面涉及一種計算機可讀記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)中記錄有以使計算機作為對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的時序變化進行模擬的系統(tǒng)發(fā)揮功能的計算機程序，其中，上述計算機程序包括通過驅(qū)動具有多個與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織的相關(guān)、可進行數(shù)據(jù)傳遞的結(jié)合的模塊的表示與葡萄糖吸收、蓄積、代謝和胰島素分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型，對上述機體器官活動進行模擬、并逐級計算出機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的計算裝置。


圖1是表示關(guān)于本實施方式的模擬系統(tǒng)硬件的構(gòu)成的框圖；圖2是表示關(guān)于本實施方式模型的全部構(gòu)成的功能的框線圖；圖3是表示圖2所示的胰臟模型構(gòu)成的框線圖；圖4是表示圖2所示的肝臟模型構(gòu)成的框線圖；圖5是表示圖2所示的胰島素動態(tài)模型構(gòu)成的框線圖；圖6是表示圖2所示的末梢組織模型構(gòu)成的框線圖；圖7是本發(fā)明實施方式中作為輸入數(shù)據(jù)的葡萄糖吸收速度的一個例圖；圖8是本發(fā)明實施方式中再現(xiàn)的血糖值的一個例圖；圖9是本發(fā)明實施方式中再現(xiàn)的末梢組織胰島素濃度值的一個例圖；圖10是本發(fā)明實施方式中再現(xiàn)的血中胰島素濃度值的一個例圖；圖11是血糖值的臨床實測值的一個例圖。
具體實施例方式
以下以附圖為基礎(chǔ)對本發(fā)明的實施方式作以說明。
圖1是關(guān)于本實施方式的模擬系統(tǒng)硬件構(gòu)成的框圖。本實施方式所涉及的模擬系統(tǒng)100由計算機10a構(gòu)成，計算機10a主要由主機110、顯示器120和輸入設(shè)備130構(gòu)成。主體110主要由CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盤110d、讀取設(shè)備110e和輸入、輸出接口110f、界面通信接口110g和圖像輸出接口110h構(gòu)成，CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盤110d、讀出設(shè)備110e和輸入、輸出接口110f和圖像輸出接口110h通過總線110i連接在一起可以進行數(shù)據(jù)通訊。
CPU110a可執(zhí)行記錄在ROM110b中的計算機程序和被加載到RAM110c中的計算機程序。然后通過CPU110a執(zhí)行如后所述的應(yīng)用程序140a，實現(xiàn)后述各功能模塊，即計算機100a作為模擬系統(tǒng)100發(fā)揮功能。
ROM110b由掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM等構(gòu)成，記錄在CPU110a上執(zhí)行的計算機程序和所用數(shù)據(jù)等。
RAM110c由SRAM或DRAM等構(gòu)成。RAM110c用于讀取記錄于ROM110b和硬盤110d上的計算機程序。而且，在執(zhí)行這些計算機程序的同時，作為CPU110a的工作領(lǐng)域使用。
硬盤110d中安裝了操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等由CPU110a處理的各種計算機程序，以及該計算機程序運行時所需數(shù)據(jù)。后述應(yīng)用程序140a也安裝在硬盤110d上。
讀出設(shè)備110c由軟盤驅(qū)動器、CD-ROM驅(qū)動器或DVD-ROM驅(qū)動器等構(gòu)成，能夠讀取記錄于便攜式記錄介質(zhì)140上的計算機程序或數(shù)據(jù)。在便攜式記錄介質(zhì)140中，儲存有可使計算機作為本發(fā)明所述模擬系統(tǒng)進行工作的應(yīng)用程序140a，計算機100a從該便攜式記錄介質(zhì)140讀取本發(fā)明所述的應(yīng)用程序140a，該應(yīng)用程序140a即可安裝于硬盤110d中。
此外，上述應(yīng)用程序140a，不僅可由便攜式記錄介質(zhì)140提供，也可由通過電子通信線路(無論有線、無線)連接的可與計算機100a進行通信的外部機器提供。例如，上述應(yīng)用程序140a也可以儲存于互聯(lián)網(wǎng)上的任何一個服務(wù)器計算機的硬盤中，計算機100a訪問該服務(wù)器計算機，下載該計算機程序、將其安裝于硬盤110d中。
另外，在硬盤110d中，可以安裝例如美國微軟公司生產(chǎn)出售的Windows(注冊商標(biāo))等提供圖形用戶界面環(huán)境的操作系統(tǒng)。在下述說明中，介紹了關(guān)于本實施方式的應(yīng)用程序140a在該操作系統(tǒng)上的使用。
輸入、輸出接口110f由例如USB、IEEE1394、RS-232C等串行接口，SCSI、IDE、IEEE1284等并行接口和D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成的模擬接口等構(gòu)成。在輸入、輸出接口110f中，連接有由鍵盤和鼠標(biāo)構(gòu)成的輸入設(shè)備130，用戶通過使用該輸入設(shè)備130，可將數(shù)據(jù)輸入計算機100a。
圖像輸出接口110h與LCD或CRT等構(gòu)成的顯示器120連接，由顯示器120將由CPU110a提供的與圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的圖像信號輸出。顯示器120根據(jù)輸入的圖像信號顯示圖像(畫面)。
圖2是表示關(guān)于本實施方式的模擬系統(tǒng)示意性構(gòu)成的功能的框圖。如圖2所示，關(guān)于本發(fā)明的模擬系統(tǒng)中所用的機體模型由胰臟模塊1、肝臟模塊2、胰島素動態(tài)模塊3、末梢組織模塊4構(gòu)成，各構(gòu)成模塊分別有輸入和輸出數(shù)值。
胰臟模塊1以血中葡萄糖濃度6為輸入、胰島素分泌速度7為輸出。肝臟模塊2以血中葡萄糖濃度6和胰島素分泌速度7為輸入，實際葡萄糖釋放8和通過肝臟后胰島素9為輸出。胰島素動態(tài)模塊3以通過肝臟后胰島素9為輸入，末梢組織中胰島素濃度10為輸出。末梢組織模塊4以實際葡萄糖釋放8、由外部獲取的葡萄糖吸收5和末梢組織中胰島素濃度10為輸入，血中葡萄糖濃度6為輸出。葡萄糖吸收5為由外部獲得的數(shù)據(jù)，這一功能可由例如用戶通過輸入設(shè)備130將檢測數(shù)據(jù)等輸入來實現(xiàn)。另外，各功能模塊1～4則由CPU110a通過執(zhí)行計算機程序140a來實現(xiàn)。
以下對本實施例中的各個模塊進行詳細描述。胰臟模塊1的輸入、輸出關(guān)系用如下所示微分方程式1表示。另外，也可用與微分方程式1等價的圖3所示框線圖來表示。微分方程式1dY/dt＝-α{Y(t)-β(BG(t)-h)}(其中BG(t)＞h)＝-αY(t) (BG(t)＜h)dX/dt＝-M·X(t)+Y(t)SR(t)＝M·X(t)變量BG(t)血中葡萄糖濃度X(t)胰臟能夠分泌的胰島素總量Y(t)在葡萄糖刺激下新提供的胰島素供給速度SR(t)胰臟分泌胰島素的速度參數(shù)h能夠刺激胰島素供給的葡萄糖濃度閾值α葡萄糖刺激下的依從性β對葡萄糖刺激的敏感性M每單位濃度的分泌速度這里，作為圖2所示向胰臟模塊輸入的血中葡萄糖濃度6與BG(t)相對應(yīng)。作為圖2所示胰臟模塊的輸出的胰島素分泌速度7與SR(t)相對應(yīng)。
在圖3所示框線圖中，11為血中葡萄糖濃度(血糖值)BG，12為能夠刺激胰島素供給的葡萄糖濃度閾值II，13為對葡萄糖刺激的敏感性β，14為葡萄糖刺激下的依從性α，15為積分要素，16為在葡萄糖刺激下新提供的胰島素供給速度Y，17為積分要素，18為胰臟能夠分泌的胰島素總量X，19為每單位濃度的分泌速度M，20為胰臟分泌胰島素的速度SR。
肝臟模塊2的輸入、輸出關(guān)系如下述微分方程式2所示。另外，也可用與微分方程式2等價的圖4所示框線圖表示。微分方程式2RGout(t)＝P1(Gb-BG(t))-P2·SR(t)·BG(t)+Goff(其中，BG(t)＜Gb)＝-P2·SR(t)·BG(t)+Goff(除上述條件外)SRpost(t)＝K·SR(t)變量BG(t)血中葡萄糖濃度SR(t)胰臟分泌胰島素的速度RGout(t)肝臟分泌的實際葡萄糖SRpost(t)通過肝臟后的胰島素參數(shù)Gb葡萄糖濃度基值P1Gb以下的葡萄糖刺激下的葡萄糖產(chǎn)生速度P2每單位胰島素、單位葡萄糖的肝臟攝取糖的速度K肝臟中胰島素攝取率Goff對應(yīng)于基礎(chǔ)代謝的葡萄糖釋放速度這里，作為圖2所示向肝臟模塊的輸入的血中葡萄糖濃度6與BG(t)相對應(yīng)；胰島素分泌速度7與SR(t)相對應(yīng)。作為圖2所示肝臟模塊的輸出的實際葡萄糖釋放8與RGout(t)相對應(yīng)；通過肝臟后胰島素9與SRpost(t)相對應(yīng)。
在圖4所示框線圖中，21為血中葡萄糖濃度(血糖值)BG，22為胰臟中胰島素分泌速度SR，23為葡萄糖濃度基值Gb，24為Gb以下的葡萄糖刺激下的葡萄糖產(chǎn)生速度P1，25為每單位胰島素、單位葡萄糖的肝臟攝取糖的速度P2，26為肝臟中胰島素攝取率K，27為對應(yīng)于基礎(chǔ)代謝的葡萄糖釋放速度Goff，28為肝臟釋放的實際葡萄糖RGout，29為通過肝臟后的胰島素SRpost。
胰島素動態(tài)模塊3的輸入、輸出關(guān)系如下述微分方程式3所示。
另外，也可用與微分方程式3等價的圖5所示框線圖表示。微分方程式3dI1(t)/dt＝-A3I1(t)+A5I2(t)+A4I3(t)+SRpost(t)dI2(t)/dt＝A6I1(t)-A5I2(t)dI3(t)/dt＝A2I1(t)-A1I3(t)變量SRpost(t)通過肝臟后的胰島素I1(t)血中胰島素濃度I2(t)非胰島素依賴組織中的胰島素濃度I3(t)末梢組織中的胰島素濃度參數(shù)A1末梢組織中胰島素消失速度A2胰島素向末梢組織中的分配率A3通過肝臟后的胰島素分配速度A4通過末梢組織后的胰島素流出速度A5非胰島素依賴組織中的胰島素消失速度A6胰島素向非胰島素依賴組織中的分配率這里，作為圖2所示向胰島素動態(tài)模塊的輸入的通過肝臟后的胰島素9與SRpost(t)相對應(yīng)。作為圖2所示胰島素動態(tài)模塊的輸出的末梢組織中的胰島素濃度10與I3(t)相對應(yīng)。
在圖5所示框線圖中，31為通過肝臟后的胰島素SRpost(t)，32為積分要素，33為通過肝臟后的胰島素分配速度A3，34和35為血中胰島素濃度I1，36為胰島素向末梢組織中的分配率A2，37為積分要素，38和39為末梢組織中的胰島素濃度I3，40為末梢組織中胰島素消失速度A1，41為通過末梢組織后的胰島素流出速度A4，42為胰島素向非胰島素依賴組織中的分配率A6，43為積分要素，44為非胰島素依賴組織中的胰島素濃度I2，45為非胰島素依賴組織中的胰島素消失速度A5。
末梢組織模塊4的輸入、輸出關(guān)系如下述微分方程式4所示。另外，也可用與微分方程式4等價的圖6所示框線圖表示。微分方程式4dBG(t)/dt＝-K1·BG(t)-K2·I3(t)·BG(t)+RG(t)+RGout(t)變量BG(t)血中葡萄糖濃度RG(t)從消化道中吸收的葡萄糖RGout(t)從肝臟得到的實際葡萄糖I3(t)末梢組織中的胰島素濃度參數(shù)K1末梢組織中非胰島素依賴性葡萄糖消耗速度K2末梢組織中胰島素依賴性葡萄糖消耗速度這里，作為圖2所示向末梢組織模塊的輸入的末梢組織中的胰島素濃度10與I3(t)相對應(yīng)，從肝臟得到的實際葡萄糖8與RGout(t)相對應(yīng)，從消化道中吸收的葡萄糖5與RG(t)相對應(yīng)。作為圖2所示末梢組織模塊的輸出的血中葡萄糖濃度6與BG(t)相對應(yīng)。
在圖6所示框線圖中，51為從肝臟得到的實際葡萄糖RGout，52為從消化道中吸收的葡萄糖RG，53為積分要素，54為末梢組織中非胰島素依賴性葡萄糖消耗速度K1，55為末梢組織中的胰島素濃度I4，56為末梢組織中胰島素依賴性葡萄糖消耗速度K2，57為血中葡萄糖濃度BG。
構(gòu)成本系統(tǒng)的各模塊間的輸入、輸出如圖2所示，為使得各模塊相互間以數(shù)據(jù)可以傳遞而連接，根據(jù)公式用從消化道吸收的葡萄糖5來計算血糖值和胰島素濃度的時序變化，從而進行模擬。這樣，逐級計算得到的血糖值和胰島素濃度可以在顯示器120來表示。因此，用戶可以如上所述方便地對上述機體器官的模擬結(jié)果進行確認。另外，本系統(tǒng)亦可用于作為糖尿病診療輔助系統(tǒng)之類的醫(yī)療系統(tǒng)中的機體功能模擬系統(tǒng)。在這種情況下，計算得到的血糖值和胰島素濃度的時序變化可以在醫(yī)療系統(tǒng)中的其他構(gòu)成要素間傳遞，進而得到例如糖尿病診療的輔助信息等。基于本系統(tǒng)計算得到的血糖值、胰島素濃度還可獲得可信度高的醫(yī)療信息。
本系統(tǒng)微分方程式的計算中，例如，可以使用E·Ce11(慶應(yīng)義塾大學(xué)公開軟件)或MatLab(MathWorks公司產(chǎn)品)。此外，也可使用其他計算系統(tǒng)。
下面是使用本系統(tǒng)對血糖值和胰島素濃度的時序系列變化進行模擬的示例。此時，作為各模塊參數(shù)的一個示例，采用表1所示數(shù)值。

另外，在使用微分方程式進行計算時，作為變量的初始值的一個示例，采用表2的值。

另外，從消化道中吸收葡萄糖的速度使用了如圖7所示的數(shù)值。
在上述條件下進行模擬的結(jié)果血糖值6的時序系列變動如圖8所示，末梢組織中胰島素濃度10的時序系列變動如圖9所示，血中胰島素濃度35即I3(t)34的時序系列變動如圖10所示。另外，血糖值的臨床實測值如圖11所示。通過使用本系統(tǒng)進行模擬，能夠再現(xiàn)與生理變動相一致的結(jié)果。
如上所述，使用本模擬系統(tǒng)，能夠以與生理變動非常接近的狀態(tài)、再現(xiàn)伴隨葡萄糖吸收的血糖值、胰島素濃度的時序系列變動。另外，本系統(tǒng)所采用的模型包括與控制血糖值相關(guān)的胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)、末梢組織一一對應(yīng)的模塊作為構(gòu)成要素，這從醫(yī)學(xué)角度易于理解其含義。
以上所提供的詳細說明和附圖用以說明本發(fā)明，且不欲以之限定權(quán)利要求的范圍。在此所示的優(yōu)選實施方式可在本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的范圍內(nèi)作出各種改變，這些改變也在本申請權(quán)利要求或其等同技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度時序系列變化進行模擬的系統(tǒng)，包括表示與葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型；其中，上述數(shù)理模型具有分別與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)的模塊，且各模塊之間被結(jié)合使得可進行數(shù)據(jù)傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，胰臟模塊是以血中葡萄糖濃度為輸入、以胰島素分泌為輸出的一輸入一輸出模型。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，肝臟模塊是以血中葡萄糖濃度和胰臟模塊得到的胰島素分泌為輸入、以由肝臟得到的實際葡萄糖釋放和胰島素濃度為輸出的二輸入二輸出模型。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，胰島素動態(tài)模塊是以通過肝臟后的胰島素為輸入、以末梢組織中的胰島素濃度為輸出的一輸入一輸出模型。
5.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，末梢組織模塊是以由肝臟釋放的實際葡萄糖(內(nèi)源性葡萄糖)、由外部吸收得到的葡萄糖(外源性葡萄糖)和胰島素濃度為輸入、以血中葡萄糖濃度為輸出的三輸入一輸出模型。
6.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，胰臟模塊是采用表示胰臟模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，胰臟模塊參數(shù)表示與葡萄糖濃度相對應(yīng)的胰臟中產(chǎn)生和分泌胰島素的能力。
7.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，肝臟模塊是采用表示肝臟模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，肝臟模塊的參數(shù)表示肝臟中攝取葡萄糖的能力、產(chǎn)生葡萄糖的能力以及胰島素使用量。
8.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，胰島素動態(tài)模塊是采用表示胰島素動態(tài)模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，胰島素動態(tài)模塊的參數(shù)表示血中胰島素量和胰島素靶組織附近的胰島素作用能力。
9.如權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中，末梢組織模塊是采用表示末梢組織模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，末梢組織模塊的參數(shù)表示非胰島素依賴性的葡萄糖代謝能力和與胰島素濃度相對應(yīng)的胰島素依賴性的葡萄糖代謝能力。
10.一種系統(tǒng)，用于對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度時序變動進行模擬，包括具有多個與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)、相互之間被結(jié)合使得可數(shù)據(jù)傳遞的模塊，表示與葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型；和通過驅(qū)動上述數(shù)理模型，對上述機體內(nèi)器官的活動進行模擬，并逐次計算出機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的計算裝置。
11.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，記錄有用于使計算機作為對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的時序系列變化進行模擬的系統(tǒng)發(fā)揮功能的計算機程序，其中，上述計算機程序包括在上述計算機中，驅(qū)動表示葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型的步驟；其中，上述數(shù)理模型具有分別與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)的模塊，且各模塊之間被結(jié)合使得可進行數(shù)據(jù)傳遞。
12.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，胰臟模塊是以血中葡萄糖濃度為輸入、以胰島素分泌為輸出的一輸入一輸出模型。
13.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，肝臟模塊是以血中葡萄糖濃度和胰臟模塊得到的胰島素分泌為輸入、以由肝臟得到的實際葡萄糖釋放和胰島素濃度為輸出的二輸入二輸出模型。
14.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，胰島素動態(tài)模塊是以通過肝臟后的胰島素為輸入、以末梢組織中的胰島素濃度為輸出的一輸入一輸出模型。
15.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，末梢組織模塊是以由肝臟釋放的實際葡萄糖(內(nèi)源性葡萄糖)、由外部吸收得到的葡萄糖(外源性葡萄糖)和胰島素濃度為輸入、以血中葡萄糖濃度為輸出的三輸入一輸出模型。
16.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，胰臟模塊是采用表示胰臟模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，胰臟模塊的參數(shù)表示與葡萄糖濃度相對應(yīng)的胰臟中產(chǎn)生和分泌胰島素的能力。
17.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，肝臟模塊是采用表示肝臟模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，肝臟模塊的參數(shù)表示肝臟中攝取葡萄糖的能力、產(chǎn)生葡萄糖的能力以及胰島素使用量。
18.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，胰島素動態(tài)模塊是采用表示胰島素動態(tài)模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，胰島素動態(tài)模塊的參數(shù)表示血中胰島素量和胰島素標(biāo)的組織附近的胰島素作用能力。
19.如權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其中，末梢組織模塊是采用表示末梢組織模塊功能的參數(shù)和數(shù)學(xué)公式來描述其動態(tài)的模型，末梢組織模塊的參數(shù)表示非胰島素依賴性的葡萄糖代謝能力和與胰島素濃度相對應(yīng)的胰島素依賴性的葡萄糖代謝能力。
20.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，記錄有用于使計算機作為對機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度時序變化進行模擬的系統(tǒng)發(fā)揮功能的計算機程序，其中，上述計算機程序包括通過驅(qū)動具有多個與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)和末梢組織相關(guān)、且相互之間被結(jié)合使得可進行數(shù)據(jù)傳遞的模塊，表示葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能的數(shù)理模型，對上述機體器官的活動進行模擬，并逐級計算出機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的計算裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可使用數(shù)理模型在計算機上對機體內(nèi)的血糖值和胰島素濃度的變動進行模擬，這一數(shù)理模型由易與機體構(gòu)成要素相對應(yīng)的模塊構(gòu)成。其特征在于以數(shù)理模型來記述對與葡萄糖的吸收、蓄積、代謝和胰島素的分泌、輸送、作用相關(guān)的機體器官功能，然后使用計算機模擬機體內(nèi)葡萄糖和胰島素濃度的時序系列變化；其中，數(shù)理模型的構(gòu)成要素為與胰臟、肝臟、胰島素動態(tài)、末梢組織相關(guān)的模塊，并將各模塊結(jié)合起來進行反饋性控制。
文檔編號G06F19/00GK1696931SQ20051006967
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月11日
發(fā)明者高地泰浩, 齊藤太計雄, 內(nèi)藤泰宏, 中島弘 申請人:希森美康株式會社