專利名稱：用于被調(diào)用事件的醫(yī)學(xué)診斷、治療和預(yù)后系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及慢性病管理，并且尤其涉及一種計(jì)算機(jī)化醫(yī)學(xué)診斷、治療和預(yù)后系統(tǒng)及其方法，其分析所采集的個(gè)體人類生理以幫助醫(yī)生診斷所述個(gè)體的慢性病，并且其基于使用專門的數(shù)據(jù)采集段、分析段和評(píng)價(jià)段的混合而被執(zhí)行的分析來提供特定于患者的治療和所建議治療的預(yù)后。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，治療/療法基于單獨(dú)的臨床測(cè)試和測(cè)量設(shè)備來診斷疾病或病癥(ailments)。對(duì)于大部分情況而言，使用這些測(cè)試和設(shè)備的目的是獲得單獨(dú)的、優(yōu)質(zhì)的測(cè)量。這樣的測(cè)量提供了快照(snap-shot)。然而，為了理解該疾病的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和潛在的系統(tǒng)特性，需要一系列的測(cè)量。
一系列的測(cè)量顯然會(huì)產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)。然而，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可操作的信息并不總是容易的。實(shí)際上，識(shí)別什么問題可以被解決以及需要什么先決條件是一個(gè)很重要的任務(wù)，從而能夠使得通過連續(xù)或頻繁的測(cè)量所提供的更充足的數(shù)據(jù)對(duì)醫(yī)學(xué)實(shí)踐有用。此外，制藥公司執(zhí)行描述藥物的代謝活動(dòng)的特征以及確定藥物劑量規(guī)劃(shema)的任務(wù)。通常，制藥公司執(zhí)行精細(xì)的臨床試驗(yàn)以確定對(duì)于目標(biāo)人群的藥物作用強(qiáng)度和藥效。但是嚴(yán)格地說，藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)二者都是特定于患者的?；谌巳旱姆椒ㄓ捎谠撀圆〉淖儺愋远荒芾硐氲剡m于確定對(duì)病癥(例如在每天都使用胰島素藥物的情況下的糖尿病患者)的藥物治療。在這種情況下，醫(yī)療人員常常要從特定的準(zhǔn)則出發(fā)對(duì)劑量規(guī)劃進(jìn)行微調(diào)。通常，醫(yī)療服務(wù)提供者在患者的幫助下進(jìn)行受控的監(jiān)視和胰島素劑量調(diào)節(jié)方案。
糖尿病的最普遍形式是由于胰島素的制造減少(1型糖尿病，第一種被識(shí)別的類型)、或者由于身體組織對(duì)胰島素的敏感度降低(2型糖尿病，更常見的形式)造成的。前者的治療需要注射胰島素，而后者則通常通過口服藥物來控制，并且僅當(dāng)口服藥物無效時(shí)才需要胰島素。其它加快糖尿病的破壞性影響的健康問題是吸煙、高膽固醇水平、肥胖、高血壓以及缺乏有規(guī)律的鍛煉。因此，由于血糖水平是不斷變化的，所以患者對(duì)于治療的理解和參與很重要。
控制葡萄糖是減緩葡萄糖對(duì)器官的破壞性影響的最好方法。常規(guī)治療(CT)、強(qiáng)化常規(guī)治療(ICT)和針對(duì)泵用戶(pump users)的強(qiáng)化常規(guī)治療(CSII)是用于控制葡萄糖的常用方法。這些治療的局限在于，它們不利用考慮患者特有因素的工具，這些因素例如是生理變異性、代謝差異以及壓力、鍛煉、疾病和膳食的影響。
葡萄糖濃度是通常被測(cè)量用于正常血糖(euglycemic)控制的基本參數(shù)(例如為了提供血液中的葡萄糖的正常水平)。其它用于確定更佳治療的可用信息涉及由各種活動(dòng)(例如攝取膳食、進(jìn)行體力活動(dòng)、與工作有關(guān)的壓力等)所導(dǎo)致的代謝負(fù)荷。胰島素給藥、其它藥物治療等是用于目標(biāo)生理參數(shù)的進(jìn)一步調(diào)節(jié)機(jī)制。該治療規(guī)則在葡萄糖測(cè)量、胰島素敏感度、胰島素-碳水化合物比、基礎(chǔ)胰島素率(basal insulin rate)和其它因素(例如壓力水平和鍛煉影響)方面被定義。除了葡萄糖測(cè)量之外，當(dāng)前的方法還基于拇指規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)法則和基于葡萄糖測(cè)量的反復(fù)評(píng)估來確定所述參數(shù)。
鑒于以上所述，在當(dāng)前解決糖尿病患者日常生活需要的臨床方法中存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)。沒有一個(gè)解決方案綜合了各個(gè)可用的方法。迄今為止所提供的方法都不能直接評(píng)估特定于患者的需要，相反，在一段時(shí)間內(nèi)通過試錯(cuò)法來解決特性(specifics)。此外，簡(jiǎn)單地綜合本領(lǐng)域可用的各個(gè)方法并不能達(dá)到所期望的效果。對(duì)于每種方法，都存在必須在整個(gè)過程中加以開發(fā)和調(diào)整的特定元素，從而以所期望等級(jí)的安全性、準(zhǔn)確性和魯棒性來發(fā)生作用。此外，所期望的是，給醫(yī)療人員提供一種工具，其用于采集特定于患者的隨時(shí)間的信息，并且在設(shè)計(jì)針對(duì)這些慢性病和/或疾病的治療時(shí)將所采集的信息應(yīng)用于動(dòng)態(tài)的、特定于患者的模型。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以包括所附權(quán)利要求中所記載的一個(gè)或多個(gè)特征、和/或一個(gè)或多個(gè)以下特征及其組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于在計(jì)算機(jī)上提供具有慢性病的患者的醫(yī)學(xué)診斷、治療和預(yù)后的計(jì)算機(jī)化的方法。該方法包括在該計(jì)算機(jī)上指定針對(duì)該患者的特定診斷和治療需求的一個(gè)或多個(gè)方案(protocol)；在該計(jì)算機(jī)上指定患者模型；在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行分析以確定該患者模型的參數(shù)；在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述參數(shù)的模型驗(yàn)證以進(jìn)一步保證該患者模型已經(jīng)捕獲了針對(duì)該患者的特定診斷和治療需求的適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)；應(yīng)用按照所述一個(gè)或多個(gè)方案所采集的數(shù)據(jù)以使用該患者模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析，從而提供至少一個(gè)推薦的特定于患者的治療；以及在該計(jì)算機(jī)上提供該推薦的特定于患者的治療以供認(rèn)可。
在另一實(shí)施例中，公開了一種在計(jì)算機(jī)上評(píng)價(jià)特定患者的藥代動(dòng)力學(xué)效果和治療功效的計(jì)算機(jī)化的方法。該方法包括向該計(jì)算機(jī)提供患者數(shù)據(jù)，所述患者數(shù)據(jù)包括關(guān)于該患者的代謝信息、生理信息和生活方式信息；在該計(jì)算機(jī)上對(duì)所述患者數(shù)據(jù)執(zhí)行有效性檢驗(yàn)，以提供經(jīng)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)；在該計(jì)算機(jī)上使用一個(gè)或多個(gè)患者模型分析所述經(jīng)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，以使病情進(jìn)展量化，從而通過考慮所述代謝信息、生理信息和生活方式信息來確定適合于該患者的治療，并確定治療預(yù)后；以及提供所述適合的治療和治療預(yù)后。
在另一實(shí)施例中，公開了一種用于提供具有慢性病的患者的醫(yī)學(xué)診斷、治療和預(yù)后的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括采集方案和患者模型的數(shù)據(jù)采集；第一軟件模塊，其用于測(cè)試按照所述采集方案之一所采集的數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；第二軟件模塊，其用于利用至少一個(gè)患者模型來分析所采集的數(shù)據(jù)，以表征該患者的特定代謝需求；以及第三軟件模塊，其在對(duì)該患者診斷中使用所表征的患者的特定代謝需求，以確定特定于患者的治療，并提供所述特定于患者的治療的預(yù)后。
根據(jù)以下對(duì)于本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的結(jié)合附圖所作出的說明，將會(huì)更徹底地理解本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)。



當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)，可以更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例的以下具體說明，在附圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記來表示，并且在附圖中 圖1是各種糖尿病管理實(shí)用工具/設(shè)備的框圖，所述工具/設(shè)備用于捕獲患者活動(dòng)且輔助可能傳送信息的胰島素治療； 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于基于對(duì)患者生理的動(dòng)態(tài)建模來開發(fā)特定于患者的治療的診斷、治療和預(yù)后系統(tǒng)(DTPS)的實(shí)施例的框圖； 圖3是用在圖2的系統(tǒng)中的軟件實(shí)施例的框圖，并且其示出了根據(jù)本發(fā)明的功能模塊部分； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的、用于開發(fā)特定于患者的治療的處理的一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用在圖2的系統(tǒng)中的軟件構(gòu)件的框圖，所述軟件構(gòu)件用于提供自動(dòng)胰腺系統(tǒng)(APS)以開發(fā)特定于患者的治療； 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用在圖2的系統(tǒng)中的軟件構(gòu)件、設(shè)備和交互的框圖，所述軟件構(gòu)件、設(shè)備和交互使得圖5的軟件能夠作為使用葡萄糖測(cè)量的閉環(huán)系統(tǒng)，以基于特定于患者的治療來提供合適的控制動(dòng)作； 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用在圖2的系統(tǒng)中的軟件構(gòu)件、設(shè)備和交互的框圖，所述軟件構(gòu)件、設(shè)備和交互使得圖5的軟件能夠作為開環(huán)系統(tǒng)，以基于特定于患者的治療來提供合適的控制動(dòng)作； 圖8和9是示出了根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)驗(yàn)算法實(shí)施例的模塊執(zhí)行序列的處理流程圖； 圖10是示出了在一天的不同時(shí)刻胰島素和葡萄糖之間的設(shè)定點(diǎn)(setpoint)關(guān)系的圖； 圖11和12是圖形化地示出了根據(jù)本發(fā)明來分別為第一和第二處理功能選擇時(shí)間間隔的示圖； 圖13是示出了不同葡萄糖區(qū)域場(chǎng)景(scenarios)的兩個(gè)圖； 圖14是示出了針對(duì)快速作用的碳水化合物攝取的葡萄糖增加(push)的圖； 圖15是示出了針對(duì)快速作用的碳水化合物增加的、隨時(shí)間的血糖反應(yīng)的圖； 圖16是根據(jù)本發(fā)明的碳水化合物校正模塊的處理的示圖； 圖17是示出了胰島素殘余藥效學(xué)的圖； 圖18是示出了針對(duì)單位推注(a unit bolus)的、隨時(shí)間的胰島素變化的圖； 圖19是示出了胰島素脈沖(impulse)預(yù)測(cè)的圖； 圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的算法所使用的定時(shí)(timing)描述的圖； 圖21是作為例子被提供以示出根據(jù)本發(fā)明的模型參數(shù)標(biāo)識(shí)的圖； 圖22是用于根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)胰腺控制算法測(cè)試套件(APCATS)軟件的圖形用戶界面的示意圖，該軟件在圖2的系統(tǒng)上實(shí)施以用于開發(fā)特定于患者的治療； 圖23是示出了根據(jù)本發(fā)明的APCATS軟件的模塊之間的連接以及所述塊之間的信息流的框圖； 圖24是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供用于改變患者模型參數(shù)的設(shè)備(plant)菜單窗口的圖形用戶界面示圖； 圖25是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供故障菜單窗口的圖形用戶界面示圖； 圖26是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供事件項(xiàng)表格的圖形用戶界面示圖； 圖27是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供選擇飲食/累計(jì)鍛煉表格的圖形用戶界面示圖； 圖28是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供連接端口表格的圖形用戶界面示意圖； 圖29是圖22的圖形用戶界面的運(yùn)行/存儲(chǔ)窗格(pane)部分的示圖，所述窗格部分提供了用于加載數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)和運(yùn)行仿真的基本功能； 圖30是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供仿真參數(shù)表格的圖形用戶界面的示圖，所述圖形用戶界面允許用戶設(shè)定仿真的開始和停止時(shí)間、選擇積分例程(routine)和步長(zhǎng)、以及運(yùn)行仿真； 圖31是圖22的圖形用戶界面的繪圖窗格(pane)部分的示圖，所述繪圖窗格部分允許用戶在顯示屏上用圖表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者用圖表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為硬拷貝； 圖32是根據(jù)本發(fā)明的、給仿真環(huán)境提供啟動(dòng)項(xiàng)表格的圖形用戶界面的示圖； 圖33是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軟件構(gòu)件的運(yùn)行序列的處理流； 圖34是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制周期的圖；和 圖35描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的關(guān)于算法調(diào)用的變量更新。

具體實(shí)施例方式 總體上，本發(fā)明是通過如下方式來幫助分析對(duì)本質(zhì)上是慢性的疾病(比如糖尿病、哮喘和心臟病)的治療和管理的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和處理，所述方式為在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中分析個(gè)體的人類生理和代謝活動(dòng)，并且使用戶能夠定義方案、分析所采集的數(shù)據(jù)、微調(diào)治療需求，并提供特定于患者的診斷、治療建議和預(yù)后。雖然本文是在幫助一個(gè)患者的方面來討論本發(fā)明，但是可以理解，本發(fā)明也可用于幫助多個(gè)患者。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明通過測(cè)試所提出的解決方案并提供圍繞該解決方案的置信區(qū)間來增強(qiáng)治療效果。在一些情況下，所提出的解決方案是特別針對(duì)一個(gè)效果(或者在一些情況下為多個(gè)效果)的表征和/或控制的專門方案。代替于使用基于人群的規(guī)則來解決該問題，本發(fā)明的方法從一開始就假設(shè)特定于患者的疾病狀態(tài)，由此使得治療適合于該患者的代謝、生理和生活方式的考慮事項(xiàng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種直接處理確定特定于患者的胰島素治療的需求的系統(tǒng)工具。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的處理適用于開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)，并且可以適于各種葡萄糖測(cè)量方法和各種胰島素給藥方法。在其它實(shí)施例中，本發(fā)明適用于其它需要連續(xù)藥物治療的慢性病。
本發(fā)明基于藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)以及相關(guān)參數(shù)來將生理模型、代謝模型和數(shù)學(xué)用于確定藥物劑量。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，藥代動(dòng)力學(xué)是對(duì)于藥物的吸收、分布、代謝和排泄的研究，而藥效學(xué)是對(duì)于藥物的生化和生理效應(yīng)和它們的作用機(jī)理、以及藥物濃度與藥效的相關(guān)性的研究。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使藥效學(xué)方法計(jì)算機(jī)化以對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并提供如下事項(xiàng)作為輸出，所述事項(xiàng)為例如不利的或者所期望的藥代動(dòng)力學(xué)和藥理作用之間的關(guān)系。
本發(fā)明幫助用戶理解各種生理狀態(tài)的藥理作用，并且?guī)椭\斷疾病、提煉治療，并且不僅允許開發(fā)特定于患者的療法，而且還允許開發(fā)比現(xiàn)有療法更嚴(yán)格的(stringent)療法。本發(fā)明的系統(tǒng)及其方法被進(jìn)一步擴(kuò)展以提供所述個(gè)體的慢性病的預(yù)后。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明從通用(generic)輸入項(xiàng)和/或通用輸出項(xiàng)的角度公開了一種裝置，其用于接收/命令(i)設(shè)備、(ii)算法以及(iii)向用戶通知信息性/可操作的/警告的結(jié)果。事件信息可以是連續(xù)更新或以離散的方式發(fā)生。因而一個(gè)事件是一個(gè)事務(wù)(transaction)。該方法還描述了使療法能夠生成的算法結(jié)構(gòu)。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種使用所采集的葡萄糖數(shù)據(jù)和其它可用信息來合成特定于患者的模型以及使用該模型來確定治療參數(shù)的方法。該處理可以包括(1)識(shí)別特定于患者的模型；以及(2)定義各個(gè)生理參數(shù)。對(duì)所識(shí)別的模型進(jìn)行仿真，或者應(yīng)用特定的分析工具來滿足所述生理參數(shù)的定義，從而推斷它們的值。所確定的參數(shù)是特定于患者的，因?yàn)樗鼈兪菑奶囟ㄓ诨颊叩哪Ｐ瞳@得的。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明還使用戶能夠執(zhí)行各種分析，包括通過仿真來評(píng)估臨界情況以保證穩(wěn)定和魯棒的解決方案，所述解決方案滿足例如ADA準(zhǔn)則的要求和/或?qū)㈥P(guān)鍵參數(shù)(例如HbA1C)保持在該主體(subject)的預(yù)期目標(biāo)的范圍內(nèi)。
因而本發(fā)明使得執(zhí)業(yè)醫(yī)生能夠利用幫助分析患者的特征行為并且又使用該分析來確定治療、檢驗(yàn)治療效果以及了解患者特征的工具。本發(fā)明是集成系統(tǒng)，其收藏各個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件——患者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)學(xué)分析工具、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方法、與外部設(shè)備的集成、數(shù)據(jù)符合(data compliancy)技術(shù)、對(duì)于穩(wěn)定性和魯棒性而被測(cè)試的治療方法——它們一起提供了一種為糖尿病患者進(jìn)行診斷、治療確定和預(yù)后的高級(jí)方法。下文中用糖尿病作為示例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的詳細(xì)闡述。特別地，現(xiàn)在提供關(guān)于測(cè)量、分析以及本發(fā)明所使用的其它信息的論述。
測(cè)量&分析 眾所周知，糖尿病是一種代謝綜合癥，其中身體的生理機(jī)能由于各種病因而不能正常工作以調(diào)節(jié)血糖。為了管理該病，存在許多用于捕獲患者活動(dòng)和輔助胰島素治療的糖尿病管理輸入、實(shí)用工具和設(shè)備。例如，圖1示出了用于管理糖尿病的典型的疾病管理構(gòu)件，其需要相互作用和交換信息以確定和評(píng)價(jià)所指定的胰島素治療的有效性。該疾病管理構(gòu)件包括個(gè)人計(jì)算機(jī)；集中式數(shù)據(jù)庫(kù)，其用于數(shù)據(jù)管理；算法，其提供用于基于用戶輸入，葡萄糖測(cè)量和胰島素給藥量，經(jīng)由用戶界面、測(cè)量、測(cè)試等的用戶輸入，經(jīng)由用戶界面、測(cè)量、測(cè)試等的醫(yī)療人員(HCP)輸入來管理泵輸注的程序；以及智能胰島素泵；智能血糖(bG)儀；以及其它手持設(shè)備，其可以是集成的或者是獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的獨(dú)立設(shè)備。通常，這些疾病管理構(gòu)件進(jìn)行交互以互相交換信息，這在圖1中通過箭頭示出。這樣的信息(數(shù)據(jù))交換是在與所述構(gòu)件相關(guān)聯(lián)/由所述構(gòu)件提供的程序進(jìn)行函數(shù)調(diào)用并且通常與輸入/輸出變?cè)?argument)一起調(diào)用該函數(shù)調(diào)用時(shí)的常規(guī)需要。所述變?cè)硎窘Y(jié)構(gòu)化的內(nèi)容，并且理想地，至少全部設(shè)備疾病管理構(gòu)件都應(yīng)該理解這樣的結(jié)構(gòu)及其潛在/實(shí)質(zhì)的內(nèi)容。然而，在這樣的系統(tǒng)中，將事件已經(jīng)發(fā)生通知給各個(gè)構(gòu)件是一個(gè)問題。事件是由一個(gè)構(gòu)件生成的可以被另一構(gòu)件使用的信息單元(例如bG測(cè)量、低血糖事件、低血糖事件值、劑量調(diào)節(jié)、方案改變、算法改變等)。特別地，問題在于提供下述信息結(jié)構(gòu)，所述信息結(jié)構(gòu)從使用該疾病管理構(gòu)件的大量用例(use case)中捕獲必要信息。另一個(gè)問題在于這樣的事實(shí)當(dāng)管理慢性病(比如糖尿病)時(shí)，信息交換是時(shí)間關(guān)鍵和內(nèi)容關(guān)鍵的。此外，所交換的信息必須能夠被該設(shè)備用于機(jī)器解釋以及被人類用于人類解釋。
交換信息的特征也是另一個(gè)問題。例如，慢性病管理中的信息特性被表示如下。時(shí)間具有許多變型，例如，事件何時(shí)發(fā)生、一個(gè)事件相對(duì)于另一事件何時(shí)發(fā)生、以及事件可以發(fā)生多長(zhǎng)時(shí)間。事件本身具有特征性質(zhì)，并且需要以下方面什么事件被觸發(fā)，該事件的強(qiáng)度(strength)或幅度(magnitude)如何。事件可以由在指定時(shí)間的發(fā)生或者具有相應(yīng)幅度的指定操作的一系列發(fā)生構(gòu)成。一旦事件已經(jīng)被啟動(dòng)，能否將其關(guān)閉(turn OFF)，或者更一般的問題是，能否在為刪除的特定情況下來修改之前的事件。還需要知道該事件的頻率。在同步調(diào)用或異步調(diào)用的環(huán)境中如何觸發(fā)該事件。本發(fā)明解決這些問題，這通過下文中提供的論述將會(huì)變得顯而易見。
生理參數(shù)的測(cè)量構(gòu)成了DTPS的基干。例如，存在可容易測(cè)量的參數(shù)，比如體溫、血壓、體重等。另一些參數(shù)可以通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試(例如用于識(shí)別特定成分的血液樣本測(cè)試、尿液分析和被執(zhí)行以識(shí)別微生物的培養(yǎng)等)來提供。然而，測(cè)量任何生理參數(shù)都有局限性。例如，復(fù)雜和昂貴的裝置會(huì)限制諸如由類似HbA1C或胰島素化驗(yàn)的測(cè)試提供的信息的可用性。關(guān)于影響人類生理的活動(dòng)(比如鍛煉、食物攝取(即碳水化合物的攝入)、以及壓力)的定量的和/或定性的信息可能被歪曲。另外，這些參數(shù)可以表現(xiàn)為被指定為ON/OFF的效果，而不是被量化的效果。此外，可以預(yù)期，由于各種限制因素，不可能精確地獲得量化的信息。還存在技術(shù)上的限制，例如，由于訪問生理參數(shù)(例如比如葡萄糖異生或腸道葡萄糖吸收的量)的物理或倫理限制而不能進(jìn)行測(cè)量。而且，數(shù)學(xué)上構(gòu)造的參數(shù)(例如生物利用度和藥效)通常是基于人群的，并且對(duì)于某些個(gè)別患者而言可能不是足夠特定的。
對(duì)于糖尿病的護(hù)理，通常使用葡萄糖儀所獲得的葡萄糖測(cè)量結(jié)果是用于指導(dǎo)治療管理的主要參數(shù)。存在多個(gè)與管理糖尿病相關(guān)的次要參數(shù)、比如HbA1C、酮和FFA。然而，這些測(cè)量不需要有規(guī)律地進(jìn)行。此外，存在關(guān)于活動(dòng)的信息(例如膳食消耗和鍛煉的量和執(zhí)行速度)，其對(duì)于調(diào)節(jié)和糾正治療很重要?？梢詭椭治龌颊咛囟ǖ男枨蟮谋景l(fā)明，應(yīng)用這些關(guān)于測(cè)量和分析的數(shù)據(jù)來建立模型，該模型用于估計(jì)不能被直接測(cè)量的生理參數(shù)并且表示患者的潛在生理和代謝。本發(fā)明還允許在這些生理參數(shù)不斷發(fā)展時(shí)使所述參數(shù)可視化，從而使用戶可以了解該慢性病的潛在的動(dòng)態(tài)行為。本發(fā)明的這樣的分析和可視化提供了對(duì)系統(tǒng)(糖尿病患者)的運(yùn)行的更深入的了解，并且可以利用診斷、治療確定和預(yù)后來幫助醫(yī)療服務(wù)提供者。因此，本發(fā)明增強(qiáng)了醫(yī)療服務(wù)提供者分析數(shù)據(jù)、診斷疾病、確定治療和得出對(duì)該治療的預(yù)后的能力。為了幫助說明本發(fā)明的實(shí)用性，下文中提供了如下例子。
為了測(cè)試個(gè)體中的糖尿病，通常使用的方案需要個(gè)體斷食至少8小時(shí)。測(cè)量空腹葡萄糖，然后該個(gè)體經(jīng)受口服葡萄糖耐量測(cè)試，該測(cè)試需要攝入濃縮的葡萄糖飲料，隨后是通常在2小時(shí)的過程中的多次葡萄糖測(cè)量?；谒杉臄?shù)據(jù)來確定對(duì)于糖尿病的診斷。使用頻繁或連續(xù)的數(shù)據(jù)與使用稀疏的測(cè)量結(jié)果相比提供了以下優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以被繪圖以使模式和趨勢(shì)可視化；數(shù)據(jù)可以被用于預(yù)測(cè)或預(yù)期測(cè)量結(jié)果的變化；以及數(shù)據(jù)可以被用于建立模型和表示潛在的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)。通常，使用定義明確的方案來采集上述數(shù)據(jù)。本發(fā)明的方法覆蓋了以下方面。采集特定于患者的數(shù)據(jù)以支持本發(fā)明的診斷、治療和預(yù)后工具。在認(rèn)識(shí)到該方案是特定于分析的并且每個(gè)方案被專用于識(shí)別或確定該疾病的特定方面(因果關(guān)系)的情況下，提出數(shù)據(jù)分析。所提出的數(shù)據(jù)分析旨在對(duì)該患者的疾病系統(tǒng)如何運(yùn)行進(jìn)行最佳地量化，以及識(shí)別特定于患者的參數(shù)。接著，在認(rèn)識(shí)到基于人群的研究表示平均效應(yīng)而不一定針對(duì)特定于患者的需求的情況下，通過本發(fā)明來定義該患者的疾病系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為。本發(fā)明還考慮到，雖然了解動(dòng)態(tài)系統(tǒng)如何運(yùn)轉(zhuǎn)所需的原理可能在特定情形下是清楚的，但是指望人來智力地進(jìn)行關(guān)鍵的數(shù)學(xué)分析是不合理的。
例如，藥物、特別是日常使用和/或規(guī)律地需要的那些藥物與諸如鍛煉的活動(dòng)、壓力、不同食物、以及其它藥物相互作用，所有的這些都會(huì)對(duì)藥物的效果產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。在下文中稍后的章節(jié)中所描述的本發(fā)明的系統(tǒng)工具(其完成確定這些效果的數(shù)學(xué)方面)將幫助醫(yī)療服務(wù)提供者評(píng)價(jià)和量化上述效果。這些效果還被轉(zhuǎn)換到用藥計(jì)劃中，針對(duì)給定的效果，選擇相應(yīng)的治療。所述效果可以被用于預(yù)測(cè)該效果的影響力(impact)，以及幫助生成警告和警報(bào)。下文的描述解釋本發(fā)明的系統(tǒng)(裝置)和方法。
總體系統(tǒng) 考慮到上述測(cè)量和分析，DTPS是硬件-軟件系統(tǒng)，其在運(yùn)行于PC平臺(tái)上的典型的客戶端-服務(wù)器環(huán)境下工作，并且在圖2的框圖中被示出。該總體系統(tǒng)被想像為在地理上是分布式的，并且可以通過內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和/或因特網(wǎng)機(jī)構(gòu)來訪問。在一個(gè)所示實(shí)施例中，系統(tǒng)10提供服務(wù)器計(jì)算機(jī)12和客戶端計(jì)算機(jī)14。服務(wù)器計(jì)算機(jī)12包括常規(guī)的處理器16，其可操作地連接到輸入設(shè)備18、監(jiān)視器20、以及存儲(chǔ)器22(例如RAM、ROM和(一個(gè)或多個(gè))硬盤驅(qū)動(dòng)器)。輸入設(shè)備18可以是常規(guī)鍵盤、常規(guī)點(diǎn)擊設(shè)備、麥克風(fēng)等中的任意之一或其組合，并且監(jiān)視器20可以是任何常規(guī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。服務(wù)器計(jì)算機(jī)12的處理器16還可操作地連接到數(shù)據(jù)庫(kù)24，該數(shù)據(jù)庫(kù)24位于計(jì)算機(jī)12內(nèi)部或者可替換地位于計(jì)算機(jī)12的外部。服務(wù)器計(jì)算機(jī)12的處理器16還可操作地連接到常規(guī)的通信接口26。
客戶端計(jì)算機(jī)14同樣包括常規(guī)的處理器34，其可操作地連接到常規(guī)監(jiān)視器36、常規(guī)存儲(chǔ)器38(例如RAM、ROM和(一個(gè)或多個(gè))硬盤驅(qū)動(dòng)器)、以及常規(guī)的輸入設(shè)備40，該輸入設(shè)備40可以是常規(guī)鍵盤、常規(guī)點(diǎn)擊設(shè)備、麥克風(fēng)等中的任意之一或其組合。可替換地，在監(jiān)視器36包括一個(gè)或多個(gè)觸摸屏按鈕或切換鍵(switch)的實(shí)施例中，還可以通過監(jiān)視器36來輸入。該客戶端計(jì)算機(jī)14還包括一個(gè)或多個(gè)可操作地連接到處理器34的常規(guī)揚(yáng)聲器42。該客戶端計(jì)算機(jī)14的處理器34還可操作地連接到設(shè)備接口46，該接口46被配置成無線地或通過有線連接、可操作地連接到一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備接口46可以是或包括被配置成有線連接到外部設(shè)備的常規(guī)輸入/輸出端口。這種常規(guī)輸入/輸出端口的例子包括但不限于常規(guī)的通用串行總線(USB)端口、常規(guī)的RS-232端口等。可替換地或附加地，該設(shè)備接口46可以是或包括常規(guī)無線收發(fā)器，所述無線收發(fā)器被配置成與外部設(shè)備的類似收發(fā)器進(jìn)行無線通信。這樣的無線收發(fā)器的例子包括但不限于紅外(IR)收發(fā)器、射頻(RF)收發(fā)器、感應(yīng)(inductive)收發(fā)器、聲學(xué)(acoustic)收發(fā)器等。
客戶端計(jì)算機(jī)14的處理器34通過設(shè)備接口46向外部設(shè)備48(其比如為患者數(shù)據(jù)測(cè)量和/或采集設(shè)備的形式)提供信息或者從外部設(shè)備48接收信息。該患者數(shù)據(jù)測(cè)量和/或采集設(shè)備48的例子可以包括但不限于血液或組織葡萄糖傳感器或其它葡萄糖測(cè)量設(shè)備、體溫感測(cè)或測(cè)量設(shè)備、體重測(cè)量設(shè)備、血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備、HbA1C監(jiān)測(cè)設(shè)備、可植入或外部佩戴的藥物輸注泵(其例如用于管理胰島素或者一種或多種其它的降低或提高血糖的藥物)、手持或其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備(其用于監(jiān)測(cè)患者膳食攝取數(shù)據(jù)、患者鍛煉數(shù)據(jù)，患者疾病數(shù)據(jù)等)等等。
客戶端計(jì)算機(jī)14的處理器34還可操作地連接到常規(guī)的通信接口32。該通信接口26和32可以是提供服務(wù)器計(jì)算機(jī)12與客戶端計(jì)算機(jī)14之間的電子通信的任何常規(guī)通信接口。例如，在所示實(shí)施例中，通信接口26和32被配置成以常規(guī)方式通過萬維網(wǎng)(WWW)、因特網(wǎng)和/或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)來提供服務(wù)器計(jì)算機(jī)12與客戶端計(jì)算機(jī)32之間的電子通信?？商鎿Q地或附加地，該通信接口26和32可以是或包括電話調(diào)制解調(diào)器，使得該服務(wù)器計(jì)算機(jī)12和客戶端計(jì)算機(jī)32可以通過電話進(jìn)行通信。本公開所構(gòu)思的有服務(wù)器計(jì)算機(jī)12與客戶端計(jì)算機(jī)14之間的電子通信可以可替換地通過其它常規(guī)有線或無線通信鏈接來實(shí)現(xiàn)。在任何情況下都能夠理解系統(tǒng)10可以包括可以是或可以不是地理上分布式的多個(gè)聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器計(jì)算機(jī)12，并且每個(gè)服務(wù)器計(jì)算機(jī)12都可以服務(wù)于可以是地理上分布式的多個(gè)客戶端計(jì)算機(jī)14。此外，基于用例情況，本處理(即軟件部分)可以在客戶端或服務(wù)器端進(jìn)行配置，這將在下文中進(jìn)行論述。
軟件部分 參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的由圖2的系統(tǒng)10所使用的軟件50的一個(gè)示例性實(shí)施例?？梢哉J(rèn)為該軟件50被以常規(guī)的方式配置為允許客戶端計(jì)算機(jī)14與服務(wù)器計(jì)算機(jī)12之間的適當(dāng)交互，以用于執(zhí)行用戶鑒權(quán)、獲取和/或?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中以及實(shí)施輔助性活動(dòng)(比如數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理、觸發(fā)事件的自動(dòng)化等)。在所示實(shí)施例中，軟件50包括操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分52、核心應(yīng)用部分54、以及功能模塊部分56。該操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分52被以常規(guī)方式配置為允許各個(gè)計(jì)算機(jī)、設(shè)備、和/或數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互。該核心應(yīng)用和功能模塊部分54和56可以分別位于服務(wù)器計(jì)算機(jī)12、客戶端計(jì)算機(jī)14上或者至少部分在這兩者上。
通常，核心應(yīng)用部分54包括多個(gè)常規(guī)的軟件算法和其它常規(guī)的數(shù)據(jù)管理軟件(其可以是市售的)。作為一個(gè)特定的例子，核心應(yīng)用部分54可以包含常規(guī)的數(shù)學(xué)軟件包。一般地，這樣的核心數(shù)學(xué)工具將包括一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化工具、一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)分析工具、一個(gè)或多個(gè)仿真工具、一個(gè)或多個(gè)靈敏度工具、一個(gè)或多個(gè)可視化工具、以及一個(gè)或多個(gè)用于提取信息的工具(比如常規(guī)的模式識(shí)別工具、包絡(luò)識(shí)別工具等)。特定的例子包括但不限于LAPACK、線性代數(shù)包、IMSL(獨(dú)立媒體解決方案有限公司(IndependentMedia Solutions Limited))軟件工具和庫(kù)、OPTIMA客戶端/服務(wù)器工具、STATS統(tǒng)計(jì)工具、圖形呈現(xiàn)工具等之中的任意之一或多個(gè)。尤其是用于所采集的患者數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)組織和安全軟件算法，是可以被包含在核心應(yīng)用部分54中的常規(guī)軟件算法和其它常規(guī)數(shù)據(jù)管理軟件的其它特定例子。這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)組織和安全軟件算法通常將保證例如HIPAA符合性(compliance)、數(shù)據(jù)完整性、安全和鑒權(quán)以及與其它系統(tǒng)應(yīng)用的互操作性。用于支持各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)活動(dòng)的常規(guī)驅(qū)動(dòng)器和/或用于與各個(gè)電子數(shù)據(jù)測(cè)量/采集設(shè)備48(見圖2)進(jìn)行交互的驅(qū)動(dòng)器是下述常規(guī)軟件算法和其它常規(guī)數(shù)據(jù)管理軟件的另一特定例子，所述常規(guī)軟件算法和其它常規(guī)數(shù)據(jù)管理軟件可以被包含在該核心應(yīng)用部分54中以及一個(gè)或多個(gè)常規(guī)的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中以允許與各個(gè)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)和適當(dāng)?shù)木W(wǎng)站進(jìn)行交互。這樣的常規(guī)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的例子可以包括但不限于Internet Explorer、Netscape、Mozilla、Opera、Lynx等?？梢岳斫猓摵诵膽?yīng)用部分54可以包括更多或更少的軟件算法和/或數(shù)據(jù)管理軟件，并且上述例子僅被提供用于示例性的目的，并且無論如何都不應(yīng)被理解為限制性的。
功能模塊 如圖3所示，在所示實(shí)施例中，功能模塊部分56包括數(shù)據(jù)采集方案塊70、患者模型模塊72、模型驗(yàn)證模塊74、以及分析模塊76，所有這些都連接到規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78。功能模塊部分56還包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)器管理模塊以及結(jié)果驗(yàn)證和呈現(xiàn)模塊82。示例性地，該功能模塊部分56用于管理數(shù)據(jù)；查詢數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)；向位于核心應(yīng)用部分54中的數(shù)學(xué)包和庫(kù)提供調(diào)用例程(call routines)；提供用于分析數(shù)據(jù)的例程和用于以文本和圖形的形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形例程；以及提供用于與各個(gè)外部設(shè)備48進(jìn)行通信的驅(qū)動(dòng)器?？商鎿Q地或附加地，該功能模塊部分56可以被配置成執(zhí)行更多或更少的功能。
為了開發(fā)總體上針對(duì)疾病、以及專門針對(duì)慢性病的特定于患者的治療，采集專門與該患者相關(guān)的數(shù)據(jù)。一般地，待采集的特定于患者的數(shù)據(jù)的類型和其將被采集的方式取決于許多因素，其包括但不限于正被開發(fā)的治療所針對(duì)的特定疾病、疾病的嚴(yán)重性、治療方案的類型和可用性、患者的年齡、體重和性別、患者的一個(gè)或多個(gè)個(gè)人習(xí)慣(比如患者遵循嚴(yán)格飲食時(shí)間表和/或規(guī)律地鍛煉、遵循一個(gè)或多個(gè)可用的治療時(shí)間表的習(xí)性)等等。該數(shù)據(jù)采集方案模塊70包含多個(gè)不同的數(shù)據(jù)采集方案，其中每個(gè)都被設(shè)計(jì)成以特定的方式來提供對(duì)待采集的一個(gè)或多個(gè)特定類型的特定于患者的數(shù)據(jù)的采集。更具體而言，該數(shù)據(jù)采集方案模塊70中所包含的每個(gè)數(shù)據(jù)采集方案都指定了待采集的數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)的方式(即執(zhí)行該數(shù)據(jù)采集的方式)、對(duì)該數(shù)據(jù)采集方案的任何限制、將在采集所述數(shù)據(jù)時(shí)使用的電子的或其它形式的任何專用工具和/或設(shè)備、以及將保證和/或提高所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量的任何安全措施(safeguard)和/或數(shù)據(jù)采集技術(shù)。示例性地，根據(jù)各種數(shù)據(jù)采集方案中的任一方案而被采集的特定于患者的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)24中(圖2)，但是該被采集的數(shù)據(jù)中的一些或全部可以可替換地被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)其它數(shù)據(jù)庫(kù)中、和/或可以被服務(wù)器計(jì)算機(jī)12和/或客戶端計(jì)算機(jī)14訪問的存儲(chǔ)單元中。
存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集方案模塊70中的每個(gè)數(shù)據(jù)采集方案都針對(duì)特定的目的而被定義，并且包括經(jīng)過測(cè)試和評(píng)價(jià)達(dá)到至少一個(gè)特定目標(biāo)的數(shù)據(jù)采集計(jì)劃，假定已經(jīng)滿足常規(guī)的數(shù)據(jù)符合性和完整性檢驗(yàn)。為此，每個(gè)數(shù)據(jù)采集方案可以包括或者訪問例如具有數(shù)學(xué)模塊形式的數(shù)據(jù)符合性程序(procedure)，該模塊檢驗(yàn)所采集數(shù)據(jù)中的不一致性，以及檢驗(yàn)針對(duì)已經(jīng)被采集的特定數(shù)據(jù)所定義的要求。這種要求的例子包括但不限于時(shí)間戳符合性、(一個(gè)或多個(gè))數(shù)據(jù)值范圍、(一個(gè)或多個(gè))日期范圍等等。附加地，每個(gè)數(shù)據(jù)采集方案都可以包括或訪問例如具有數(shù)學(xué)模塊形式的數(shù)據(jù)質(zhì)量程序，該模塊在所采集的數(shù)據(jù)的性能和/或統(tǒng)計(jì)特性方面檢查所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78提供規(guī)則集，其根據(jù)數(shù)據(jù)采集方案模塊70中可用的各個(gè)數(shù)據(jù)采集方案來管理特定于患者的數(shù)據(jù)的采集。此外，該規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78還根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集方案來提供用于采集特定于患者的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則例如可以提供但不限于各個(gè)數(shù)據(jù)采集方案的計(jì)算機(jī)可讀描述、關(guān)于下述內(nèi)容的指導(dǎo)，所述內(nèi)容為什么時(shí)候、即在什么情況下使用或者什么時(shí)候不使用一個(gè)或多個(gè)特定方案、使用方案的優(yōu)點(diǎn)和/或缺點(diǎn)、通過使用方案可以達(dá)到或不能達(dá)到的目標(biāo)、方案的限制或方案的適用性的限制等等。
一般地，可以使用各種常規(guī)技術(shù)以各種方式來采集針對(duì)數(shù)據(jù)采集方案模塊70中的各個(gè)數(shù)據(jù)采集方案中的任一方案而被采集的數(shù)據(jù)。例子包括但不限于使用一個(gè)或多個(gè)常規(guī)測(cè)量設(shè)備來測(cè)量特定于患者的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)；患者正經(jīng)歷的事件或狀況等等?？梢允褂梦谋舅龅囊粋€(gè)或多個(gè)電子設(shè)備48來使特定于患者的數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果可供客戶端計(jì)算機(jī)14使用。附加地或者可替換地，可以使用常規(guī)的電子或非電子測(cè)量設(shè)備和/或系統(tǒng)來進(jìn)行對(duì)特定于患者的數(shù)據(jù)的測(cè)量，并且可以使用輸入設(shè)備40(例如鍵盤、點(diǎn)擊設(shè)備、麥克風(fēng)或其它常規(guī)輸入設(shè)備或機(jī)構(gòu))將結(jié)果人工鍵入或輸入到客戶端計(jì)算機(jī)14中。例如，患者正在經(jīng)歷的事件或狀況可以包括但不應(yīng)當(dāng)限于攝取膳食或零食、鍛煉、疾病、壓力等。可以通過一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備48和/或通過使用所述常規(guī)輸入設(shè)備之一進(jìn)行人工輸入來使得這些信息可供客戶端計(jì)算機(jī)14使用。
在數(shù)據(jù)采集方案模塊70中可能可用的數(shù)據(jù)采集方案的例子包括但不限于一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)采集方案，該方案提供根據(jù)時(shí)間對(duì)患者血液或組織葡萄糖測(cè)量結(jié)果的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)患者體溫測(cè)量結(jié)果的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量結(jié)果(患者身體周圍)的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)患者心跳速率和/或脈搏率的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)患者血壓的采集；對(duì)一個(gè)或多個(gè)其它患者生理狀況參數(shù)(例如體重、月經(jīng)、壓力、疾病等)的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)膳食或零食(即碳水化合物攝取)信息的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)患者體力活動(dòng)的采集；隨時(shí)間對(duì)胰島素給藥信息的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)干預(yù)(intervention)信息的采集；根據(jù)時(shí)間對(duì)患者到診所和/或醫(yī)院就診的采集；對(duì)關(guān)于一次或多次膳食攝取、運(yùn)動(dòng)能力等的特定信息的采集；對(duì)專業(yè)儀器和/或設(shè)備的使用；對(duì)一個(gè)或多個(gè)紙張復(fù)印件(paper copies)、電話、因特網(wǎng)通信的使用以交換和/或記錄信息等等。
圖2的系統(tǒng)10示例性地被設(shè)計(jì)成以人類為目標(biāo)，但是根據(jù)本公開也可以構(gòu)思以其它動(dòng)物為目標(biāo)的系統(tǒng)10的實(shí)施例。一般地，人類所表現(xiàn)出的一些行為特性是物種所共有的，而其它個(gè)別的行為特性依賴于其它因素，比如性別、年齡、種族等。人類生理行為的模型可以被構(gòu)造為人類生理的數(shù)學(xué)表示，并且可以示例性地按照微分方程來加以定義。這樣的患者模型還可以被開發(fā)成在所有患者的范圍內(nèi)都總體上相同，同時(shí)也可以預(yù)期行為的變異性。在這種情況下，模型參數(shù)將具有特定于患者的值。
患者模型模塊72(圖3)使多個(gè)這樣的患者模型可用，其中所述患者模型被配置成對(duì)人類生理的一個(gè)或多個(gè)方面在數(shù)學(xué)上進(jìn)行建模，這提供了到不同生理狀態(tài)、狀況和/或參數(shù)的映射。例如，該患者模型模塊72可以對(duì)人體中的葡萄糖吸收進(jìn)行建模，而一個(gè)或多個(gè)其它模塊可以對(duì)管理胰島素(或者其它提高或降低葡萄糖的藥物)的一個(gè)或多個(gè)效果進(jìn)行建模。該患者模型模塊72可以包括被配置成對(duì)同一生理方面進(jìn)行建模的競(jìng)爭(zhēng)模型，并且每個(gè)這樣的模型都可以具有用于定義特定模型參數(shù)、用于采集與患者有關(guān)的數(shù)據(jù)和/或用于分析特定數(shù)據(jù)的某些優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)。在這一點(diǎn)上，規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78可以包括與一個(gè)模型針對(duì)特定生理方面、針對(duì)特定患者類型(例如年齡、性別、種族等)和/或使用場(chǎng)景與另一模型相比的特定的適用性或不適用性相關(guān)的規(guī)則和/或準(zhǔn)則；與關(guān)于任何特定模型的使用的限制相關(guān)的規(guī)則和/或準(zhǔn)則；與在建模工作可能還處于開發(fā)過程中的情況下的源的鏈接相關(guān)的規(guī)則和/或準(zhǔn)則等等。所述一個(gè)或多個(gè)模型還可以包括伴隨的用例(use-case)信息。通過該患者模型模塊72可用的多個(gè)不同患者模型允許將模型和/或模型參數(shù)映射到特定的生理狀態(tài)、狀況或參數(shù)。
所述患者模型可以被患者模型模塊72從便攜式存儲(chǔ)設(shè)備44、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器38、和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如，例如光盤、數(shù)字視頻盤等)直接地存儲(chǔ)和/或訪問。所述患者模型可以被患者模型模塊72從數(shù)據(jù)庫(kù)24或連接到服務(wù)器12的其它存儲(chǔ)單元和/或因特網(wǎng)30間接地訪問和/或存儲(chǔ)。例如，該數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元可以包括具有到文獻(xiàn)和/或其它相關(guān)技術(shù)文檔的相關(guān)鏈接的模型類型和/或結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)?？商鎿Q地或附加地，該數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元可以包括臨床試驗(yàn)結(jié)果(例如示蹤研究)和/或到與這些臨床試驗(yàn)相關(guān)的信息的相關(guān)鏈接的數(shù)據(jù)庫(kù)，從該數(shù)據(jù)庫(kù)中可以獲得潛在的模型結(jié)構(gòu)。在二者中的任一情況下，一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)幕颊吣Ｐ涂梢酝ㄟ^經(jīng)由患者模型模塊72訪問與該一個(gè)或多個(gè)模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和/或開發(fā)相關(guān)的信息而被直接或間接地訪問。一般地，于是，該患者模型模塊72可以包含特定于人類生理的一個(gè)或多個(gè)特定方面的一個(gè)或多個(gè)開發(fā)出的患者模型，和/或可以包含這樣的信息，根據(jù)該信息可以定位、確定和/或開發(fā)一個(gè)或多個(gè)該模型。所述一個(gè)或多個(gè)開發(fā)出的患者模型可以是或包含一個(gè)或多個(gè)專有(proprietary)的患者模型(即由特定人和/或組織開發(fā)出的、并且其使用受到該人和/或組織的限制的患者模型)、和/或一個(gè)或多個(gè)商業(yè)的或以其他方式公共可用的患者模型(即可從一個(gè)或多個(gè)第三方獲得)。
當(dāng)已經(jīng)使用患者模型模塊72選擇了特定的模型時(shí)，則必須確定模型參數(shù)的值。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，患者模型模塊72還可以包括提供對(duì)這些模型參數(shù)進(jìn)行確定的一個(gè)或多個(gè)子模塊。該一個(gè)或多個(gè)參數(shù)確定子模塊的例子可以包括但不限于用于識(shí)別模型參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于提供輸入、輸出、狀態(tài)和/或參數(shù)描述的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于確定參數(shù)范圍的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于確定模型參數(shù)靈敏度(例如模型參數(shù)增益值)的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于提供前面開發(fā)出的、推導(dǎo)出的或定義的模型參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)子模塊等等。
用于識(shí)別模型參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以使用隱式或顯示地確定參數(shù)值的數(shù)據(jù)擬合技術(shù)。該子模塊的一般例子包括但不限于如下子模塊，所述子模決提供貝葉斯分析，其提供初始猜測(cè)值(initial guess)和提供參數(shù)估計(jì)的先驗(yàn)分布；代價(jià)函數(shù)，其求出參數(shù)估計(jì)(后驗(yàn)分布)；統(tǒng)計(jì)分析；數(shù)值分析；用于范圍分析(range analysis)的迭代/非迭代技術(shù)；增益值分析；測(cè)試場(chǎng)景分析、建模；以及提供預(yù)先已知的參數(shù)描述(輸入、輸出、狀態(tài)等)、范圍和靈敏度(例如增益值)的那些?？商鎿Q地或附加地，用于識(shí)別模型參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以指定用于識(shí)別模型參數(shù)的程序或架構(gòu)。一個(gè)該模型參數(shù)識(shí)別程序或架構(gòu)的例子(無論如何都不應(yīng)將所述例子理解為限制性的)是這樣的模型參數(shù)識(shí)別程序或架構(gòu)，其i)提供模型參數(shù)和針對(duì)所述參數(shù)的初始猜測(cè)值，ii)如果遵循貝葉斯方法，則提供用于參數(shù)估計(jì)的先驗(yàn)(priors)，iii)設(shè)置、選擇或使用特定的代價(jià)函數(shù)，iv)選擇或使用特定的代價(jià)函數(shù)求解技術(shù)或架構(gòu)，和v)迭代或非迭代地求解模型參數(shù)估計(jì)。
用于確定參數(shù)范圍的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以使用統(tǒng)計(jì)、數(shù)值、迭代或非迭代技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來隱式或顯式地確定一個(gè)或多個(gè)模型參數(shù)的可接受范圍，和/或確定模型參數(shù)變異性。一個(gè)或多個(gè)該子模塊可以例如使用常規(guī)技術(shù)來創(chuàng)建表示模型參數(shù)范圍的測(cè)試場(chǎng)景，在該模型參數(shù)范圍內(nèi)可以測(cè)試和評(píng)估所述模型。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可用于在計(jì)算機(jī)上定義和實(shí)施測(cè)試場(chǎng)景，其幫助測(cè)試所推薦的特定于患者的治療，并且對(duì)使用所推薦的特定于患者的治療可獲得的潛在的治療質(zhì)量進(jìn)行量化。在其它實(shí)施例中，當(dāng)指定治療時(shí)，本發(fā)明可用于評(píng)估場(chǎng)景以及給所述治療增加諸如例如對(duì)生活方式的約束如限制食量、限定快速吸收的膳食等。
用于確定模型參數(shù)靈敏度的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以使用一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)、數(shù)值、迭代或非迭代的技術(shù)來隱式或顯式地確定模型參數(shù)增益值。一個(gè)或多個(gè)這樣的子模塊可以例如使用常規(guī)技術(shù)來分析模型參數(shù)靈敏度，以在一個(gè)或多個(gè)模型參數(shù)范圍內(nèi)和/或響應(yīng)于模型參數(shù)確定中的誤差來評(píng)價(jià)所述模型的穩(wěn)定性。
尤其是對(duì)于糖尿病護(hù)理，使用各種已知血液和/或組織葡萄糖測(cè)量技術(shù)所獲得的葡萄糖測(cè)量結(jié)果提供基本參數(shù)，圍繞所述參數(shù)來試圖通過常規(guī)糖尿病治療實(shí)現(xiàn)正常血糖控制(euglycemic control)。本公開認(rèn)識(shí)到，其它參數(shù)也與管理糖尿病相關(guān)，并且可能規(guī)律地或定期地需要或不需要?jiǎng)討B(tài)或靜態(tài)確定這些參數(shù)。該其它參數(shù)的例子包括但不限于HbA1C(糖基化或糖化血紅蛋白——可用于隨時(shí)間識(shí)別血漿葡萄糖濃度的一種形式的血紅蛋白)、FFA(游離脂肪酸)、酮體(脂肪酸分解的副產(chǎn)物)等等。雖然可以通過參數(shù)測(cè)量來監(jiān)測(cè)一些這樣的參數(shù)，但是另一些可能需要通過測(cè)量其它參數(shù)和適當(dāng)?shù)慕?即虛擬測(cè)量)來估計(jì)。還可以使用與患者活動(dòng)相關(guān)的附加信息來修改、調(diào)節(jié)或糾正糖尿病治療。例子包括但不限于膳食量、消耗頻率、和/或執(zhí)行速率、鍛煉頻率、持續(xù)時(shí)間和/或負(fù)荷、患病頻率、持續(xù)時(shí)間和/或嚴(yán)重性等等。能夠設(shè)想，通過剛才所述的患者模型模塊72可用的患者模型中的至少一些將在此結(jié)合一個(gè)或多個(gè)這樣的生理參數(shù)和/或其它信息，從而使得可以使用這樣的一個(gè)或多個(gè)模型來估計(jì)不能直接測(cè)量或難以直接測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)生理參數(shù)。所產(chǎn)生的患者模型將提供動(dòng)態(tài)地或靜態(tài)地監(jiān)測(cè)患者的潛在生理機(jī)能(例如患者的代謝)的能力。
功能模塊部分56還包括模型驗(yàn)證模塊74，其提供了對(duì)一個(gè)或多個(gè)基于計(jì)算機(jī)的仿真程序的訪問，其中所述仿真程序被配置為分析患者模型的一個(gè)或多個(gè)方面。一個(gè)或多個(gè)仿真程序例如可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元中，并且在這種情況下，該模型驗(yàn)證模塊74提供用于訪問這樣的程序的接口?？商鎿Q地或附加地，該模型驗(yàn)證模塊74可以包含到模型驗(yàn)證程序的文獻(xiàn)或其它源的鏈接。在任何情況下，一個(gè)或多個(gè)基于計(jì)算機(jī)的仿真程序通常將分析所選擇的患者模型在一個(gè)或多個(gè)特定測(cè)試場(chǎng)景下的操作，并且將結(jié)果與已知標(biāo)準(zhǔn)、與更廣泛的人群數(shù)據(jù)、與以前所分析模型的結(jié)果、與統(tǒng)計(jì)預(yù)期的結(jié)果等相比較。所述一個(gè)或多個(gè)基于計(jì)算機(jī)的仿真程序可以附加地標(biāo)記(flag)和/或報(bào)告與所述比較的不一致性。示例性地，該模型驗(yàn)證模塊74提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行以下功能中的任意之一或多個(gè)的基于計(jì)算機(jī)的仿真程序的訪問，所述功能為i)實(shí)施與所選擇的患者模型相關(guān)的基于計(jì)算機(jī)的仿真；ii)在一個(gè)或多個(gè)所指定的工作范圍內(nèi)驗(yàn)證所選的患者模型；iii)提供使得易于理解所選擇的患者模型的工作空間、限制和誤差來源的信息；iv)對(duì)所選擇的患者模型應(yīng)用特定的用例并且分析模型結(jié)果；v)利用以前已經(jīng)采集的臨床數(shù)據(jù)測(cè)試所選擇的患者模型等等。
模型驗(yàn)證模塊74可以包括提供特定的分析工具以評(píng)估所選擇的患者模型的一個(gè)或多個(gè)子模塊。該一個(gè)或多個(gè)分析工具子模塊的例子可以包括但不限于用于測(cè)試特定用例場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于在一個(gè)或多個(gè)所指定的工作范圍內(nèi)測(cè)試患者模型的一個(gè)或多個(gè)子模塊；用于以統(tǒng)計(jì)方式分析所選擇的患者模型的一個(gè)或多個(gè)子模塊等等。該用于測(cè)試特定用例場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以示例性地提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)如下軟件程序的訪問，所述軟件程序以將一個(gè)或多個(gè)被識(shí)別的模型特性與如上所述的預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)相比較的方式來訓(xùn)練該患者模型。用于在一個(gè)或多個(gè)所指定的工作范圍內(nèi)測(cè)試患者模型的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以示例性地提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)如下軟件程序的訪問，所述軟件程序在一個(gè)或多個(gè)特定工作范圍內(nèi)分析患者模型以確定在變化的工作范圍和/或狀況下所述患者模型多好地仿真潛在疾病或病、和/或所述患者模型多好地仿真潛在疾病或病對(duì)于規(guī)定的治療的反應(yīng)。用于以統(tǒng)計(jì)方式分析所選擇的患者模型的一個(gè)或多個(gè)子模塊可以示例性地提供對(duì)于一個(gè)或多個(gè)如下軟件程序的訪問，所述軟件程序以允許確定一個(gè)或多個(gè)解決方案是否表示一個(gè)或多個(gè)預(yù)期的統(tǒng)計(jì)特性的方式來訓(xùn)練所述患者模型以生成模型的一個(gè)或多個(gè)解(solution)。
該規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78可以示例性地提供管理一個(gè)或多個(gè)子模塊的操作的規(guī)則集，和/或提供與一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的仿真程序相對(duì)于另一個(gè)程序?qū)τ谔囟ǖ幕颊吣Ｐ汀⒛Ｐ皖愋?、模型工作范圍?或使用場(chǎng)景的特定適用性或不適用性相關(guān)的準(zhǔn)則；與對(duì)任何特定仿真程序的使用的限制相關(guān)的準(zhǔn)則；與到源(在那里可以找到相關(guān)的基于計(jì)算機(jī)的仿真程序)的鏈接相關(guān)的準(zhǔn)則；和/或與到源(在哪里相關(guān)的基于計(jì)算機(jī)的仿真程序工作可能處于開發(fā)過程中)的鏈接相關(guān)的準(zhǔn)則等等。
軟件50的功能模塊部分56(圖3)還包括提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)分析工具的訪問的分析模塊76，所述分析工具中的至少一些以一個(gè)或多個(gè)常規(guī)數(shù)學(xué)軟件包的形式駐留在數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元中，所述數(shù)學(xué)軟件包可以通過如上所述的核心應(yīng)用部分54來訪問。通常的例子包括但不限于一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化工具、一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)分析工具、一個(gè)或多個(gè)仿真工具、一個(gè)或多個(gè)靈敏度工具、一個(gè)或多個(gè)可視化工具、以及一個(gè)或多個(gè)用于提取信息的工具(例如常規(guī)的模式識(shí)別工具，包絡(luò)識(shí)別工具等)。特定的例子包括但不限于LAPACK、線性代數(shù)包、IMSL(獨(dú)立媒體解決方案有限公司)軟件工具和庫(kù)、OPTIMA客戶端/服務(wù)器工具、STATS統(tǒng)計(jì)工具、GRAPHICAL呈現(xiàn)工具等之中的任意之一或多個(gè)。
分析模塊76還可以使其它的數(shù)據(jù)分析和/或可視化工具可用，所述工具中的一個(gè)或多個(gè)可以是特定于所試圖開發(fā)的療法的。任何這樣的其它分析和/或可視化工具都可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元中，并且可以通過分析模塊76而被直接訪問，或者可以在別處使用并且通過分析模塊76經(jīng)由到該工具的相關(guān)鏈接而被間接地訪問。示例性地，可以通過分析模塊76而被訪問的核心數(shù)學(xué)工具可以包括但不限于i)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化工具；ii)一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)分析工具；iii)一個(gè)或多個(gè)仿真工具；iv)一個(gè)或多個(gè)靈敏度工具；v)一個(gè)或多個(gè)可視化工具；以及vi)一個(gè)或多個(gè)用于例如通過模式識(shí)別等來提取信息的工具。在一個(gè)實(shí)施例中，該分析模塊76提供如下的分析工具，所述分析工具使得系統(tǒng)能夠執(zhí)行仿真、統(tǒng)計(jì)分析、靈敏度分析、可視化、信息提取、優(yōu)化中的至少之一，并且提供包括劑量給藥(dosing)、鍛煉和進(jìn)餐的類型、數(shù)量和定時(shí)中的至少之一的推薦。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)推薦可以包括在當(dāng)前時(shí)刻、在將來時(shí)刻或在由該分析確定的時(shí)刻或在由終端用戶確定的時(shí)刻的動(dòng)作。
示例性地，規(guī)則/準(zhǔn)則集模塊78可以提供管理一個(gè)或多個(gè)分析的操作和/或通過分析模塊76可用的其它工具的操作的規(guī)則集，和/或提供與一個(gè)這樣的工具相對(duì)于另一個(gè)在特定工具、工具類型、對(duì)任何特定使用的任何限制方面的特定適用性或不適用性相關(guān)的準(zhǔn)則；與到源(在那里可以找到相關(guān)分析、可視化或其它工具)的鏈接相關(guān)的準(zhǔn)則；和/或與到源(在那里關(guān)于這樣的分析、可視化或其它工具的相關(guān)工作可能處于開發(fā)的過程中)的鏈接相關(guān)的準(zhǔn)則等。
使用可通過分析模塊76獲得的工具，可以將根據(jù)數(shù)據(jù)采集方案模塊70中的一個(gè)或多個(gè)方案采集到的特定于患者的數(shù)據(jù)應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)所選擇的患者模型(其通過患者模型模塊72而被選擇并通過模型驗(yàn)證模塊74而被驗(yàn)證)，以提取有用的特定于患者的生理信息。然后，有用的特定于患者的生理信息可用于開發(fā)用于治療特定于患者的疾病或病的一個(gè)或多個(gè)療法。例如，在糖尿病治療的環(huán)境中，可通過分析模塊76獲得的工具可以包括但不應(yīng)限于提供對(duì)信息(比如模型參數(shù)值)的提取的軟件工具；提供對(duì)糖尿病相關(guān)數(shù)據(jù)的分析的軟件工具；優(yōu)化軟件工具；趨勢(shì)分析軟件工具；提供對(duì)基礎(chǔ)劑量給藥和推注劑量給藥的確定和/或推薦的軟件工具；提供對(duì)狀況(比如低血糖和高血糖)的警告的確定和應(yīng)用的軟件工具；提供對(duì)允許患者輸入患者相關(guān)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形界面的開發(fā)的軟件工具等等。
在名稱為PATIENT INFORMATION INPUT INTERFACE FOR ATHERAPY SYSTEM、具有代理案號(hào)ROP0014PA/37554.20/WP23627US的共同未決美國(guó)申請(qǐng)第____號(hào)中描述了一種示例性的提供對(duì)允許患者輸入患者相關(guān)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形界面的開發(fā)的軟件工具，該申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人，并且該申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。在名稱為SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING DRUGADMINISTRATION INFORMATION的共同未決美國(guó)申請(qǐng)第11/297733號(hào)中公開了另一種軟件工具，該申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人，并且該申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到提供對(duì)允許患者輸入患者相關(guān)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形界面的開發(fā)的其它軟件工具，并且任何這樣的其它軟件工具都被本公開構(gòu)思出。
如上文關(guān)于核心應(yīng)用部分54所描述的那樣，軟件50的功能模塊部分56(圖2)還包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)器管理模塊80，其提供對(duì)于一個(gè)或多個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器的訪問。還包括有結(jié)果驗(yàn)證和呈現(xiàn)模塊82，其提供對(duì)將特定于患者的數(shù)據(jù)應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)所選患者模型的結(jié)果的分析和驗(yàn)證，并且提供用于可視地呈現(xiàn)該結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)工具。例如，該模塊82可以提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)如下仿真工具的訪問，所述仿真工具可以被選擇和執(zhí)行以測(cè)試治療魯棒性的臨界情況、評(píng)估解決方案的穩(wěn)定性、確定和評(píng)估該治療對(duì)于參數(shù)變化的靈敏度、和/或通過執(zhí)行大量仿真來生成置信區(qū)間、和/或給出治療結(jié)果位于某個(gè)范圍內(nèi)的指示。該模塊可以可替換地或附加地提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)如下工具的訪問，所述工具可以被選擇和執(zhí)行以提供用于保證安全和魯棒地使用所述結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)故障保險(xiǎn)(fail-safes)；對(duì)所述結(jié)果的有效性(比如功效、效能、親和力)的分析；對(duì)所述結(jié)果在治療趨同性和穩(wěn)定性方面的分析；一個(gè)或多個(gè)基于計(jì)算機(jī)的生物標(biāo)志物(bio marker)(比如HbA1C)；一個(gè)或多個(gè)患者監(jiān)測(cè)時(shí)間表；一個(gè)或多個(gè)治療建議等等。該模塊82還可以提供對(duì)于一個(gè)或多個(gè)可視呈現(xiàn)軟件工具或軟件包的訪問，以用于以任意的常規(guī)格式(例如文本報(bào)告、圖表、繪圖等)來圖形化地呈現(xiàn)所述結(jié)果。下文中提供了一個(gè)特定示例，其示出了根據(jù)本發(fā)明的使用圖1的系統(tǒng)10以及圖2和3的軟件50的處理。
處理實(shí)施例 現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了用于開發(fā)特定于患者的療法的處理100的一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。該處理100有助于保證滿足治療的最小規(guī)則、對(duì)(多個(gè))選項(xiàng)的選擇與實(shí)現(xiàn)治療目標(biāo)有關(guān)、以及保證解決改善患者治療的特定問題。該處理100不需要被一次全部執(zhí)行，而是可以在多個(gè)入口點(diǎn)(entry point)中的任意之一處被訪問，這在下文中將要更具體地描述。
該處理100的第一個(gè)入口點(diǎn)推進(jìn)到步驟102，在該步驟處，根據(jù)可以通過數(shù)據(jù)采集方案模塊70訪問的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)采集方案來采集特定于患者的數(shù)據(jù)。能夠理解的是，在一個(gè)實(shí)施例中，所述采集方案可以是由管理醫(yī)學(xué)團(tuán)體(比如ADA或類似的組織)指定的那些方案，而在另一些實(shí)施例中，如由醫(yī)療專業(yè)人員(比如醫(yī)療從業(yè)人員、醫(yī)生等)來建立。在步驟102，可以通過使用上面關(guān)于圖1所述的患者數(shù)據(jù)測(cè)量/采集設(shè)備48的任何一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例將這些數(shù)據(jù)輸入到客戶端計(jì)算機(jī)14中來采集特定于患者的數(shù)據(jù)。可替換地或附加地，可以在步驟102通過如下方式來采集特定于患者的數(shù)據(jù)，所述方式為測(cè)量或在其它情況下以常規(guī)方式確定特定于患者的數(shù)據(jù)，并且然后通過在監(jiān)視器36包括一個(gè)或多個(gè)觸摸屏按鈕或切換鍵的實(shí)施例中的輸入設(shè)備40或監(jiān)視器36中的一個(gè)或多個(gè)將這些數(shù)據(jù)輸入到客戶端計(jì)算機(jī)14中。
在步驟102之后，處理100推進(jìn)到步驟104，在該步驟處，對(duì)所采集的特定于患者的數(shù)據(jù)的完整性和質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)采集方案模塊70包括或者訪問具有數(shù)學(xué)模塊形式的數(shù)據(jù)符合性程序，其檢驗(yàn)所采集的數(shù)據(jù)中的不一致性，并且檢驗(yàn)針對(duì)已經(jīng)被采集到的特定數(shù)據(jù)所定義的要求。該要求的例子包括但不限于時(shí)間戳一致性、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值范圍、一個(gè)或多個(gè)日期范圍等。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)符合性程序被預(yù)先評(píng)價(jià)以獲得最佳結(jié)果。此外，該數(shù)據(jù)采集方案模塊70可以包括或訪問例如具有數(shù)學(xué)模塊形式的數(shù)據(jù)質(zhì)量程序，其在所采集數(shù)據(jù)的性能和/或統(tǒng)計(jì)特性方面檢查所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。例如，為了確定數(shù)據(jù)質(zhì)量是否不好，該系統(tǒng)檢查所采集的數(shù)據(jù)的若干方面。在這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)方面是所采集數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，其中使用從包含查詢的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊調(diào)用的關(guān)聯(lián)性查詢來從所采集的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)模塊對(duì)所提取的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所述統(tǒng)計(jì)模塊接收所提取的數(shù)據(jù)內(nèi)容并輸出結(jié)果，其中所述結(jié)果關(guān)于每天的測(cè)量頻率、進(jìn)餐時(shí)間、推注、相對(duì)于膳食量的推注量等等預(yù)期的基準(zhǔn)。另一個(gè)方面是所采集的數(shù)據(jù)的定時(shí)，其中在步驟104中，根據(jù)將要求基準(zhǔn)與患者所采集到的信息相比較來檢查數(shù)據(jù)時(shí)間序列，以提供所采集的數(shù)據(jù)的置信區(qū)間。在所示實(shí)施例中，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以通過訪問和執(zhí)行數(shù)據(jù)符合性和數(shù)據(jù)質(zhì)量模塊中的任意之一或二者來在步驟104執(zhí)行該檢驗(yàn)。
在步驟104之后，處理100可選地可以包括在步驟105中，基于對(duì)所采集的數(shù)據(jù)中的某些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量和可用性的當(dāng)前評(píng)估，來在監(jiān)視器36上向用戶呈現(xiàn)用于進(jìn)行選擇操作的推薦和數(shù)據(jù)可用性狀態(tài)。在隨后的章節(jié)中將提供對(duì)該步驟的更具體的論述。然后，處理100推進(jìn)到步驟106，在該步驟處，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以確定每個(gè)數(shù)據(jù)采集方案的數(shù)據(jù)完整性和/或數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)是否已經(jīng)通過或失敗(或者基于在步驟105中所選擇的推薦和數(shù)據(jù)可用性狀態(tài)來確定是否已經(jīng)通過/失敗)。在所示實(shí)施例中，如果一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)完整性和/或質(zhì)量檢驗(yàn)失敗，則算法執(zhí)行返回到步驟102，從而使得可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)失敗的數(shù)據(jù)采集方案來采集一組新的特定于患者的數(shù)據(jù)?？蛇x地，如圖4中所示，處理100可以包括位于步驟106的“失敗”分支與步驟102之間的附加步驟108。在這個(gè)實(shí)施例中，在步驟108，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以僅僅識(shí)別需要被重新采集的數(shù)據(jù)(即在任何一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)采集方案中的被損壞或者以其它方式未通過數(shù)據(jù)完整性和/或質(zhì)量檢驗(yàn)的數(shù)據(jù))。之后，在步驟102，僅需要重新采集在步驟108被識(shí)別的數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，提供可選步驟110，其中用戶被詢問是否需要在此時(shí)重新輸入被識(shí)別的數(shù)據(jù)。如果回答是是，則處理100返回到步驟102，否則處理100繼續(xù)使用在圖4中標(biāo)識(shí)的第二入口點(diǎn)采集的可用數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
進(jìn)入處理100中的第二入口點(diǎn)處于步驟106的“通過”分支與隨后的步驟120之間。能夠理解的是，該第二入口點(diǎn)還充當(dāng)離開步驟102-108的執(zhí)行的出口點(diǎn)。在任何情況下，步驟106的“通過”分支和/或入口點(diǎn)2都推進(jìn)到步驟120，在該步驟處，從可通過患者模型模塊72獲得的一個(gè)或多個(gè)特定于患者的模型中選擇一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)幕颊吣Ｐ?。在步驟120，可以使用客戶端計(jì)算機(jī)12和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12通過適當(dāng)?shù)挠脩艚缑?比如輸入設(shè)備40(例如鍵盤、點(diǎn)擊設(shè)備、麥克風(fēng)或其它適當(dāng)?shù)挠脩糨斎朐O(shè)備))來選擇所述一個(gè)或多個(gè)患者模型?？商鎿Q地或附加地，可以使用客戶端計(jì)算機(jī)14和/服務(wù)器計(jì)算機(jī)12通過經(jīng)由外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備(比如光盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、軟盤、USB-兼容存儲(chǔ)設(shè)備等)訪問一個(gè)或多個(gè)患者模型來執(zhí)行步驟120。另外，可替換地或附加地，可以通過如下方式來執(zhí)行步驟120，所述方式為訪問存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)24或其它存儲(chǔ)單元中的適當(dāng)鏈接，并且然后通過構(gòu)成核心應(yīng)用54的一部分的常規(guī)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器訪問該鏈接的相應(yīng)網(wǎng)站或其它源。另一方面，如果所存儲(chǔ)的鏈接對(duì)應(yīng)于對(duì)一個(gè)或多個(gè)出版物的引用，則可以通過人工地或經(jīng)由客戶端計(jì)算機(jī)14和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12訪問所述一個(gè)或多個(gè)出版物來執(zhí)行步驟120。在任何情況下，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)患者模型被選擇時(shí)，步驟120還包括使用上述的技術(shù)中的任何一個(gè)或多個(gè)來識(shí)別模型參數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施例中，并且參考圖21，提供了示出模型參數(shù)識(shí)別的例子，下文中將對(duì)其進(jìn)行論述。
為了闡述參數(shù)確定，例如通過患者模型72(圖3)來描述簡(jiǎn)單的例子以概述步驟120中的處理。考慮臨床研究，其中使用胰島素泵(例如設(shè)備48(圖2))來采用快速作用的胰島素類型(比如例如Lyspro)來治療I型患者。該泵能夠伴隨人工控制的推注(bolus)來輸注基礎(chǔ)胰島素譜(insulinprofile)。為了該臨床研究，該泵配備有紅外控制，并且可以通過控制算法(比如ALGO 510(圖5))以閉環(huán)方式而被命令，這將在稍后的章節(jié)中討論。臨床試驗(yàn)由使用該泵的一系列大大小小的皮下推注組成。這樣就選擇了一個(gè)脈沖響應(yīng)模型，其通過方程式(1)描述 方程式(1)的脈沖響應(yīng)模型由三個(gè)主要參數(shù)組成。這些參數(shù)是α近似地表示間接地充當(dāng)濾波器的隔室(compartments)的數(shù)量，β是每單位胰島素分布容積的峰值吸收速率的時(shí)間，而K是增益因子。所吸收的胰島素分布在人體的胰島素分布容積之內(nèi)。該胰島素被組織(比如肌肉、肝臟)利用并還被從循環(huán)血液中清除。近似地描述了整個(gè)過程的微分方程(2)是 第一項(xiàng)

是清除項(xiàng)，并且被簡(jiǎn)單假定為與胰島素濃度成線性比例(一階指數(shù)型衰減)。然而，時(shí)間常數(shù)τ(分鐘)是未知的。方程式(2)右邊第二項(xiàng)是所輸注的胰島素推注與胰島素吸收函數(shù)之間的卷積項(xiàng)。該項(xiàng)提供了通過胰島素推注的任意序列進(jìn)入到循環(huán)中的每單位容積所吸收的凈胰島素。每U/min的輸入胰島素推注u(t)＝0.278u′(t)，其中u′(t)的單位是U/hr。然后問題是確定特定于患者的胰島素動(dòng)力學(xué)的參數(shù)。如圖21中所示，需要每U/hr的輸入胰島素推注u′(t)和輸出胰島素濃度觀察值CIObservation[k]U/mL(循環(huán))。
該問題通過選擇一組參數(shù)來解決，所述參數(shù)例如使方程式(3)所描述的判據(jù)最小化 其中CIObservation[i]是時(shí)間窗中的第i個(gè)插值的胰島素濃度，并且CI[i]是對(duì)應(yīng)的第i個(gè)仿真濃度。存在其它可以使用的最小化準(zhǔn)則，并取決于問題要求。在這一階段從數(shù)值解角度來看的問題是標(biāo)準(zhǔn)問題。通過使用如應(yīng)用主體所指示的可用的許多優(yōu)化例程之一來解決該問題。在這一例子中，可以使用來自名稱為

的軟件包的被稱為“fmincon”的優(yōu)化例程，比如從核心應(yīng)用54之一調(diào)用和提供(圖3)。該“fmincon”函數(shù)尋找多變量函數(shù)的約束最小值。然后該約束最小函數(shù)解出未知參數(shù)，其得到以下參數(shù)解α＝1.28，β＝31.1min，τ＝56.7min，K＝1.93。
在步驟120之后，處理100推進(jìn)到步驟122，在該步驟處，對(duì)在步驟120所選擇的一個(gè)或多個(gè)患者模型執(zhí)行模型驗(yàn)證處理。在所示實(shí)施例中，客戶端計(jì)算機(jī)14和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以通過訪問來自模型驗(yàn)證模塊74的一個(gè)或多個(gè)模型驗(yàn)證軟件包來執(zhí)行步驟122。該驗(yàn)證模塊74使用在步驟122中所提供的完整參數(shù)解以及在所選患者模型上所使用的方案來進(jìn)行該驗(yàn)證。
在步驟122之后，處理100推進(jìn)到步驟124，在該步驟處，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以確定在步驟120所選擇的一個(gè)或多個(gè)患者模型是否已經(jīng)通過模型驗(yàn)證步驟122，以及因而是否為有效的患者模型。如果不是，則在所示實(shí)施例中，算法運(yùn)行返回到步驟120，從而使得可以選擇一個(gè)或多個(gè)新的患者模型。可選地，如圖4A中的陰影所示，處理100可以包括在步驟124的“否”分支與步驟120之間的附加步驟126。在這一實(shí)施例中，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12在步驟126可操作以僅僅識(shí)別需要修改的一個(gè)模型(或多個(gè)模型)的部分和/或模型參數(shù)值。然后，在步驟120，僅需要在步驟120選擇所識(shí)別的患者模型的部分，和/或只有所識(shí)別的模型參數(shù)需要修改。
進(jìn)入處理100中的第三個(gè)入口點(diǎn)位于步驟124的“是”分支與隨后的步驟140之間。能夠理解的是，第三個(gè)入口點(diǎn)還可以充當(dāng)離開步驟120-126的執(zhí)行的出口點(diǎn)。在任何情況下，步驟124的“是”分支和/或入口點(diǎn)3推進(jìn)到步驟140，在該步驟處，將按照步驟102-108在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)所采集的特定于患者的數(shù)據(jù)應(yīng)用于從步驟120-126得到的一個(gè)或多個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的患者模型，以確定一個(gè)或多個(gè)患者療法或治療操作?？梢酝ㄟ^客戶端計(jì)算機(jī)14和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12使用可經(jīng)由如上文所述的分析模塊76訪問的分析工具中的任何一個(gè)或多個(gè)來執(zhí)行步驟140。例如，所述一個(gè)或多個(gè)患者療法或治療操作可以是或者包括但不限于對(duì)一種或多種藥物的管理、對(duì)鍛煉的推薦、和/或如上所述的其它療法和/或治療操作。
在步驟140之后，處理100推進(jìn)到步驟142，在該步驟處，對(duì)于從步驟140所得到的一個(gè)或多個(gè)患者療法和/或治療操作來執(zhí)行驗(yàn)證分析。在所示實(shí)施例中，客戶端計(jì)算機(jī)14和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以通過訪問來自如上所述的結(jié)果驗(yàn)證和呈現(xiàn)模塊82的一個(gè)或多個(gè)結(jié)果驗(yàn)證軟件包來執(zhí)行步驟142。在步驟142之后，處理100推進(jìn)到步驟144，在該步驟處，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12可操作以確定在步驟140確定的一個(gè)或多個(gè)患者療法和/或治療操作是否已經(jīng)通過治療驗(yàn)證步驟142以及因而是否為有效的療法和/或治療操作。在所示實(shí)施例中，如果不是，則算法執(zhí)行返回到步驟140，從而使得可以選擇一個(gè)或多個(gè)新的患者療法和/或治療操作。可選地，如圖4中所示，處理100可以包括在步驟144的“否”分支與步驟140之間的附加步驟146。在這一實(shí)施例中，客戶端計(jì)算機(jī)14或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12在步驟146可操作以識(shí)別所述一個(gè)或多個(gè)患者療法和/或治療操作中需要修改的一個(gè)或多個(gè)部分。然后，在步驟140，僅需要在步驟140修改所述一個(gè)或多個(gè)患者療法和/或治療操作的被識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)部分。
進(jìn)入處理100中的第四個(gè)入口點(diǎn)位于步驟144的“是”分支與隨后的步驟160之間。能夠理解的是，該第四個(gè)入口點(diǎn)還可以充當(dāng)離開步驟140-146的執(zhí)行的出口點(diǎn)。在任何情況下，步驟144的“是”分支和/或入口點(diǎn)4推進(jìn)到步驟160，在該步驟處，通過如上所述的一個(gè)或多個(gè)呈現(xiàn)設(shè)備和/或格式來將所述一個(gè)或多個(gè)患者療法和/或治療操作呈現(xiàn)給系統(tǒng)100的用戶?？梢酝ㄟ^客戶端計(jì)算機(jī)14和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)12使用可經(jīng)由如上所述的結(jié)果驗(yàn)證和呈現(xiàn)模塊82訪問的呈現(xiàn)軟件包中的一個(gè)或多個(gè)來執(zhí)行步驟160。
特定用例示例——示例A 以下是本文所述的一些概念的用例示例。該示例的步驟總體上遵循圖4的算法100，并且可以通過常規(guī)的向?qū)?即計(jì)算機(jī)用戶界面，經(jīng)由該計(jì)算機(jī)用戶界面、通過一系列的對(duì)話來引導(dǎo)用戶完成任務(wù))來實(shí)現(xiàn)。該向?qū)菍?duì)于糖尿病患者的信息收集和分類的混合，其目的是指引醫(yī)療專業(yè)人員獲得(i)治療確定的最終目的，和/或(ii)如圖4的流程圖中所示的中間結(jié)果。以下例子將被呈現(xiàn)在由該向?qū)?zhí)行的步驟的框架中，但是可以理解，這個(gè)例子的步驟可以可替換地通過常規(guī)的方法(recipe)或指令集來實(shí)現(xiàn)。
在這個(gè)第一示例中，患者的病歷檔案和當(dāng)前狀態(tài)如下。主體是糖尿病I型患者，其上一次看醫(yī)生是4個(gè)月以前。該主體是40歲男性，體重80kg(自上次就診以來沒變化)，并且當(dāng)前正在使用快速作用的胰島素，例如Lispro(自上次就診以來沒變化)。該主體據(jù)稱每天平均測(cè)量3次bG(自上次就診以來沒變化)。之前就診的平均進(jìn)餐量(Mean Meal amount)值是35g、70g、85g和25g，并且當(dāng)前的進(jìn)餐量值未知。該主體的碳水化合物-胰島素比是8gm/U(無變化)，且胰島素敏感度是40mg/dL/U(無變化)。該主體的體力活動(dòng)正常(無變化)。在該主體之前就診時(shí)，他的HbA1C是7.5，并且現(xiàn)在是9.5。在這些事實(shí)模式下，醫(yī)療專業(yè)人員被指引去遵循針對(duì)典型I型糖尿病的經(jīng)典(classical)數(shù)據(jù)采集方案。
在步驟102，該向?qū)崾居脩暨x擇患者的糖尿病類型。選項(xiàng)是I型或II型。在這個(gè)例子中，選擇I型。接著，該向?qū)崾居脩暨x擇來就診的原因?？捎玫倪x項(xiàng)是新患者、臨床試驗(yàn)、定期就診(通常為2-3個(gè)月的就診)、住院治療后或已完成的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)(intensive monitoring)。在這個(gè)例子中，選擇定期就診。然后，該向?qū)崾居脩粢韵碌妮斎耄⑶胰绻捎?，則通過標(biāo)準(zhǔn)消息/數(shù)據(jù)檢索方案執(zhí)行以下操作輸入患者身高、體重、性別、年齡；獲得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告(A1C，LDL，HDL，BP，用藥(Medication))；從相關(guān)設(shè)備下載數(shù)據(jù)儀表數(shù)據(jù)、泵數(shù)據(jù)、PDA等；捕獲患者行為(從所采集的數(shù)據(jù)，生活方式捕獲)，諸如例如低血糖事件的數(shù)量，高血糖事件的數(shù)量，進(jìn)餐定時(shí)分布，碳水化合物成分，胰島素分布，體力活動(dòng)，睡眠時(shí)間表，和工作時(shí)間表；排除標(biāo)準(zhǔn)；輸入生理狀態(tài)(患病，未患病)；輸入用藥；CSII；MDI；當(dāng)前的治療；和當(dāng)前的治療規(guī)則。在這個(gè)例子中，所采集的數(shù)據(jù)反映當(dāng)前的HbA1C＝9.5；上一次的HbA1C＝7.5；(上一次的平均值35g、70g、85g、25g)；由于缺少輸入的數(shù)據(jù)，所以當(dāng)前的進(jìn)餐信息未知；bG測(cè)量結(jié)果很少；bG均值和SD是(150+/-70)；并且整夜禁食未知，以及剩余的數(shù)據(jù)值。
基于上述輸入/采集的數(shù)據(jù)，在步驟104中，該系統(tǒng)然后檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)的完整性/數(shù)據(jù)質(zhì)量。在這個(gè)例子中，由于是定期就診，醫(yī)療專業(yè)人員之前已經(jīng)確定了作為治療目的，需要定期調(diào)整患者的治療。因此，在該步驟期間，檢查各個(gè)方面。例如，對(duì)于一些所選擇的治療目標(biāo)，需要必備的數(shù)據(jù)采集來提供對(duì)于實(shí)現(xiàn)所選擇的治療目標(biāo)有意義的結(jié)果。因此，在該步驟中，該系統(tǒng)檢查以了解在所采集的數(shù)據(jù)中是否可獲得對(duì)于特定的算法參數(shù)也敏感(sensible)的數(shù)據(jù)(例如在預(yù)先確定的范圍內(nèi)、在某個(gè)值以上/以下/是某個(gè)值等等)。此外，在步驟104中，統(tǒng)計(jì)分析所述數(shù)據(jù)內(nèi)容以確定每天的測(cè)量頻率、進(jìn)餐時(shí)間范圍、餐前推注(meal bolus)范圍、相對(duì)于進(jìn)餐大小的平均推注量等等。還檢查所采集的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)時(shí)間序列。想法是患者通常遵循下述日常模式，該日常模式由包括進(jìn)餐、體力活動(dòng)和工作時(shí)間表在內(nèi)的活動(dòng)組成。按照由該患者采集的該患者的生活方式、體力活動(dòng)信息、進(jìn)餐信息、測(cè)量序列和劑量給藥信息，這些信息的具體細(xì)節(jié)將會(huì)在任意特定的一天而不同。當(dāng)在一段時(shí)間內(nèi)分析該改變的信息時(shí)，該改變的信息提供對(duì)治療有效性的指示。在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于預(yù)期的患者生活方式和應(yīng)該被采集的至少最少的信息來檢查由患者采集的這樣的信息。
在數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)映射之后推斷邏輯推理以解決(a)下一組分析的關(guān)聯(lián)性，(b)結(jié)果的置信區(qū)間；和(c)基于閾值的接受/拒絕標(biāo)準(zhǔn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如果考慮用藥事件及其對(duì)bG的影響，則第一步是確定是否已經(jīng)按照方案采集了數(shù)據(jù)。所希望的是，bG數(shù)據(jù)在大小以及測(cè)量時(shí)間方面都具有差異性。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)照經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的數(shù)量、測(cè)量結(jié)果的順序、以及測(cè)量結(jié)果的差異性以確定數(shù)據(jù)的接受。在另一實(shí)施例中，應(yīng)用一組經(jīng)驗(yàn)規(guī)則以確定哪個(gè)所采集的數(shù)據(jù)低于基于閾值的接受標(biāo)準(zhǔn)，從而執(zhí)行在實(shí)現(xiàn)期望目的方面的一定分析。例如，對(duì)于上述給定的病歷歷史示例，根據(jù)所述可用的數(shù)據(jù)和預(yù)期的控制質(zhì)量，經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的一個(gè)輸出將示出餐后葡萄糖控制所需的bG測(cè)量結(jié)果與調(diào)整患者治療的目標(biāo)高度相關(guān)，以及需要采集最少的bG測(cè)量結(jié)果以提供有益的推薦來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。如果bG測(cè)量結(jié)果的采集低于該最小值，則在這一示例中，在步驟106中，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量將失敗。
在步驟104中執(zhí)行了檢驗(yàn)后，可選地在步驟105中提供針對(duì)該患者的一系列治療評(píng)估/推薦。緊接著每個(gè)治療評(píng)估/推薦來提供關(guān)聯(lián)性評(píng)定(rating)，該關(guān)聯(lián)性評(píng)定所基于的是基于所采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量的該治療評(píng)估/推薦的選擇將對(duì)產(chǎn)生患者治療的改變所具有的影響。在該給定的示例中，這種治療評(píng)估/推薦及其相關(guān)的關(guān)聯(lián)性可以包括(a)患者治療采集不好(關(guān)聯(lián)性95％)，(b)患者需要定期的治療調(diào)整(關(guān)聯(lián)性50％)，和(c)患者生活方式改變(關(guān)聯(lián)性15％)。對(duì)于推薦(a)，經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的輸出將得到結(jié)論根據(jù)該采集的數(shù)據(jù)，A1C較差，患者感覺不好；讀數(shù)指示較大的葡萄糖值；許多高血糖和低血糖事件；以及沒有足夠的bG測(cè)量結(jié)果來有效地調(diào)整患者治療。因此，高關(guān)聯(lián)性評(píng)定所基于的考慮因素是新采集的數(shù)據(jù)有限并且舊數(shù)據(jù)是大約4-5個(gè)月之前的。對(duì)于如上所述的調(diào)整該患者治療的推薦(b)，需要利用足夠數(shù)量的餐前葡萄糖測(cè)量結(jié)果和餐后測(cè)量結(jié)果來對(duì)A1C加權(quán)。該方法還在高血糖和低血糖事件以及該A1C值之中權(quán)衡。然而，由于在所采集的數(shù)據(jù)中沒有足夠的bG測(cè)量結(jié)果，并且A1C不滿意，因此該推薦的關(guān)聯(lián)性較低，從而可能不是對(duì)于所給定的采集數(shù)據(jù)范圍的最佳選擇。當(dāng)患者能夠提供更多bG測(cè)量結(jié)果時(shí)，該推薦的關(guān)聯(lián)性則將會(huì)增加。對(duì)于建議(c)，通過主要比較歷史數(shù)據(jù)、通過比較平均值和/或使用移動(dòng)窗和比較平均值和/或確定數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，來觀察患者生活方式的變化(例如用藥、移動(dòng)/旅行到一個(gè)新的時(shí)區(qū)、改變體力活動(dòng)、改變壓力水平，或改變膳食攝取)，在這一點(diǎn)上，由于不好的數(shù)據(jù)采集，因此將給醫(yī)療專業(yè)人員在調(diào)節(jié)患者的治療方面提供(如果有的話)很少的價(jià)值。
能夠理解，基于所采集的各種數(shù)據(jù)，可以提供大量的治療評(píng)估/推薦。例如，該治療評(píng)估/推薦可以包括患者是新診斷的I型糖尿病并需要治療，或者招募該I型患者去進(jìn)行閉環(huán)臨床試驗(yàn)。在該給定的示例中，這些推薦具有0％的關(guān)聯(lián)性，因?yàn)樵摶颊呒炔皇切碌腎型，也沒有被招募進(jìn)行閉環(huán)臨床試驗(yàn)。于是在步驟105中呈現(xiàn)所生成的這些治療評(píng)估/推薦作為輸出，以供醫(yī)療專業(yè)人員選擇。在所提供的示例中，醫(yī)療專業(yè)人員選擇治療評(píng)估/推薦(a)，即該患者治療采集不好。治療評(píng)估/推薦(b)和(c)在一定程度上對(duì)醫(yī)療專業(yè)人員有益，但是關(guān)聯(lián)性評(píng)定表明，在所采集的數(shù)據(jù)中缺乏總體數(shù)據(jù)，并且總體數(shù)據(jù)對(duì)于產(chǎn)生新的治療而言不夠好。
接著，在選擇所列出的評(píng)估/推薦之一之后，在步驟105中，然后還向醫(yī)療專業(yè)人員提供數(shù)據(jù)可用性狀態(tài)以供選擇。在該步驟中，系統(tǒng)還確定，對(duì)于所選擇的評(píng)估/推薦(此處在這個(gè)示例中是治療評(píng)估/推薦(a))，哪一種進(jìn)一步的操作如果被采取則與處理/解決/改進(jìn)所選治療評(píng)估/推薦相關(guān)。在這一示例中，提供以下數(shù)據(jù)可用性狀態(tài)以供選擇(i)采集數(shù)據(jù)以改善餐后葡萄糖控制(關(guān)聯(lián)性80％)，(ii)采集數(shù)據(jù)以改善禁食期間的目標(biāo)葡萄糖(關(guān)聯(lián)性75％)，(iii)采集數(shù)據(jù)以獲得總體初始治療參數(shù)(關(guān)聯(lián)性70％)，(iv)改變治療時(shí)間安排(timing)(例如由于時(shí)區(qū)變化的原因)(關(guān)聯(lián)性25％)，(v)改變治療以調(diào)節(jié)增加的體力活動(dòng)，改變狀態(tài)(關(guān)聯(lián)性15％)，(vi)改變治療以調(diào)節(jié)交替的生理狀態(tài)(關(guān)聯(lián)性5％)，和(vii)識(shí)別用于閉環(huán)算法的參數(shù)(關(guān)聯(lián)性0％)。在這一例子中，其它經(jīng)驗(yàn)規(guī)則根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)和所選擇的評(píng)估/推薦確定為了最佳地改善餐后葡萄糖控制以及為了有助于改變治療，需要采集更多的這樣的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)與實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)最相關(guān)。然而，在這一例子中，醫(yī)療專業(yè)人員在決定從標(biāo)準(zhǔn)解決方案開始更好的情況下考慮并選擇選項(xiàng)(iii)——采集數(shù)據(jù)以獲得總體初始治療參數(shù)。
根據(jù)各個(gè)選擇，所采集的數(shù)據(jù)因而是不符合的，并且在步驟106中失敗。例如，在這個(gè)特定實(shí)施例中，為了調(diào)整該患者治療，需要利用餐前葡萄糖測(cè)量結(jié)果和餐后測(cè)量結(jié)果對(duì)HbA1C加權(quán)。然而，由于在所采集的數(shù)據(jù)中可獲得很少的葡萄糖測(cè)量結(jié)果以供該算法有效使用，所以該所需數(shù)據(jù)的缺乏將導(dǎo)致在步驟106中數(shù)據(jù)質(zhì)量失敗。然后該向?qū)н\(yùn)行步驟108，在該步驟處，系統(tǒng)通過另一組經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來識(shí)別需要被重新采集的數(shù)據(jù)，以給為了將患者治療調(diào)整為所推薦的治療計(jì)劃或處方所需的初始治療參數(shù)提供足夠的數(shù)據(jù)。該處方可以針對(duì)以下事項(xiàng)的一個(gè)或多個(gè)(a)bG測(cè)量的數(shù)量，(b)碳水化合物計(jì)數(shù)，(c)測(cè)量的時(shí)間安排；(d)在設(shè)備上通告(notification)；(e)訓(xùn)練推薦，(f)符合性滿足標(biāo)準(zhǔn)，(g)下一次就診時(shí)間——該方案可以規(guī)定一個(gè)日期或持續(xù)時(shí)間、以及(h)下一次就診時(shí)的潛在入口點(diǎn)。在給定的例子中，步驟108中所提供的處方輸出是需要每天進(jìn)行3次以上(3+)的bG餐前測(cè)量以滿足符合性；所有攝入的碳水化合物計(jì)數(shù)都要存檔記錄；在設(shè)備上通告每個(gè)醫(yī)生的主張；推薦碳水化合物計(jì)數(shù)幫助指導(dǎo)(或訓(xùn)練/更新類)；下次就診是從當(dāng)前就診日起3周；以及入口點(diǎn)1應(yīng)該是患者下次來就診的時(shí)候。在步驟108后，在步驟110中，該向?qū)Э蛇x地檢驗(yàn)以獲悉所識(shí)別的數(shù)據(jù)是否將被重新輸入。如果是，則該向?qū)?duì)所識(shí)別的數(shù)據(jù)重復(fù)步驟102。如果否，則該向?qū)г诖藭r(shí)在入口點(diǎn)2處繼續(xù)算法100。醫(yī)療專業(yè)人員的問題仍然是患者是否具有還未被解析的良好的治療參數(shù)。但是，之前的采集步驟已經(jīng)指示缺少必要的數(shù)據(jù)，并且已經(jīng)向患者呈現(xiàn)了為了改善性能所需的數(shù)據(jù)采集要求，在步驟120中，在這個(gè)所示示例中，向用戶呈現(xiàn)選項(xiàng)(a)使用相同的參數(shù)繼續(xù)，(b)使用歷史數(shù)據(jù)，或(c)重新初始化數(shù)據(jù)以用于檢查當(dāng)前的治療參數(shù)。能夠理解，可以選擇可選步驟105和110(一起或分別)以在軟件的設(shè)置期間使用(這在該例子中發(fā)生)。
在步驟120中，關(guān)聯(lián)性算法(relevancy algorithm)提供了每個(gè)選項(xiàng)在有益于解決患者是否具有良好的治療參數(shù)的問題方面的相關(guān)性。在這個(gè)例子中，使用相同參數(shù)的選項(xiàng)(選項(xiàng)(a))是0％，因?yàn)橹暗牟襟E已經(jīng)指示該數(shù)據(jù)質(zhì)量不好，并且指示使用歷史數(shù)據(jù)(選項(xiàng)(b))和重新初始化數(shù)據(jù)(選項(xiàng)(c))的選項(xiàng)分別是60％和80％。為了提供每個(gè)選項(xiàng)的關(guān)聯(lián)性，在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)聯(lián)性算法在步驟120考慮以下信息患者數(shù)據(jù)不足以重整理治療參數(shù)；患者的歷史數(shù)據(jù)可用；以及治療初始化模型可用。該關(guān)聯(lián)性算法估量出(weigh out)患者血糖控制以確定治療參數(shù)以及還確定當(dāng)患者首次被系統(tǒng)分析時(shí)患者如何利用治療參數(shù)的初始估計(jì)。然而，由于系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前患者有時(shí)可能過于保守或激進(jìn)，所以系統(tǒng)允許醫(yī)療專業(yè)人員在每一步使用他們自己的判斷。在這一例子中，醫(yī)療專業(yè)人員在步驟120中選擇選項(xiàng)(c)“重新初始化數(shù)據(jù)”，這導(dǎo)致模型的分析和指示在步驟122和124中是有效的。這些簡(jiǎn)單陳述的步驟意味著基于人群的參數(shù)是由醫(yī)療專業(yè)人員選擇的，并且這缺省地表示醫(yī)療專業(yè)人員所同意的平均人群行為考慮了信息的當(dāng)前狀態(tài)。
在步驟124之后，該向?qū)г谌肟邳c(diǎn)3處繼續(xù)算法100。在步驟140中，處理100在這一實(shí)施例中將所采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用于基于人群的參數(shù)以確定患者治療，這在表1中被示出。
表1-根據(jù)模型生成的治療參數(shù) 在步驟142中，該向?qū)КF(xiàn)在對(duì)所確定的患者治療執(zhí)行驗(yàn)證分析，并向醫(yī)療專業(yè)人員提供最相關(guān)的選項(xiàng)，由此來審閱所確定的患者治療并提供治療安全準(zhǔn)則。在該給定例子中，給醫(yī)療專業(yè)人員提供評(píng)價(jià)生活方式對(duì)該患者的慢性病管理的影響的選項(xiàng)。此外，關(guān)于治療安全準(zhǔn)則，基于所采集的數(shù)據(jù)和生活方式結(jié)果，在步驟142中向醫(yī)療專業(yè)人員通知患者具有x低血糖事件和y高血糖事件的可能，從而可以通過附加的后測(cè)量(post measurement)和糾正胰島素來降低高血糖事件。在步驟142中，該系統(tǒng)還基于由所選擇的模型生成的參數(shù)來推薦治療。在這個(gè)例子中，所推薦的治療提供將基礎(chǔ)速率設(shè)定為所期望的U/hr；將碳水化合物-胰島素比設(shè)定為所期望的gm/U；將胰島素敏感度設(shè)定為所期望的mg/dl；指示所需的bG測(cè)量結(jié)果數(shù)量；要求對(duì)攝入的所有膳食進(jìn)行碳水化合物計(jì)數(shù)；以及指示需要至少x次每日餐前測(cè)量和至少y次餐后測(cè)量來改善治療參數(shù)估計(jì)。此外，向用戶建議該患者應(yīng)該在接下來的y周內(nèi)完成治療的數(shù)據(jù)采集并且之后到醫(yī)療專業(yè)人員那里就診。在步驟144中，該系統(tǒng)詢問醫(yī)療專業(yè)人員所推薦的治療是否有效。如果醫(yī)療專業(yè)人員希望改變所推薦的治療的任何一個(gè)上述方面，則在步驟144中指示“否”，其使得醫(yī)療專業(yè)人員能夠在步驟146中修改該治療的一部分。在步驟146中進(jìn)行所期望的改變之后，然后重復(fù)步驟140-144。否則，處理100通過在步驟160中將推薦治療輸出作為處方來完成該推薦治療，這也是入口點(diǎn)4。能夠理解，對(duì)于這個(gè)例子，當(dāng)該患者再次到醫(yī)療專業(yè)人員那里就診時(shí)，該向?qū)?huì)再次在入口點(diǎn)1處被使用并引導(dǎo)用戶經(jīng)過圖4的算法100。
特定用例示例-示例B 在第二個(gè)用例示例中，主體的病歷如下。該主體是與上述示例A中相同的糖尿病I型患者，其上一次來到醫(yī)療專業(yè)人員那里就診是24天前。該主體是40歲男性，體重80kg(自上次就診以來無變化)，并且當(dāng)前正在使用快速作用的胰島素(比如Lispro)(自上次就診以來無變化)。該主體每天平均測(cè)量6次血糖(bG)(上次就診時(shí)的次數(shù)是每天3次)。之前就診的平均進(jìn)餐量值是25g、85g、85g、以及25g，并且當(dāng)前的進(jìn)餐量值未知。該主體的碳水化合物-胰島素比是8gm/U(無變化)，并且胰島素敏感度是40mg/dL/U(無變化)。該主體的體力活動(dòng)正常(無變化)。在該主體先前就診時(shí)，他的HbA1C是9.5，并且現(xiàn)在是9.5。在這些事實(shí)模式下，醫(yī)療專業(yè)人員被指引去遵循用于典型的I型糖尿病的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集方案。
在這個(gè)例子中，完成步驟102之后，就已經(jīng)采集了以下數(shù)據(jù)I型患者；就診原因是完成重點(diǎn)監(jiān)測(cè)；當(dāng)前的A1C＝9.5；上一次的A1C＝9.5；當(dāng)前的進(jìn)餐信息(平均值35g±5、70g±15、85g±20和25g±15)；由于缺少數(shù)據(jù)，上次的膳食信息未知，bG平均值和SD是135±50；整夜禁食是130±30mg/dL；對(duì)照所需要的方案來處理數(shù)據(jù)；并且在該方案的界限內(nèi)完成對(duì)所采集的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。在步驟104中執(zhí)行了對(duì)于所采集的數(shù)據(jù)的完整性和質(zhì)量的檢驗(yàn)后，在步驟105中所提供(例如顯示)的一系列推薦及其關(guān)聯(lián)性評(píng)定如下(a)患者需要定期的治療調(diào)整(關(guān)聯(lián)性90％)，(b)患者治療不好、例如A1C較差，患者感覺不好，讀數(shù)指示大的葡萄糖值，許多高血糖事件(關(guān)聯(lián)性95％)，(c)患者被新診斷為I型糖尿病并且需要治療(關(guān)聯(lián)性0％)，(d)I型患者已經(jīng)被招募進(jìn)行閉環(huán)臨床試驗(yàn)(關(guān)聯(lián)性0％)，和(f)患者生活方式改變，例如移動(dòng)到新的時(shí)區(qū)、增加體力活動(dòng)等(關(guān)聯(lián)性65％)。
根據(jù)上述顯示的推薦，醫(yī)療專業(yè)人員獲悉推薦(a)和(b)是最相關(guān)的，其中推薦(b)“患者治療不好”具有最高的關(guān)聯(lián)性。在這個(gè)例子中，醫(yī)療專業(yè)人員在步驟105中選擇推薦(b)。接著，在步驟105中向醫(yī)療專業(yè)人員提供(例如顯示)以下關(guān)于數(shù)據(jù)可用性狀態(tài)和相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)性的可選選項(xiàng)(i)采集數(shù)據(jù)以改善餐后葡萄糖控制(關(guān)聯(lián)性15％)，(ii)采集數(shù)據(jù)以改善禁食期間的目標(biāo)葡萄糖(關(guān)聯(lián)性10％)，(iii)采集數(shù)據(jù)以獲得總體初始治療參數(shù)(關(guān)聯(lián)性10％)，(i v)重整理患者參數(shù)并確定治療參數(shù)(關(guān)聯(lián)性95％)，(v)改變治療時(shí)間安排，例如諸如由于時(shí)區(qū)變化的原因(關(guān)聯(lián)性25％)，(vi)改變治療以調(diào)節(jié)增加的體力活動(dòng)(關(guān)聯(lián)性0％)，(vii)改變治療以調(diào)節(jié)交替的生理狀態(tài)(關(guān)聯(lián)性0％)，和(viii)識(shí)別用于閉環(huán)算法的參數(shù)(關(guān)聯(lián)性0％)。在這一步驟中，醫(yī)療專業(yè)人員選擇選項(xiàng)(iv)重整理患者參數(shù)并確定治療參數(shù)作為相關(guān)的操作過程。清楚的是，過去的就診初始化顯示血糖控制不好。盡管患者正在完成獲得測(cè)量結(jié)果和對(duì)碳水化合物計(jì)數(shù)的認(rèn)真的任務(wù)，但是餐前指示膳食控制和/或禁食控制不好。相對(duì)于之前的就診(其中提供了基于人群的參數(shù))，需要進(jìn)行特定于患者的調(diào)整。由于按照基準(zhǔn)(baseline)的數(shù)據(jù)采集因而是符合的，并因而在步驟106中通過，所以處理100繼續(xù)前進(jìn)到入口點(diǎn)2以進(jìn)行模型選擇。
在步驟120中，處理100提供了對(duì)如下事實(shí)的確定所采集的數(shù)據(jù)是可用的并且是符合要求的，歷史數(shù)據(jù)也是可用的，以及經(jīng)驗(yàn)初始化模型也是可用的。因此在該情形下，在步驟120中向醫(yī)療專業(yè)人員提供以下選項(xiàng)及其相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)性(a)識(shí)別患者參數(shù)(關(guān)聯(lián)性95％)，(b)使用歷史數(shù)據(jù)(關(guān)聯(lián)性50％)，和(c)重新初始化數(shù)據(jù)(關(guān)聯(lián)性50％)。在這一例子中，醫(yī)療專業(yè)人員選擇選項(xiàng)(a)、即識(shí)別患者參數(shù)。醫(yī)療專業(yè)人員也可以選擇使用歷史數(shù)據(jù)的方法，其中分析并呈現(xiàn)模式和趨勢(shì)。然而，在這個(gè)例子中，利用可用的詳細(xì)數(shù)據(jù)，醫(yī)療專業(yè)人員選擇檢查患者特定的生理特征的具體步驟。緊接著在步驟120中，顯示以下被識(shí)別的模型參數(shù)以及它們被評(píng)估的關(guān)聯(lián)性作為可供醫(yī)療專業(yè)人員選擇的選項(xiàng)(a)膳食相關(guān)的模型+CSII+bG測(cè)量?jī)x(關(guān)聯(lián)性99％)；膳食相關(guān)的模型+MDI+bG測(cè)量?jī)x(關(guān)聯(lián)性0％)；和膳食相關(guān)的模型+CSII+連續(xù)(關(guān)聯(lián)性0％)。在步驟140中，醫(yī)療專業(yè)人員選擇第一個(gè)選項(xiàng)(a)，其在該向?qū)蠟樯攀?CSII+bG測(cè)量?jī)x。這里，關(guān)聯(lián)性示出了需要整體治療。膳食是對(duì)于患者的主要外因干擾。在這一點(diǎn)上，鍛煉或其它應(yīng)激源作為次要因素估量，并且可以在未來對(duì)于治療參數(shù)的調(diào)整中變得相關(guān)。
最后，在步驟120中，該向?qū)С尸F(xiàn)類型膳食模型以供選擇(a)快速(以碳水化合物為主)；(b)中等(標(biāo)定的)；(c)慢速(高脂肪含量)，和(d)混合的(相應(yīng)采集的數(shù)據(jù)將具有該信息)。醫(yī)療專業(yè)人員選擇第二個(gè)膳食模型選項(xiàng)(b)、即中等或標(biāo)定膳食模型。這里，數(shù)據(jù)不夠充足或存檔得不足夠好以至于不能適合(do)選項(xiàng)(d)下的混合情況，并且該患者的數(shù)據(jù)已經(jīng)指示基準(zhǔn)標(biāo)定(baseline nominal)模型。可以利用更具體的信息來捕獲特定的膳食習(xí)慣。該膳食模型部分可以是或包括更具體的處理，并且在任何情況下都會(huì)導(dǎo)致選擇如下的潛在數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型可以是標(biāo)準(zhǔn)的或者通過允許醫(yī)療專業(yè)人員選擇或定義可替換的生理模型而被普遍化(generalize)。上面的例子僅僅示出了在步驟120中處理模型選擇的一種方式。
在模型選擇之后，在步驟122中，處理100對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和分析。對(duì)于這個(gè)步驟，通過基于計(jì)算機(jī)的仿真在系統(tǒng)10上在計(jì)算機(jī)里(in silico)仿真特定于患者的用例場(chǎng)景。實(shí)際上，對(duì)所選擇的患者模型的理解可以是，每次確定一個(gè)數(shù)學(xué)模型時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以檢查其逼真度。步驟122確保自從測(cè)試已被配置為個(gè)體主體的特定測(cè)試用例以來，存在嵌入到系統(tǒng)10中的檢驗(yàn)和平衡，其中然后將所得到的數(shù)據(jù)與已知標(biāo)準(zhǔn)或更廣人群的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。根據(jù)特定的所選患者模型，步驟122需要以下至少一個(gè)步驟在指定的工作范圍內(nèi)在計(jì)算機(jī)里驗(yàn)證模型以了解工作空間，以及了解該模型的限制；提供基于該模型的給定假設(shè)的錯(cuò)誤的合理思想；應(yīng)用其它測(cè)試模塊、比如測(cè)試膳食、測(cè)試胰島素劑量等；采用已被采集的臨床數(shù)據(jù)(比如胰島素輸入信息和事件輸入信息)測(cè)試該模型；和應(yīng)用特定的模型特性(例如指定的譜(profiles)、參數(shù)值范圍或度量)。任何不正?；蚱婀值姆矫娑急粯?biāo)記并呈現(xiàn)給醫(yī)療專業(yè)人員以進(jìn)行操作。
在給定的示例中，患者模型擬合被完成，其具有擬合質(zhì)量＝85％，即該模型和該組參數(shù)將解釋該模型特性的85％，其是被觀察特性(bG測(cè)量結(jié)果和進(jìn)餐量)的加權(quán)結(jié)果。在其它實(shí)施例中，可以得到所述參數(shù)的置信區(qū)間。并且在這個(gè)例子中，完成模擬的患者模型響應(yīng)以核實(shí)該模型的生理特性(核實(shí))。這也被稱為患者模型表征，其包括對(duì)該模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試以得到預(yù)先確定的信號(hào)以檢查所獲得的特性；然后將其與所觀察的患者特性的一個(gè)或多個(gè)預(yù)期范圍相比較。這里的一個(gè)目標(biāo)是保持在可接受的患者特性的指定邊界內(nèi)。在其它實(shí)施例中還可以實(shí)現(xiàn)該模型復(fù)制結(jié)果(預(yù)測(cè)的質(zhì)量)的能力。這是一個(gè)可選的特征，并且可以在復(fù)制數(shù)據(jù)集可用時(shí)加以實(shí)施。該能力的測(cè)量例如可以是歸一化最小二乘擬合。
在步驟122中完成對(duì)所選模型的分析之后，在步驟124中，執(zhí)行對(duì)于該模型是否有效的確定。在步驟124中，醫(yī)療專業(yè)人員基于包括以下事項(xiàng)中的至少之一的結(jié)果來審查和預(yù)期該模型的接受，所述事項(xiàng)為關(guān)于參數(shù)的置信區(qū)間、擬合數(shù)據(jù)的能力、為基于生理的參數(shù)的估計(jì)提供置信區(qū)間等等?？梢詾槊總€(gè)參數(shù)計(jì)算置信區(qū)間。這些置信區(qū)間基本上確定了置信度，其中采用該置信度計(jì)算了這些參數(shù)。由于該模型是針對(duì)特定方案選擇的，因此不希望有過寬的置信區(qū)間。但是如果它們太寬這種情況發(fā)生的話，則可以得出下述結(jié)論，即對(duì)于該特定患者和該特定的膳食，利用這種方法沒有改善的可能。而且，可以使用經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)(比如預(yù)測(cè)與測(cè)量結(jié)果之間的方差)來檢驗(yàn)擬合的優(yōu)度。如果擬合優(yōu)度不好，則不應(yīng)使用所計(jì)算的參數(shù)來改善膳食控制。如果該模型不能進(jìn)行較好的驗(yàn)證工作，則可以重新進(jìn)行這一步驟。此外，人們可能希望與另外一個(gè)或多個(gè)模型比較以確定是否存在提供更好結(jié)果的可替換的一個(gè)或多個(gè)模型。作為在步驟122中對(duì)所選模型執(zhí)行驗(yàn)證分析(即識(shí)別患者參數(shù))的結(jié)果，醫(yī)療專業(yè)人員在步驟124中確定該模型有效。這時(shí)，向?qū)г谌肟邳c(diǎn)3處繼續(xù)進(jìn)行算法100。
在醫(yī)療專業(yè)人員認(rèn)可該模型之后，向?qū)⑨t(yī)療專業(yè)人員帶入到治療分析/確定的最后階段中。在步驟140中，該處理執(zhí)行在計(jì)算機(jī)里的仿真以質(zhì)詢(challenge)臨界情況的治療魯棒性，并且通過考慮監(jiān)測(cè)時(shí)間表和故障保護(hù)來評(píng)估該解決方案的穩(wěn)定性，確定該治療對(duì)參數(shù)變化的靈敏度，通過執(zhí)行大量仿真來生成置信區(qū)間，以及確定各個(gè)療法的有效性(功效，效力，親和力)以確定所推薦的治療建議(包括該治療的安全性和耐受性)。
例如，在步驟140中，在給定示例中，處理100提取/識(shí)別患者的生活方式數(shù)據(jù)，并且基于這些數(shù)據(jù)為治療結(jié)果提供(一個(gè)或多個(gè))置信區(qū)間。這里，患者生活方式與測(cè)試和評(píng)價(jià)治療相關(guān)?，F(xiàn)在通過具有生活方式選項(xiàng)的向?qū)斫o醫(yī)療專業(yè)人員呈現(xiàn)所采集的信息和識(shí)別的模型以審查治療結(jié)果。這里，一個(gè)目標(biāo)是提供治療安全性準(zhǔn)則。在步驟140中可以向醫(yī)護(hù)人員提供以下療法計(jì)算選項(xiàng)(a)確定用于所指定的算法A(例如CSII)和所指定的生活方式的治療參數(shù)；(b)確定用于所指定的算法B(例如ICT)和所遵守(observed)的生活方式的治療參數(shù)；(c)建議高性能的治療(CSII+經(jīng)常測(cè)量+生活方式)；和(d)評(píng)價(jià)具有較差符合性50％對(duì)90％符合的生活方式影響(95％)。在步驟140中，由于患者在較早的就診中是不符合的，所以醫(yī)療專業(yè)人員選擇第一個(gè)選項(xiàng)(a)?？蛇x地，醫(yī)療專業(yè)人員可以實(shí)施的另一實(shí)踐是也選擇第四個(gè)選項(xiàng)(d)。
這里，使用所遵守的生活方式而略過不符合的情況(即患者沒有遵守治療規(guī)則和/或不符合測(cè)量結(jié)果和碳水化合物計(jì)數(shù))，在步驟142中執(zhí)行隨機(jī)仿真，并且生成關(guān)于潛在結(jié)果的比較報(bào)告。該報(bào)告可以包括患者具有x低血糖事件和/或y高血糖事件的可能；下次就診時(shí)(例如從現(xiàn)在起3個(gè)月)預(yù)期的HbA1C；高和低的bG測(cè)量結(jié)果；由于管理不當(dāng)?shù)奶悄虿≈委煻鴮?dǎo)致的可能的時(shí)間損失和不適天數(shù)。此外，關(guān)于該治療的推薦可以是患者測(cè)量生活方式應(yīng)該是至少x次測(cè)量；可以通過額外的后測(cè)量和糾正胰島素來降低高血糖事件；患者應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行餐前和餐后測(cè)量；以及當(dāng)患者改變了飲食習(xí)慣時(shí)，采集和記錄關(guān)于特定膳食類型的數(shù)據(jù)，從而使得可以改善進(jìn)一步的治療。此外，為了該仿真的目的，還可以以符合率的方式給出符合性，其中該符合率等于事件被確切記錄的次數(shù)除以事件應(yīng)被記錄的次數(shù)。
例如，患者具有103次早餐前測(cè)量的記錄，并且做出這些測(cè)量的時(shí)間段是120天。因而該早餐的符合率是103/120或0.86。于是，例如，在這種情況下，滿足了所需的早餐禁食符合性0.8或更佳的符合性。醫(yī)療專業(yè)人員在步驟144中審查該報(bào)告和療法，并且如果沒有變化，則認(rèn)為它有效。現(xiàn)在處理100在入口點(diǎn)4輸出160中的該報(bào)告和治療推薦作為處方，并且以電子方式更新該患者的記錄。下文中參考圖2-9提供根據(jù)本發(fā)明的特定系統(tǒng)實(shí)施方式及其使用。下面討論本發(fā)明的系統(tǒng)和處理如何響應(yīng)于事件。
通過事件調(diào)用軟件響應(yīng) 如前所述，事件是由一個(gè)構(gòu)件生成的可以被該系統(tǒng)的另一構(gòu)件使用的信息單元。事件單元所固有的是該事件的時(shí)間、事件表征描述符(descriptor)、事件操作計(jì)劃、以及事件值。下面提供進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。系統(tǒng)中事件的激活與給構(gòu)成該事件的元素指定值有關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中事件可以是(i)信息輸入(entry)，(ii)活動(dòng)信息，(iii)要求設(shè)備做一些事情，(iv)通知患者完成任務(wù)，(v)通知患者可能的生理狀態(tài)等等。在一個(gè)實(shí)施例中，事件的結(jié)構(gòu)具有以下字段絕對(duì)事件時(shí)間；事件類型；事件的持續(xù)時(shí)間/操作時(shí)間/活動(dòng)時(shí)間；相對(duì)于本源(parent)該事件的開始時(shí)間；事件的量(強(qiáng)度)；和報(bào)告字符串(advisory string)。絕對(duì)事件時(shí)間提供了事件應(yīng)該發(fā)生的時(shí)間，并且具有以下值預(yù)先定確的、由算法確定的、或異步觸發(fā)的。事件的時(shí)間作為通常充當(dāng)絕對(duì)參考的絕對(duì)時(shí)間而被提供。在特殊情況下，該絕對(duì)事件時(shí)間被鏈接到另一事件的絕對(duì)時(shí)間。絕對(duì)UTC時(shí)間被用作與該事件相關(guān)聯(lián)的“參考時(shí)間”。該參考時(shí)間是關(guān)聯(lián)其它事件所必需的。并且，考慮到多個(gè)時(shí)區(qū)和夏時(shí)制(day light saving)，唯一的時(shí)間確定并非不重要。本地時(shí)間和協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)之間的區(qū)別是相對(duì)的。本地時(shí)間用于顯示目的，并且UTC被映射到本地時(shí)間。
事件類型描述什么事件已被激發(fā)，并且其所具有的值例如是進(jìn)餐、鍛煉、用藥、胰島素測(cè)量、改變狀態(tài)、糾正事件、以及取消事件。持續(xù)時(shí)間定義了實(shí)施活動(dòng)(例如胰島素推注活動(dòng)、進(jìn)餐活動(dòng)、鍛煉活動(dòng)持續(xù)時(shí)間和改變狀態(tài))的長(zhǎng)度。被啟動(dòng)的任何活動(dòng)都應(yīng)當(dāng)用持續(xù)時(shí)間來限定。缺省地，活動(dòng)具有無限的持續(xù)時(shí)間。另一個(gè)缺省的可能是該活動(dòng)沒有持續(xù)時(shí)間。這意味著它的影響是瞬間的。從0到無窮的非零值捕獲了所有的中間情況。相對(duì)時(shí)間是相對(duì)于絕對(duì)參考時(shí)間的，該事件在相對(duì)于該相對(duì)時(shí)間而調(diào)節(jié)的絕對(duì)時(shí)間處被啟動(dòng)。對(duì)于在等于絕對(duì)事件時(shí)間加上相對(duì)時(shí)間的時(shí)間處被激活的、與進(jìn)餐相關(guān)的推注而言，這可以是相對(duì)于進(jìn)餐事件的測(cè)量或者相對(duì)于上次bG測(cè)量的測(cè)量。量描述了該事件的強(qiáng)度或大小，并且可以是胰島素的量、進(jìn)餐量和進(jìn)餐速度。最后，報(bào)告字符串是信息的簡(jiǎn)潔而敘述性的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，該字段以XML或RTF或其它標(biāo)記語(yǔ)言來輸出，以呈現(xiàn)針對(duì)終端用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)記錄而被特別調(diào)整的更詳細(xì)且描述性的信息。一般地，該報(bào)告字符串是關(guān)于過去、現(xiàn)在和將來的任務(wù)的正在進(jìn)行的活動(dòng)的注釋。在該字段中使用標(biāo)記語(yǔ)言的應(yīng)用增強(qiáng)了向用戶提供所有可能的交互工具(比如音頻、可視圖形、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)鏈接)的整體能力。動(dòng)態(tài)鏈接可以包括進(jìn)度條、柱形圖等。例如，進(jìn)行活動(dòng)的時(shí)間可以被表示為進(jìn)度條，所給予的胰島素距離將要給予的量可以被示為進(jìn)度條等等。
注意，在以上述方式表征事件輸入時(shí)，可以提供系統(tǒng)中的以下應(yīng)用(utility)命令用藥配給單元(胰島素泵)以給定的輸入特性來配給藥物(胰島素)；命令測(cè)量單元以給定的輸入特性來執(zhí)行測(cè)量任務(wù)；從患者那里接收關(guān)于即將發(fā)生的事件活動(dòng)輸入特性的指令集；和向算法模塊(即系統(tǒng)的包含血糖控制算法的軟件構(gòu)件)呈現(xiàn)事件輸入和/或產(chǎn)生輸出事件。該血糖控制算法被用于基于所采集的皮下傳感器數(shù)據(jù)、主體的預(yù)定基礎(chǔ)譜和用戶輸入來做出胰島素推薦以將該主體的葡萄糖水平保持在目標(biāo)范圍內(nèi)。向(i)設(shè)備(ii)算法和(iii)用戶呈現(xiàn)特定于方案的時(shí)間表以執(zhí)行任務(wù)/事件。存儲(chǔ)特性輸入和從該數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索特性輸入。使用本發(fā)明的系統(tǒng)和軟件如何工作的示例來進(jìn)一步解釋上述每個(gè)應(yīng)用。
命令藥物配給單元以給定的輸入特性來配給藥物 在這個(gè)實(shí)施例中，患者數(shù)據(jù)測(cè)量/采集設(shè)備48(圖2)是藥物運(yùn)送單元(比如可編程胰島素泵)，其關(guān)于系統(tǒng)的所推薦的療法自動(dòng)運(yùn)行，其中所述療法由醫(yī)療專業(yè)人員在步驟160(圖4)的末尾確定為處方并通過客戶端計(jì)算機(jī)14而被上傳。事件自身以下述多種方式中的一種生成，所述多種方式為(i)算法，(ii)用戶，(iii)看門狗(watch-dog)(第三方工具)，(iv)故障保護(hù)，(v)數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)的事件，和(vi)基于方案。特性曾需要惟一地并且將需要覆蓋下次通信可以發(fā)生之前的已知或未知的時(shí)間長(zhǎng)度。用藥定時(shí)是糖尿病治療的中心(所有事件定時(shí)優(yōu)選地被保持在具有針對(duì)本地時(shí)間的適當(dāng)調(diào)節(jié)的UTC時(shí)間內(nèi))。事件類型解釋了該事件的環(huán)境和/或描述了所觸發(fā)的事件(例如餐前推注(meal bolus)、所命令的推注、餐前推注譜)。任何被啟動(dòng)的活動(dòng)一般都被有限的持續(xù)時(shí)間限定。該持續(xù)時(shí)間被認(rèn)為是覆蓋了發(fā)生的事件的實(shí)際持續(xù)時(shí)間(比如配給所命令的推注物理地花費(fèi)了有限的時(shí)間來運(yùn)送)，并且該持續(xù)時(shí)間可以與算法相關(guān)聯(lián)以考慮何時(shí)決定下一個(gè)推注命令，或者可以捕獲胰島素的持續(xù)時(shí)間以作為該患者體內(nèi)的胰島素活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。相對(duì)時(shí)間允許該事件相對(duì)于參考點(diǎn)被錯(cuò)開(stagger)。例如，如果該參考時(shí)間是進(jìn)餐時(shí)間，那么就利用相對(duì)時(shí)間例如通過指定幾分鐘的負(fù)時(shí)間(negative time)來進(jìn)行餐前給藥。該數(shù)字的序列還將單次給藥計(jì)劃擴(kuò)展到關(guān)于進(jìn)餐時(shí)間的給藥分布序列。量(amount)可以指出活動(dòng)的強(qiáng)度或者其表示數(shù)量(quantity)/量。例如，在該特定情況下是待配給的胰島素量。與持續(xù)時(shí)間類似，它也可以是數(shù)列。該序列中的元素?cái)?shù)通常將與相對(duì)時(shí)間中的元素?cái)?shù)匹配。報(bào)告字符串以(i)圖形(ii)音頻格式來呈現(xiàn)信息。此外，該信息如果被存儲(chǔ)，則呈現(xiàn)該活動(dòng)的記錄(log)。
命令測(cè)量單元以給定的輸入特性執(zhí)行測(cè)量任務(wù) 需要測(cè)量以用于人工控制或用于自動(dòng)反饋控制以獲得良好的性能。然后，根據(jù)功能性的觀點(diǎn)，測(cè)量被歸納為另一事件單元。當(dāng)然，測(cè)量具有需要考慮的事項(xiàng)，例如相關(guān)成本、在現(xiàn)實(shí)意義上能夠進(jìn)行多少測(cè)量的限制，如何使用測(cè)量來規(guī)定(dictate)測(cè)量序列，測(cè)量還可以與用于完成任務(wù)的方案相關(guān)，需要測(cè)量以改善性能，測(cè)量報(bào)告(advisory)通過如下方式增加了值，所述方式為利用理想測(cè)量時(shí)間、測(cè)量和保持安全性的最佳最小時(shí)間來幫助用戶、醫(yī)療專業(yè)人員(HCP)(例如醫(yī)師、RN、LPN或護(hù)理人員/EMT)、應(yīng)急支援小組。各種可能性都被上述的事件特性覆蓋并且被重新提出以用于bG測(cè)量。測(cè)量的定時(shí)對(duì)提供好的治療是很重要的。在執(zhí)行測(cè)量時(shí)，優(yōu)選地以UTC捕獲測(cè)量結(jié)果并將測(cè)量結(jié)果提交到算法和/或數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，測(cè)量報(bào)告以本地時(shí)間呈現(xiàn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，患者數(shù)據(jù)測(cè)量/采集設(shè)備48被如上所述地編程，從而以絕對(duì)期限(term)告訴患者根據(jù)該系統(tǒng)輸出的處方，應(yīng)該何時(shí)以本地時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于該應(yīng)用，事件類型解釋了事件的環(huán)境和/或描述了被觸發(fā)的事件。例如，bG現(xiàn)場(chǎng)(spot)測(cè)量表示用于測(cè)量的bG測(cè)量?jī)x，血液抽取將表示用于分析例如獲得bG測(cè)量結(jié)果、胰島素血漿濃度或A1C測(cè)量結(jié)果的血樣。所啟動(dòng)的任何活動(dòng)一般都被持續(xù)時(shí)間限定。該持續(xù)時(shí)間被理解為覆蓋了發(fā)生的事件的實(shí)際持續(xù)時(shí)間(例如測(cè)量物理地花費(fèi)了有限的時(shí)間來確定葡萄糖濃度)，并且該持續(xù)時(shí)間可以與算法相關(guān)以考慮例如在連續(xù)測(cè)量中可以有小到30mts延遲那么多的測(cè)量延遲。存在持續(xù)時(shí)間可能沒有意義的情況，并且在這種情況下，該項(xiàng)被留為空白?？梢允箿y(cè)量的相對(duì)時(shí)間覆蓋許多用例情形，并且測(cè)量的相對(duì)時(shí)間可以是基于環(huán)境的。該相對(duì)時(shí)間可以充當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)或進(jìn)行測(cè)量前所剩余的時(shí)間。它可以表示距離上次測(cè)量的時(shí)間推移。它可以表示自所期望的測(cè)量時(shí)間以來的時(shí)間。它可以表示用于基于方案或基于事件的測(cè)量要求的一系列測(cè)量時(shí)間，其可以由在特定時(shí)間段的一系列測(cè)量組成。量可以指出活動(dòng)的強(qiáng)度或其表示數(shù)量(quantity)。例如，在該特定的情況下，該量表示測(cè)量值。如果設(shè)備48配備bG測(cè)量單元，則該設(shè)備可以顯示該測(cè)量，并且如果測(cè)量時(shí)間被指定并且測(cè)量還沒發(fā)生，那么可以很容易地提供用于管理未來項(xiàng)和/或丟失項(xiàng)的邏輯。最后，報(bào)告字符串可以同時(shí)以圖形和音頻格式呈現(xiàn)信息。此外，所有信息現(xiàn)在都被存儲(chǔ)為該活動(dòng)的記錄。
從患者那里接收關(guān)于即將發(fā)生的事件活動(dòng)輸入特性的指令集 一般地，需要對(duì)事件進(jìn)行表征以獲得更好的性能。目前，膳食(例如只有碳水化合物計(jì)數(shù))被利用。在這種情況下，該事件的量字段捕獲該膳食的凈強(qiáng)度(net strength)。然而，沒有處理(address)更完整的特征(例如它的速度或血糖指數(shù))。該事件的持續(xù)時(shí)間字段可用于捕獲進(jìn)餐速度方面之一。進(jìn)餐事件還可以被描述為快速、中等或慢速以再次捕獲進(jìn)餐的速度。另一個(gè)例子是鍛煉，其中，強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間可以幫助捕獲活動(dòng)水平。這些和其它例子可以被處理100的算法使用以微調(diào)在提供推薦的治療的過程中應(yīng)當(dāng)如何調(diào)節(jié)背景胰島素。在鍛煉情況下的相對(duì)時(shí)間字段允許預(yù)編程一個(gè)事件，該事件可以被處理100的算法使用以預(yù)先微調(diào)胰島素從而與即將發(fā)生的事件相配。這對(duì)于增強(qiáng)治療效果非常有益，因?yàn)榇嬖谙到y(tǒng)和響應(yīng)延遲。
需要對(duì)攝入膳食、體力活動(dòng)(比如鍛煉)或處于交替狀態(tài)(比如壓力)的定時(shí)以進(jìn)行治療調(diào)節(jié)。該活動(dòng)的識(shí)別可以是人工的，并且在這種情況下，通過人工輸入來觸發(fā)事件。所有事件定時(shí)優(yōu)選地被保持在具有針對(duì)本地時(shí)間的適當(dāng)調(diào)節(jié)的UTC時(shí)間內(nèi)。事件類型解釋了該事件的環(huán)境和/或描述了被觸發(fā)的事件。例如，可以將膳食描述為高或低血糖指數(shù)，它可以由成分(比如脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維素)，或者由描述符(例如快速、中等或慢速進(jìn)餐)來表征。任何被啟動(dòng)的活動(dòng)一般都被有限持續(xù)時(shí)間限定。該持續(xù)時(shí)間被理解為覆蓋了被觸發(fā)事件的實(shí)際持續(xù)時(shí)間。例如，已知進(jìn)餐活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與慢速吸收的膳食相關(guān)。已知該持續(xù)時(shí)間有助于確定胰島素分配。類似地，其它表征選擇的事件增強(qiáng)了所預(yù)期的生理負(fù)荷的知識(shí)，它被算法使用以解決治療需求。
相對(duì)時(shí)間字段允許該事件被相對(duì)于參考點(diǎn)錯(cuò)開。在臨床研究中，清楚的是預(yù)先的知識(shí)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)控制器的性能?；谠擃A(yù)期操作胰島素的胰島素治療可以被削減或預(yù)給藥(pre-dosed)。一般地，對(duì)于預(yù)期的鍛煉，基礎(chǔ)胰島素被削減，并且此外，該算法將產(chǎn)生碳水化合物攝入事件，從而將葡萄糖保持在正常血糖范圍內(nèi)。在快速吸收膳食中，預(yù)給藥還幫助抑制快速上升的葡萄糖。量字段可以指出活動(dòng)的強(qiáng)度或數(shù)量/量(quantity/amount)。例如，在劇烈鍛煉的情況下，將指鍛煉事件的強(qiáng)度，并且在進(jìn)餐情況下，其可以通過碳水化合物的量來描述。與持續(xù)時(shí)間類似，它也可以是數(shù)列。該序列中的元素?cái)?shù)將通常與相對(duì)時(shí)間中的元素?cái)?shù)相匹配。報(bào)告字符串以(i)圖形(ii)音頻格式來呈現(xiàn)信息。在鍛煉的例子中的報(bào)告字符串是對(duì)患者的如下建議消耗快速作用的碳水化合物，從而補(bǔ)充體力負(fù)荷以及進(jìn)而對(duì)于碳水化合物的需求。此外，上述事件的信息如果被存儲(chǔ)，則呈現(xiàn)該活動(dòng)的記錄。
向算法模塊呈現(xiàn)事件輸入并產(chǎn)生輸出事件 算法是一組用于確定操作或結(jié)果的指令。該算法是事件的接收者，它是內(nèi)部事件的生成器，并且它是外部(輸出)事件的制造器。該算法本身被模塊化構(gòu)造以便允許通過結(jié)構(gòu)化方式來處理復(fù)雜問題。該結(jié)構(gòu)致力于將問題分解為專用于給定任務(wù)中的功能單元。根據(jù)問題的需求，該模塊性還允許包括或排除影響。最后的性態(tài)(behavior)通過附加的試探法(heuristics)被過濾(filtered)。所以在更高的層次上，每個(gè)模塊都可以被看作是效果的疊加。但是在每個(gè)模塊如何處理(handles)的核心處是不受限制的。因此高層次模塊化功能如下管理和內(nèi)務(wù)處理(housekeeping)；監(jiān)測(cè)和狀態(tài)信息；處理主要事件；核心控制操作(提供血糖控制的關(guān)鍵)；和糾正操作。
管理和內(nèi)務(wù)處理 管理和內(nèi)務(wù)處理模塊如下初始化/準(zhǔn)備；處理丟失的循環(huán)；事件映射；胰島素儲(chǔ)存桶(buckets)；分量無效(component nullification)；數(shù)據(jù)庫(kù)；和執(zhí)行方案。初始化/準(zhǔn)備是管理過去、現(xiàn)在和將來信息的狀態(tài)向量。處理丟失的循環(huán)處理所述處理100的重啟或因?yàn)槿魏卧蚨惶^的算法調(diào)用以作為故障保護(hù)。事件映射將外部事件集映射到內(nèi)部事件集。胰島素儲(chǔ)存桶管理來自各個(gè)模塊的胰島素推薦作為分量以填滿和倒空儲(chǔ)存桶。分量無效被解釋如下。一般地，當(dāng)一個(gè)解決方案作為當(dāng)前的解決方案時(shí)，其中盡管生理機(jī)能輸入和輸出是各個(gè)分量當(dāng)(i)作為單獨(dú)的分量或(ii)歸類的模塊化效應(yīng)而解決問題時(shí)的凈效應(yīng)，該無效步驟允許在所述單獨(dú)的分量或歸類的模塊化效應(yīng)的考慮期間去除不需要的效應(yīng)。因此，例如，胰島素?zé)o效從最終胰島素運(yùn)送中取消來自控制操作的前饋項(xiàng)的任何胰島素分量。內(nèi)部推注管理運(yùn)送由進(jìn)餐事件引起的前饋推注(feed-forwardboluses)。內(nèi)部推注管理允許(i)產(chǎn)生內(nèi)部事件和(ii)歸類內(nèi)部事件。從而普及對(duì)治療元素的管理并且對(duì)治療元素的管理允許如下靈活性根據(jù)改變的需求和新信息的可用性來增加或去除影響。數(shù)據(jù)庫(kù)提供了對(duì)數(shù)據(jù)的檢索和存儲(chǔ)以及記錄信息。執(zhí)行方案是按照通用事件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案格式，以允許動(dòng)態(tài)生成如醫(yī)療提供者所希望的方案活動(dòng)。方案的一個(gè)方面是支持符合性，以用于生成用于分析和生成特定于患者的信息的最小信息。
監(jiān)測(cè)和狀態(tài)信息 用于監(jiān)測(cè)和通知狀態(tài)的模塊如下葡萄糖更新、過期的(outdated)葡萄糖、自推注(self-bolus)、進(jìn)餐報(bào)告、方案報(bào)告、故障保護(hù)、以及主要事件處理器(handler)。葡萄糖更新跟蹤與符合性和測(cè)量需求相關(guān)的新的葡萄糖測(cè)量值的可用性，并且為用戶生成信息。過期的葡萄糖通知用戶是否需要新的葡萄糖值，其也與符合性和測(cè)量需求相關(guān)。也為用戶生成信息。自推注借助于自推注命令(內(nèi)部活動(dòng))來解決(account for)任何胰島素差異。進(jìn)餐報(bào)告通知用戶開始吃東西。符合性問題覆蓋了碳水化合物攝取，并且可以擴(kuò)展到其它監(jiān)測(cè)和通知。方案報(bào)告通過生成內(nèi)部事件來通知用戶即將發(fā)生的或迫近的活動(dòng)。故障保護(hù)系統(tǒng)地通知響應(yīng)者(例如患者或看門狗服務(wù))用戶正在關(guān)閉設(shè)備或系統(tǒng)，并且產(chǎn)生警報(bào)創(chuàng)建時(shí)間窗，在該時(shí)間窗中如果該設(shè)備和/或系統(tǒng)未終結(jié)(up)或者沒有進(jìn)行調(diào)用以忽略該警報(bào)，則提供一個(gè)用于提供援助的緊急調(diào)度或替代形式以用于幫助。主要事件處理器是用于處理主要事件(比如準(zhǔn)備鍛煉、鍛煉、命令的推注和進(jìn)餐補(bǔ)償器)的模塊。準(zhǔn)備鍛煉以鍛煉控制器的預(yù)期來修改基礎(chǔ)需求，并在特定的鍛煉開始時(shí)通知控制器。鍛煉在該鍛煉持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持升高的葡萄糖設(shè)定點(diǎn)，并且然后返回到其葡萄糖設(shè)定點(diǎn)。命令的推注是對(duì)于額外的胰島素推注的要求(用戶控制)，并允許異步的命令。進(jìn)餐補(bǔ)償器向控制器通知碳水化合物的攝入。交替狀態(tài)/觸發(fā)事件覆蓋交替狀態(tài)和觸發(fā)事件。
核心控制操作 核心控制操作模塊形成對(duì)于提供血糖控制很重要的核心控制操作，該模塊如下過程傳感器數(shù)據(jù)、胰島素設(shè)定點(diǎn)、葡萄糖預(yù)測(cè)、胰島素推薦模塊、鍛煉補(bǔ)償器、快速作用的碳水化合物攝入、進(jìn)餐補(bǔ)償器、模型選擇、模型參數(shù)確定/更新、患者表征、管理差異、最終運(yùn)送的胰島素、以及最終推薦的胰島素。過程傳感器數(shù)據(jù)根據(jù)可用的所測(cè)量的葡萄糖值確定葡萄糖值，該所測(cè)量的葡萄糖值例如是通過傳感器單元獲得的間質(zhì)液值(isf)值和/或通過外部測(cè)量?jī)x獲得的血糖(bG)值。胰島素設(shè)定點(diǎn)是用于保持目標(biāo)基礎(chǔ)葡萄糖(即針對(duì)給定的基礎(chǔ)胰島素速率所獲得的葡萄糖值)的胰島素輸注速率。葡萄糖預(yù)測(cè)利用過去的葡萄糖測(cè)量值、過去的胰島素測(cè)量結(jié)果、過去的事件和將來計(jì)劃的事件來預(yù)測(cè)用于控制循環(huán)的葡萄糖值。丟失的循環(huán)是每當(dāng)控制循環(huán)期間沒有調(diào)用算法時(shí)。要注意的是，葡萄糖可以是測(cè)量的葡萄糖或預(yù)測(cè)的葡萄糖，由其被討論的環(huán)境來決定。測(cè)量的葡萄糖是從葡萄糖傳感器獲得的葡萄糖值。預(yù)測(cè)的葡萄糖是使用模型根據(jù)已知的葡萄糖值確定的將來的葡萄糖值。治療目標(biāo)葡萄糖是用戶希望達(dá)到的葡萄糖值。目標(biāo)葡萄糖/葡萄糖設(shè)定點(diǎn)是控制器試圖通過反饋來漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)的葡萄糖值?；A(chǔ)控制操作計(jì)算用于維持基本葡萄糖的胰島素劑量。該確定是基于模型和或規(guī)則集的。
鍛煉補(bǔ)償器處理增加的體力活動(dòng)水平。該確定是基于模型和或規(guī)則集的?？焖僮饔玫奶妓衔飻z入處理快速作用的碳水化合物的攝入以補(bǔ)償預(yù)期的葡萄糖降低。該確定是基于模型和或規(guī)則集的。進(jìn)餐補(bǔ)償器計(jì)算針對(duì)進(jìn)餐事件的胰島素推注分配。該確定是基于模型和或規(guī)則集的。開環(huán)基礎(chǔ)實(shí)施方式在開環(huán)控制器期間實(shí)施基礎(chǔ)胰島素。該確定是基于規(guī)則集的。模型選擇是對(duì)最好地解決患者需求的合適模型的確定、比如上面關(guān)于圖4所述的處理100的部分。該規(guī)則基于生活方式選擇、所使用的過去事件、將來的事件和方案和/或簡(jiǎn)單地基于醫(yī)療專業(yè)人員的選擇。模型參數(shù)確定/更新確定所選擇的模型的參數(shù)。該確定使用先驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)、參數(shù)確定設(shè)定?；颊弑碚魇窃谔囟ㄓ诨颊叩膮?shù)的選擇或使用基于人群的模型被評(píng)價(jià)時(shí)。所確定的模型和參數(shù)經(jīng)過多次檢驗(yàn)，并且如果結(jié)果滿足并且維持某個(gè)已知的預(yù)期，那么就選擇所述確定的參數(shù)，否則，利用次優(yōu)的這樣的基于人群的參數(shù)集以用于治療確定、控制葡萄糖。治療參數(shù)確定/更新還如前面關(guān)于圖4的處理100所述。管理差異在識(shí)別出所命令的胰島素對(duì)(versus)所運(yùn)送的胰島素之間的差異時(shí)管理胰島素儲(chǔ)存桶。最終運(yùn)送的胰島素是針對(duì)循環(huán)所配給的胰島素量。最終推薦的胰島素是由算法計(jì)算出并傳送給醫(yī)療專業(yè)人員作為推薦的胰島素劑量。
糾正操作 糾正操作是可用于采取如下糾正操作的模塊碳水化合物校正、高葡萄糖干預(yù)、低葡萄糖干預(yù)、以及進(jìn)餐葡萄糖區(qū)。碳水化合物校正修改之前輸入的進(jìn)餐事件(碳水化合物值)，并因而校正胰島素給藥。高葡萄糖干預(yù)借助于胰島素給藥來糾正高葡萄糖水平。低葡萄糖干預(yù)借助于攝入快速作用的碳水化合物來糾正低葡萄糖水平。進(jìn)餐葡萄糖區(qū)將葡萄糖目標(biāo)定義為帶(band)而不是線。在其它實(shí)施例中，可以使用其它適當(dāng)?shù)募m正操作。
向(i)設(shè)備(ii)算法和(iii)用戶呈現(xiàn)特定于方案的時(shí)間表以執(zhí)行任務(wù)/事件 方案是一系列事件的所計(jì)劃的執(zhí)行。對(duì)計(jì)劃的遵守允許(i)改善治療(ii)能夠使用所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特定分析并確定醫(yī)學(xué)操作或者(iii)通用的用例，其中計(jì)劃生活方式例如飲食計(jì)劃、鍛煉計(jì)劃、進(jìn)餐定時(shí)、膳食組成。這與僅僅用數(shù)據(jù)(而數(shù)據(jù)是利用正確的定時(shí)來采集的)和相關(guān)聯(lián)事件(例如具有特定脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物成分的膳食)來支持醫(yī)療提供者相關(guān)。然后，方案是事件單元的特定序列，其中所述事件單元包括bG測(cè)量、推注命令、食物攝入和鍛煉。事件可以在許多模式(比如手持設(shè)備被編程、患者遵守的基于簡(jiǎn)單紙張的描述，自動(dòng)服務(wù)(例如幫助患者的順應(yīng)性顧問))下被觸發(fā)。
存儲(chǔ)特性輸入和從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索特性輸入 數(shù)據(jù)庫(kù)是中央信息存儲(chǔ)單元。數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)和檢索事件和特定于用戶的設(shè)定。所存儲(chǔ)的事件覆蓋過去、現(xiàn)在和計(jì)劃的將來事件。按照存儲(chǔ)事件信息以作為正在發(fā)生的當(dāng)前和過去的活動(dòng)的記錄來使用數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)被用于檢索過去和將來的事件，并且其用于觸發(fā)計(jì)劃的事件。下文中提供上述系統(tǒng)、處理和軟件模塊的特定實(shí)施方式以進(jìn)一步推進(jìn)對(duì)于本發(fā)明的理解。
特定實(shí)施例 在以下闡明的實(shí)施例中統(tǒng)一了上述設(shè)備和方法，其增強(qiáng)了醫(yī)療提供者進(jìn)行采集、分析和確定用于解決慢性病(比如糖尿病)的療法的能力。在應(yīng)用DTPS方法的第一示例性實(shí)施例中，公開了一種自動(dòng)胰腺測(cè)試臺(tái)(APTS)程序。APTS是用于以臨床設(shè)定來控制糖尿病主體的軟件程序。在也應(yīng)用DTPS方法的第二示例性實(shí)施中，公開了一種自動(dòng)胰腺-控制算法測(cè)試包(APCATS900)程序。APCATS 900是在例如客戶端計(jì)算機(jī)14(圖2)上正在運(yùn)行的仿真環(huán)境中分析糖尿病主體的軟件程序。參考圖5，首先對(duì)APTS程序進(jìn)行論述，隨后，在之后的章節(jié)中將對(duì)APCATS 900程序進(jìn)行論述。
自動(dòng)胰腺測(cè)試臺(tái)(APTS)程序 參照?qǐng)D5，APTS程序500在常規(guī)計(jì)算機(jī)(例如膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、智能電話等)上運(yùn)行并提供兩個(gè)獨(dú)立的軟件構(gòu)件自動(dòng)胰腺軟件(APS)502和自動(dòng)胰腺軟件通信應(yīng)用(APSCOM)504。如在隨后章節(jié)中所要解釋的，APS 502進(jìn)行周期性調(diào)用所包含的算法命令解釋程序(shell)(ALGOSHELL)506以獲得胰島素推薦，并與APSCOM 504交互。在下文隨后的章節(jié)中將提供對(duì)于ALGOSHELL 506的論述。APSCOM 504用于從便攜式單元(PU)508采集信息、與APS 502交互并存儲(chǔ)以及從數(shù)據(jù)庫(kù)(例如數(shù)據(jù)庫(kù)24(圖2))中檢索信息。在一個(gè)實(shí)施例中，PU 508是設(shè)備48(圖2)，而在另一實(shí)施例中是測(cè)量葡萄糖濃度的傳感器(比如例如皮下連續(xù)葡萄糖監(jiān)視器(SCGM)，其是由Roche Diagnostics Corporation開發(fā)的、用于進(jìn)行頻繁葡萄糖測(cè)量的、基于微透析的設(shè)備。在又一實(shí)施例中，便攜式單元508是胰島素泵或胰島素泵系統(tǒng)(諸如例如Roche Diagnostics’Accu-

Spirit胰島素泵系統(tǒng))。在該胰島素泵系統(tǒng)實(shí)施例中，APSCOM 504可以與配備有胰島素泵系統(tǒng)的PDA上所提供的軟件通信，或者如果在同一個(gè)PDA上運(yùn)行APTS，則與胰島素泵控制軟件通信。
還提供一個(gè)稱為ALGO 510的控制器模塊，其確定胰島素給藥計(jì)劃，并且通過ALGOSHELL 506將藥劑傳遞給APS 502。這里通過圖示，它表示時(shí)間和值對(duì)。該ALGOSHELL 506執(zhí)行一些標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)功能、比如狀態(tài)管理、ALGO調(diào)用篩選(screening)、單位轉(zhuǎn)換和確定配給量。APS 502負(fù)責(zé)以這里被稱為控制循環(huán)的周期性時(shí)間間隔調(diào)用ALGOSHELL 506。APS 502還周期性地與APSCOM 504交互。在一個(gè)實(shí)施例中，APSCOM 504使用

COM技術(shù)與程序(例如APS 502)和數(shù)據(jù)庫(kù)24(圖2)通信，該數(shù)據(jù)庫(kù)在一個(gè)實(shí)施例中可以被實(shí)施為

Access數(shù)據(jù)庫(kù)。在其他實(shí)施例中，可以使用其它通信框架和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用來實(shí)施本發(fā)明，比如.net框架、Unix、Oracle、SQL、Java等。APTS程序500還提供用戶界面512，其被APS 502用于顯示數(shù)據(jù)和從HCP和/或患者接收事件信息。
系統(tǒng)工作流 這部分示出了系統(tǒng)的工作和工作流、以及直接附屬于控制器ALGO 510的各個(gè)高層次APS-ALGO調(diào)用序列。該系統(tǒng)中的每個(gè)控制循環(huán)周期TC的事件序列對(duì)應(yīng)于圖5中的帶圈字符A-J。APS 502以時(shí)鐘運(yùn)行方式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且在圖5中具體示出了一些關(guān)鍵時(shí)間描述符。在事件A(時(shí)間-TΔ)，APS 502調(diào)用APSCOM 504并獲得新的傳感器數(shù)據(jù)集和針對(duì)被配給的凈胰島素的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在將關(guān)于控制沿(edge)的時(shí)間設(shè)定為零，并且在事件序列B，APS 502調(diào)用ALGOSHELL 506。然后該ALGOSHELL 506更新狀態(tài)信息、進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換、檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?、并調(diào)用ALGO 510以得到胰島素推薦。ALGO 510將該推薦返回給ALGOSHELL 506。該ALGOSHELL 506進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后更新狀態(tài)并返回到APS 502。在完成事件序列B之后，ALGOSHELL 506向APS 502返回推薦、即事件序列C。這被稱為SYNC-1調(diào)用。
在完成事件序列C之后，在事件序列D中，APS 502在用戶界面512中打開推薦窗口514，并等待用戶通過使用輸入設(shè)備(例如設(shè)備40(圖2))來接受或取消該推薦。APS 502將等待輸入直到推薦窗口超時(shí)。在完成事件序列D之后，該推薦窗口返回到APS 502以進(jìn)行事件序列E。如果用戶確認(rèn)了該推薦，從而完成了事件序列E，則對(duì)于事件序列F，APS 502在用戶界面512中打開確認(rèn)窗口516，并等待用戶通過使用輸入設(shè)備(例如設(shè)備40)接受或取消該確認(rèn)。APS 502將等待輸入直到確認(rèn)窗口超時(shí)。在完成事件序列F之后，對(duì)于事件序列G，該確認(rèn)窗口返回到APS 502。然后，對(duì)于事件序列H，APS 502調(diào)用ALGOSHELL 506，其中藥劑量是(a)由用戶確認(rèn)的(b)由用戶歸零的(c)或在超時(shí)情況下滿足閾值要求的量或者0。該第二個(gè)ALGO調(diào)用被稱為SYNC-2調(diào)用。要注意，該閾值要求是被運(yùn)送到主體的經(jīng)過協(xié)商的所推薦的胰島素劑量，除非它被醫(yī)療專業(yè)人員拒絕。在完成事件序列H之后，ALGOSHELL 506將最終命令的量返回給APS 502以進(jìn)行事件序列I，并且然后APS 502向APSCOM 504發(fā)出推注命令以進(jìn)行事件序列J。這就結(jié)束了控制循環(huán)周期。
ALGO 這一部分進(jìn)一步闡明ALGO 510的關(guān)鍵工作。以可靠和適時(shí)的方式提供藥劑對(duì)于治療而言是很關(guān)鍵的。在以下部分中，提出ALGO 510的以下方面時(shí)間方面——基于索引(index)的ALGO 510如何確定消逝的實(shí)際時(shí)間(realtime)；存儲(chǔ)持續(xù)時(shí)間——確定新推薦所需要的過去歷史(系統(tǒng)存儲(chǔ))的長(zhǎng)度；丟失的循環(huán)——ALGO 510如何處理丟失的調(diào)用；工作模式；以及對(duì)在ALGO 510中所提供的經(jīng)驗(yàn)算法模塊(EA)518的調(diào)用。該EA 518是一批用于推薦胰島素劑量的基于規(guī)則的強(qiáng)化治療策略，其調(diào)用和/或提供多個(gè)功能模塊56(圖3)。胰島素劑量推薦基于最近的葡萄糖信息和事件信息、比如進(jìn)餐、鍛煉、干預(yù)等。強(qiáng)化治療是用于胰島素依賴型糖尿病的一種治療形式，其中主要目的是將血糖水平保持得盡可能靠近正常范圍。治療包括一天三次或更多次胰島素注射或使用胰島素泵；一天四次或更多次血糖測(cè)試；基于血糖測(cè)試結(jié)果的胰島素調(diào)節(jié)、食物攝入和活動(dòng)水平；飲食顧問服務(wù)；和通過糖尿病團(tuán)隊(duì)管理。EA 518通過以頻繁的規(guī)則間隔連續(xù)監(jiān)測(cè)葡萄糖和實(shí)施強(qiáng)化治療規(guī)則來擴(kuò)展該原理。使用最近的葡萄糖測(cè)量、過去的胰島素給藥信息和事件信息(比如進(jìn)餐、鍛煉、干預(yù)等)來評(píng)估胰島素劑量推薦。在一個(gè)實(shí)施例中，通過提供允許利用經(jīng)過校正的經(jīng)驗(yàn)算法替代/更新已有的EA 518的開放架構(gòu)，來便利地進(jìn)行對(duì)EA 518的所述更新。在代理案號(hào)為ROP0015PA/37554.21/WP24356US、名稱為SYSTEM AND METHOD TO PROVIDE ANOPEN ARCHITECTURE FOR SEMI-OR FULLY-CLOSED LOOP THERAPY DELIVERYSYSTEMS的共同待審的美國(guó)申請(qǐng)第____號(hào)中描述了可在本發(fā)明中實(shí)施的一種這樣的合適的開放架構(gòu)方法，該申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，并且其公開內(nèi)容在這里通過引用結(jié)合于此。
如本文在定義EA 518的部分和APTS 500的其它模塊時(shí)所使用的那樣，表2中所列出的符號(hào)具有以下命名。
表2——命名


定時(shí)方面 如所述，APTS是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其中定時(shí)(timing)是劑量給藥的關(guān)鍵方面。EA 518使用不依賴于實(shí)時(shí)的、確定適當(dāng)?shù)目刂屏康臄?shù)字補(bǔ)償器。EA 518被構(gòu)造為使得其不具有真實(shí)的時(shí)間感(sense of time)，而是用存在于變量數(shù)組的索引中的定時(shí)。換句話說，EA 518的操作在一定意義上是基于索引的，并且時(shí)間概念被控制循環(huán)周期TC的選擇內(nèi)部隱含。例如，胰島素藥效學(xué)被定義為胰島素殘留的一維數(shù)組Ir[i]，其中第i個(gè)元素間接指示了在消逝的時(shí)間t＝(i-1)TC時(shí)殘留的胰島素。因而，在第i個(gè)索引與時(shí)間t之間存在對(duì)應(yīng)性。
如圖20所示，ALGO 510控制器的定時(shí)描述不僅依賴于一天中的時(shí)間，還依賴于自從實(shí)驗(yàn)開始(例如所實(shí)施的作為處方的治療推薦的開始)以來消逝的時(shí)間。TA0項(xiàng)表示實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)間，并被APS 502存儲(chǔ)。該時(shí)間被轉(zhuǎn)換為分鐘，并表示自午夜以來以分鐘計(jì)的時(shí)間。ta項(xiàng)是自午夜以來以分鐘計(jì)的一天中的實(shí)際時(shí)間。t項(xiàng)是相對(duì)于實(shí)驗(yàn)開始的消逝時(shí)間，其中相對(duì)時(shí)間t＝0表示該實(shí)驗(yàn)的開始。K＝1項(xiàng)是指第一個(gè)控制循環(huán)。每個(gè)隨后的循環(huán)遞增1。k項(xiàng)表示當(dāng)前第k個(gè)循環(huán)。每個(gè)控制循環(huán)周期TC具有一對(duì)控制沿、即開始時(shí)間ts和結(jié)束時(shí)間te。在任何給定的相對(duì)時(shí)間t，ALGO 510確定當(dāng)前的調(diào)用對(duì)于當(dāng)前時(shí)間T來說處于哪個(gè)控制循環(huán)周期TC中。臨界是指所實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)具有軟時(shí)間(soft time)控制。這意味著對(duì)ALGO 510的調(diào)用并不精確地在控制循環(huán)周期TC的開始沿處，而是在該開始時(shí)間ts的控制沿附近的某時(shí)間精度內(nèi)。TA項(xiàng)是距離控制沿的時(shí)間偏移，并且是數(shù)據(jù)請(qǐng)求被發(fā)送和被APS502獲得的時(shí)刻。例如，一個(gè)值可以表示PU 508通過APSCOM 504將從各個(gè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸PS 502的時(shí)間。

項(xiàng)是APS 502將命令的胰島素傳輸?shù)絇U 508的時(shí)間。Tδ項(xiàng)是相對(duì)于控制循環(huán)周期TC的開始時(shí)間ts的沿來顯示用于推薦和確認(rèn)窗口的窗口的最大超時(shí)持續(xù)時(shí)間。
存儲(chǔ)持續(xù)時(shí)間 EA 518使用過去信息和當(dāng)前信息來為ALGO 510計(jì)算胰島素推薦。時(shí)間段(在該時(shí)間段內(nèi)需要信息)取決于系統(tǒng)花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間來清除輸入的影響。如果胰島素活動(dòng)持續(xù)時(shí)間是TDI分鐘，則如方程式(4)給出 其中n是信息被保持的循環(huán)數(shù)。為了覆蓋丟失的循環(huán)的情況，還需要若干額外的控制循環(huán)作為緩沖。在這種情況下，nH被定義為n與預(yù)期丟失循環(huán)的最大數(shù)量的總和。管理ALGO 510所必需(和足夠)的范圍將在nH個(gè)循環(huán)中保持歷史。
丟失的循環(huán) ALGO 510負(fù)責(zé)處理所有新信息輸入和用于將該信息轉(zhuǎn)化為療法。丟失的循環(huán)是該控制循環(huán)周期，其中ALGO 510未被調(diào)用。如果整個(gè)APTS 500是完美的，則ALGO 510將在每個(gè)控制循環(huán)周期TC被調(diào)用。然而，調(diào)用會(huì)被丟失。如果循環(huán)丟失，那么針對(duì)每個(gè)丟失的循環(huán)迭代執(zhí)行ALGO 510。這意味著，當(dāng)發(fā)生丟失的循環(huán)時(shí)，治療被掛起(pending)，直到ALGO 510被調(diào)用。ALGO 510在執(zhí)行當(dāng)前的調(diào)用之前，通過每個(gè)丟失的循環(huán)檢測(cè)丟失的調(diào)用和步驟。這保證了該事件既未丟失也未被復(fù)制，而是被順序地處理。丟失的循環(huán)可以由于各種原因而發(fā)生。只要被傳送到ALGO 510的信息沒有差異，同步就是準(zhǔn)確的。在處理這種情形時(shí)，ALGO 510首先確定是否丟失調(diào)用。如果發(fā)現(xiàn)沒有丟失的調(diào)用，則ALGO 510執(zhí)行各個(gè)EA 518模塊。當(dāng)ALGO 510檢測(cè)到丟失的調(diào)用時(shí)，ALGO 510在評(píng)價(jià)當(dāng)前的調(diào)用之前首先執(zhí)行所有丟失的調(diào)用。
工作模式 ALGO 510所支持的工作模式是Pure-control(純控制)和Controlled-Obs(控制的Obs)。參考圖6，EA 518的工作的Pure-control模式600是使用葡萄糖測(cè)量來提供適當(dāng)?shù)目刂撇僮鞯拈]環(huán)系統(tǒng)。ALGO 510的任務(wù)是將葡萄糖保持在預(yù)先確定的目標(biāo)葡萄糖水平601。在控制器初始化期間或每當(dāng)主體被干擾時(shí)，預(yù)期葡萄糖偏離目標(biāo)葡萄糖水平601。Pure-control使用葡萄糖測(cè)量和所運(yùn)送的胰島素信息來“認(rèn)識(shí)”該主體的狀態(tài)。在圖6的右下方，主體方框602被連接到葡萄糖傳感器604和胰島素泵606。這些設(shè)備通過用虛線所示的便攜式單元502(圖5)的RF鏈接608與APS 502保持間接聯(lián)系。從事件框612發(fā)出的虛線610指示已知事件的發(fā)生。這些事件的信息對(duì)ALGO 510可用。事件處理器614提供外部事件描述與內(nèi)部事件模式之間的適當(dāng)映射。ALGO 510觸發(fā)適當(dāng)?shù)哪K以處理已知的干擾，其包括命令胰島素模塊616、高葡萄糖干預(yù)模塊618、進(jìn)餐補(bǔ)償器模塊620、鍛煉補(bǔ)償器622或低葡萄糖補(bǔ)償器模塊624中的至少一個(gè)。葡萄糖預(yù)測(cè)器626和基礎(chǔ)控制器628處理未知的干擾和建模誤差。該控制器的初始化是未知干擾的情況。控制器必須在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)和模式從Controlled-Obs模式700切換到Pure-control模式600時(shí)穩(wěn)定初始的葡萄糖值。在這些情況下，該P(yáng)ure-control模式600的性能依賴于來自過去事件的信息的可用性，以將該主體從一些初始的葡萄糖值平穩(wěn)地改變?yōu)槟繕?biāo)葡萄糖值。閉環(huán)存儲(chǔ)桶管理塊630確定和管理凈胰島素推薦。在以下提供的后面部分中將對(duì)被運(yùn)送的胰島素632、葡萄糖過濾器634和胰島素劑量無效器636這些模塊進(jìn)行論述。
Pure control模式600是使用葡萄糖測(cè)量和內(nèi)部/外部輸入事件以保持血糖控制的胰島素推薦。醫(yī)療專業(yè)人員通過接受胰島素推薦來主動(dòng)閉合該環(huán)，其將開關(guān)638轉(zhuǎn)變?yōu)檫@個(gè)模式。該工作模式對(duì)開環(huán)HCP管理的胰島素推薦與半閉環(huán)ALGO確定的胰島素推薦加以區(qū)別。即使這兩個(gè)模式被醫(yī)療專業(yè)人員設(shè)定，也存在ALGO 510將其自身設(shè)置在Controlled-Obs模式700中的情形。當(dāng)滿足以下條件時(shí)這會(huì)發(fā)生，所述條件為沒有bG狀況，其發(fā)生在由于測(cè)量延遲而導(dǎo)致葡萄糖測(cè)量不可用時(shí)(例如在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，如果它真的發(fā)生的話)；以及過期的bG測(cè)量，其表示自上次可用的葡萄糖測(cè)量以來的時(shí)間超出了可允許的葡萄糖有效期限。下面參考圖7來論述該Controlled-Obs模式700。
Controlled-Obs模式700是Pure-control模式600的一種特殊情況，且其由圖7中的框圖示出。通過使用主體的預(yù)編程泵基礎(chǔ)速率來實(shí)施該用戶治療，并通過使用命令的推注事件來增加該用戶治療。這是開環(huán)控制，并且通過醫(yī)療專業(yè)人員或主體來人工管理該治療。由于該說明與為Pure-control模式600所提供的說明相似，所以相同的元素用相同的符號(hào)表示。ALGO 510主要使用工作方式(working wise)、葡萄糖測(cè)量、胰島素給藥和所記錄的事件來保持歷史和更新狀態(tài)向量。然而，只有兩個(gè)事件模塊是可應(yīng)用的，即命令的推注模塊616和高葡萄糖干預(yù)模塊618。這些模塊使得主體或醫(yī)療專業(yè)人員能夠管理治療和執(zhí)行胰島素推注。進(jìn)餐補(bǔ)償器事件620、鍛煉補(bǔ)償器事件622和低葡萄糖干預(yù)事件624在Controlled-Obs模式700中不被執(zhí)行?；A(chǔ)速率控制628是被編程的泵譜(profile)的復(fù)制。
經(jīng)驗(yàn)算法調(diào)用 經(jīng)驗(yàn)算法(EA)518被構(gòu)造為一組模塊。每個(gè)模塊處理治療推薦的一個(gè)方面。圖8和9是該EA 518的流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的所有模塊和執(zhí)行順序。該圖僅僅是為了示例性目的而被呈現(xiàn)，并且在其它實(shí)施例中可以以多種方式排序。在圖8和9中的圓圈中所示的點(diǎn)9X和9Y是圖之間的鏈接。每個(gè)模塊被構(gòu)造為有助于最終治療推薦的獨(dú)立行為。所以每個(gè)模塊都可以被看作是效果的疊加。編碼每個(gè)模塊的字母A-E表示模塊組以及它們各自的提供結(jié)構(gòu)信息的圖例。該模塊組和它們相關(guān)聯(lián)的字母是“A”——核心控制操作(提供血糖控制的關(guān)鍵)，“B”——管理和內(nèi)務(wù)操作(頂層)；“C”——監(jiān)測(cè)和狀態(tài)信息；D——“糾正操作”；和“E”——處理主要事件。下面提供了對(duì)于這些模塊中每個(gè)的概述。
核心控制操作 對(duì)于提供血糖控制而重要的、用于核心控制操作的模塊是處理傳感器數(shù)據(jù)806、胰島素設(shè)定點(diǎn)804、葡萄糖預(yù)測(cè)838、胰島素推薦模塊846、鍛煉補(bǔ)償器822、快速作用的碳水化合物攝入824、進(jìn)餐補(bǔ)償器840、和開環(huán)基礎(chǔ)實(shí)施邏輯850。處理傳感器數(shù)據(jù)806包含根據(jù)可用的測(cè)量的葡萄糖值確定葡萄糖值的策略。胰島素設(shè)定點(diǎn)804是用于保持目標(biāo)基本葡萄糖的胰島素輸注速率。葡萄糖預(yù)測(cè)838根據(jù)上一次已知的葡萄糖測(cè)量值為控制循環(huán)預(yù)測(cè)葡萄糖值。胰島素推薦模塊846計(jì)算胰島素劑量以保持基礎(chǔ)葡萄糖。鍛煉補(bǔ)償器822處理增加的體力活動(dòng)水平?？焖僮饔玫奶妓衔飻z入824處理快速作用的碳水化合物的攝入以補(bǔ)償預(yù)期的葡萄糖降低。進(jìn)餐補(bǔ)償器840計(jì)算用于進(jìn)餐事件的胰島素推注分配。開環(huán)基礎(chǔ)實(shí)施850在開環(huán)控制器Controlled-Obs 700(圖7)期間實(shí)施基礎(chǔ)胰島素。
管理和內(nèi)務(wù)操作(頂層) 在ALGO 510工作的頂層是與管理和內(nèi)務(wù)操作相關(guān)的問題。該管理和內(nèi)務(wù)操作模塊是初始化/準(zhǔn)備800、處理丟失的循環(huán)801、事件映射802、胰島素存儲(chǔ)桶848、和胰島素?zé)o效836。初始化/準(zhǔn)備模塊800是管理過去、當(dāng)前和將來信息的ALGO狀態(tài)向量(ALGO存儲(chǔ)器)。在前面章節(jié)中描述過的處理丟失循環(huán)模塊801處理APTS的重啟或由于任何原因跳過的ALGO調(diào)用。事件映射802將外部事件集映射到內(nèi)部事件集。胰島素存儲(chǔ)桶848管理來自各個(gè)模塊的胰島素推薦作為分量以填滿和倒空存儲(chǔ)桶。胰島素?zé)o效836從最終胰島素給藥中取消來自控制操作的前饋項(xiàng)的任何胰島素分量。內(nèi)部推注管理844運(yùn)送由進(jìn)餐事件產(chǎn)生的前饋推注。
監(jiān)測(cè)和狀態(tài)信息 用于監(jiān)測(cè)和通知狀態(tài)的模塊是葡萄糖更新808，其跟蹤新的葡萄糖測(cè)量值的可用性。過期葡萄糖814通知用戶是否需要新的葡萄糖值。自推注810通過自推注命令解決任何胰島素差異。警告沒有葡萄糖是故障保護(hù)，其報(bào)告系統(tǒng)PU 502(圖5)沒有在響應(yīng)以及看門狗電路應(yīng)該開始定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，例如在前面章節(jié)所述的。進(jìn)餐報(bào)告842通知用戶開始吃東西。
糾正操作 用于糾正操作的模塊是碳水化合物校正834、高葡萄糖干預(yù)832、低葡萄糖干預(yù)826、膳食葡萄糖區(qū)域820、和管理差異818。碳水化合物校正834修改之前輸入的進(jìn)餐事件(碳水化合物值)，并且從而糾正胰島素給藥。高葡萄糖干預(yù)832通過胰島素給藥來糾正高葡萄糖水平。低葡萄糖干預(yù)826通過攝入快速作用的碳水化合物來糾正低葡萄糖水平。膳食葡萄糖區(qū)域820將葡萄糖目標(biāo)定義為一個(gè)帶而不是一條線。管理差異818在識(shí)別出所命令的胰島素與所運(yùn)送的胰島素之間的差異時(shí)管理胰島素存儲(chǔ)桶。
主要事件處理器 用于處理主要事件的模塊是準(zhǔn)備鍛煉828和命令的推注830。準(zhǔn)備鍛煉828修改鍛煉控制器所預(yù)期的基本要求，并在特定的鍛煉開始時(shí)通知控制器。命令的推注830請(qǐng)求額外的胰島素推注。雖然EA 518的上述模塊說明實(shí)質(zhì)上是對(duì)于某些模塊通用的，但是下面將提供對(duì)于這些模塊更詳細(xì)的論述。
事件映射 在運(yùn)行初始化和準(zhǔn)備和處理丟失的循環(huán)模塊800和801之后，ALGO 510則運(yùn)行事件映射模塊802以通過由APS 502接收的事件獲得外部干擾信息。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，外部事件被顯示在APTS 500的用戶界面512中的下拉列表中以供用戶選擇。ALGO 510對(duì)特定于ALGO本身的事件進(jìn)行操作。這些是被調(diào)用的內(nèi)部事件。由用戶選擇的每個(gè)外部事件被映射到最多一個(gè)內(nèi)部事件。所述外部事件配備有描述符以供終端用戶在選擇時(shí)將其與ALGO操作相關(guān)聯(lián)和/或它們觸發(fā)ALGO操作。這些描述符可以是特定于用戶的，并且可以支持多種語(yǔ)言。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以有與同一內(nèi)部事件相關(guān)的多個(gè)外部事件描述符。例如，“自推注”和“起動(dòng)(priming)推注”是單獨(dú)的外部事件描述符，但是在內(nèi)部，這兩個(gè)事件均指向同一內(nèi)部事件類型(稱為自推注)。因此，可能有指向同一個(gè)內(nèi)部事件的多個(gè)外部事件(多對(duì)一)。表3列出了ALGO510工作所根據(jù)的基本內(nèi)部事件。
表3用于EA的基本內(nèi)部事件列表 胰島素設(shè)定點(diǎn) 接著，EA 518運(yùn)行胰島素設(shè)定點(diǎn)模塊804。對(duì)于這個(gè)模塊804，基礎(chǔ)胰島素速率(即用于保持葡萄糖值的胰島素輸注速率)是通常針對(duì)典型的一天而被定義的基礎(chǔ)譜(profile)。然而，如通過主體的生活方式和用于驅(qū)動(dòng)ALGO 510來看，典型的一天是非常不同的。例如，并且如本文所使用的，有兩種基礎(chǔ)胰島素譜(a)泵譜和(b)ALGO定義的譜。對(duì)于泵譜，基礎(chǔ)速率在該天內(nèi)變化。預(yù)編程的速率可以包括胰島素以覆蓋進(jìn)餐和其它典型事件的部分。定義的譜是特定于用戶的，并且是按照主體的日程表和生活方式定制的。對(duì)于ALGO定義的譜，該譜是在分析和去除為了管理事件(比如進(jìn)餐和鍛煉)所需的推注之后確定的。為了確定該ALGO定義的譜，EA 518對(duì)新主體使用強(qiáng)化的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。對(duì)于已經(jīng)經(jīng)歷過實(shí)驗(yàn)的主體，該臨床數(shù)據(jù)被用于確定ALGO定義的譜。這些通過實(shí)驗(yàn)方案和支持工具(比如拆解(raveland unravel)工具)來加以確定。這樣確定的所提取的基礎(chǔ)速率獨(dú)立于與事件相關(guān)的胰島素劑量。這樣的ALGO定義的譜被保存為基礎(chǔ)集。
該基礎(chǔ)集被顯示為一個(gè)三列數(shù)組矩陣，其由主體初始化文件(即Subject-ini文件)定義。它包含時(shí)間、基礎(chǔ)速率和基礎(chǔ)葡萄糖。表4是該主體的初始化文件中的基礎(chǔ)集的例子。
表4基礎(chǔ)集示例 基礎(chǔ)速率是目標(biāo)葡萄糖值和一天里的時(shí)間這二者的函數(shù)。每日基礎(chǔ)速率譜被定義為對(duì)于時(shí)間ta的以U/hr為單位的固定胰島素流速。時(shí)間ta被從午夜開始以分鐘來定義，并且胰島素譜被根據(jù)時(shí)間以升序排列。固定流速被實(shí)施直到到達(dá)下一組胰島素流速?；A(chǔ)速率譜在每24小時(shí)的時(shí)間周期內(nèi)重復(fù)自身。基礎(chǔ)胰島素速率是維持目標(biāo)葡萄糖所必備的(integral)。給定的胰島素速率和對(duì)應(yīng)的葡萄糖值確定為了保持給定目標(biāo)葡萄糖值所需的胰島素速率。假定該胰島素速率是目標(biāo)葡萄糖的線性函數(shù)，并且根據(jù)方程式(5)給出 其中GB是目標(biāo)葡萄糖值，IB是保持葡萄糖值GB的胰島素速率，G1B是在基礎(chǔ)集中針對(duì)給定的一天中的時(shí)間所定義的葡萄糖值，I1B是為了保持葡萄糖值G1B所需的胰島素速率，而

是按照葡萄糖變化的胰島素速率。例如，圖10以圖形方式示出了上述設(shè)定點(diǎn)關(guān)系。特別地，圖10中的線X示出了當(dāng)被定義為常數(shù)時(shí)根據(jù)葡萄糖設(shè)定點(diǎn)的在正午時(shí)的基礎(chǔ)胰島素速率。線Y類似地示出了在午夜時(shí)但是在較低的設(shè)定點(diǎn)(0.8對(duì)1.3)處的同樣的基礎(chǔ)胰島素速率。然而，請(qǐng)注意，斜率被夸大以示出該胰島素-葡萄糖關(guān)系，并且其僅僅是一個(gè)示例性的例子。
處理傳感器數(shù)據(jù) 在通過胰島素設(shè)定點(diǎn)模塊804運(yùn)行之后，現(xiàn)在EA 518繼續(xù)調(diào)用處理傳感器數(shù)據(jù)模塊806。由處理數(shù)據(jù)模塊806從傳感器(比如例如葡萄糖傳感器604(圖7))采集數(shù)據(jù)并將其歸類為原始數(shù)據(jù)。該原始數(shù)據(jù)與傳感器狀態(tài)一同被處理和分析以確定葡萄糖值和測(cè)量時(shí)間。例如，該處理應(yīng)當(dāng)從過去和當(dāng)前數(shù)據(jù)集以及其它信息(比如傳感器狀態(tài)和第二傳感器)中去除異常值，以確定最可靠和準(zhǔn)確的葡萄糖值。根據(jù)提供該原始數(shù)據(jù)的傳感器類型，使用兩個(gè)處理函數(shù)中的一個(gè)。
第一個(gè)處理函數(shù)尋找和使用最近輸入的葡萄糖數(shù)據(jù)點(diǎn)。該函數(shù)通過向后遍歷每個(gè)控制循環(huán)來搜索控制循環(huán)可用的任何葡萄糖數(shù)據(jù)，直到它成功地定位(一個(gè)或多個(gè))葡萄糖值的集合或者遍歷完所有葡萄糖數(shù)據(jù)為止。如果葡萄糖數(shù)據(jù)集是空的，則返回空的葡萄糖向量。剛一確定非空葡萄糖集，就將長(zhǎng)度為TC的時(shí)間窗定義為(tG-TC，tG]。(一個(gè)或多個(gè))葡萄糖值的均值被報(bào)告。第K個(gè)索引處的葡萄糖值針對(duì)第k個(gè)循環(huán)。所分配的葡萄糖時(shí)間戳tG[K]是所選擇的控制循環(huán)的結(jié)束時(shí)間。圖11圖形化地示出了使用上述變量為第一個(gè)處理函數(shù)來選擇時(shí)間間隔。
當(dāng)目前葡萄糖傳感器的工作特性諸如例如通過皮下連續(xù)葡萄糖監(jiān)視器來提供數(shù)據(jù)范圍時(shí)，使用第二個(gè)處理函數(shù)。在這個(gè)例子中，數(shù)據(jù)范圍的下限為20mg/dL，而上限為450mg/dL。在這個(gè)例子中，未指定其它可能的葡萄糖速率限制。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器通過給數(shù)據(jù)賦予零值來記錄范圍之外的無效葡萄糖數(shù)據(jù)。這樣，這些無效葡萄糖值()然后就被處理傳感器數(shù)據(jù)模塊806從原始數(shù)據(jù)中剝離出去而將不被包括在任何定量分析中。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示彈出消息以警告用戶上限和下限。
當(dāng)為EA計(jì)算葡萄糖值時(shí)，僅考慮基本的傳感器數(shù)據(jù)。最新的(一個(gè)或多個(gè))可用葡萄糖值被選擇。將長(zhǎng)度為TC的時(shí)間窗定義為(t1-TC，t1]。選擇該所選擇的窗口上的可用葡萄糖值，并且選擇中值在第K個(gè)索引處的葡萄糖值針對(duì)第k個(gè)循環(huán)。計(jì)算時(shí)間的中值并被返回為要注意，當(dāng)需要時(shí)，EA 518將會(huì)把中值時(shí)間tG[K]舍入到最近的控制循環(huán)沿。圖12示出了為第二個(gè)處理函數(shù)選擇時(shí)間間隔。
葡萄糖更新 在采集和處理原始數(shù)據(jù)后，EA 518然后繼續(xù)調(diào)用葡萄糖更新模塊808。葡萄糖更新解釋了葡萄糖可用性及其對(duì)ALGO 510的內(nèi)部工作的蘊(yùn)含(implication)的一個(gè)方面。它不直接與ALGO 510之外的終端用戶相關(guān)。獲得最近的葡萄糖值對(duì)于保持血糖控制是很關(guān)鍵的。由于傳感器延遲和/或傳感器故障，需要葡萄糖預(yù)測(cè)器來獲得對(duì)當(dāng)前葡萄糖的估計(jì)。當(dāng)該傳感器提供新的葡萄糖值時(shí)，胰島素推薦模塊846使用最近測(cè)量的葡萄糖來修改葡萄糖預(yù)測(cè)。然而，在缺少新的葡萄糖信息的情況下，取而代之使用在控制循環(huán)期間確定的預(yù)測(cè)葡萄糖來預(yù)測(cè)當(dāng)前循環(huán)的葡萄糖。在這種情況下，狀態(tài)信息被有效地用于從上一個(gè)控制循環(huán)推進(jìn)到當(dāng)前的新循環(huán)以預(yù)測(cè)葡萄糖。因而該葡萄糖更新模塊808識(shí)別新的一組葡萄糖測(cè)量結(jié)果是否可用，以及是否使用上一次預(yù)測(cè)的葡萄糖并繼續(xù)。
自推注 然后EA 518調(diào)用自推注模塊810，以通過從泵訪問與自推注命令相關(guān)的信息來解決任何胰島素差異。關(guān)于為什么需要物理訪問胰島素泵有多個(gè)理由，諸如例如電池改變、胰島素導(dǎo)管變化、或者用戶想要人工命令推注。這些中的一個(gè)方面是在每個(gè)控制循環(huán)的開始處看到在被運(yùn)送的凈胰島素項(xiàng)中的任何人工命令的推注。由于ALGO 510不推薦該人工命令的推注，所以EA 518將該推注視為劑量超額。然后通過在將來的控制操作中進(jìn)行反饋來解決和調(diào)節(jié)所確定的胰島素超額。為了系統(tǒng)地處理這種情況，必須在人工推注操作之前觸發(fā)自推注事件。然后ALGO 510預(yù)期等于所輸入的自推注量的超額量。使用這一事件還保證了正確地解決所有人工推注。未解決的推注是來自所命令的推注的余量。該未解決的推注具有有限時(shí)間窗，在所述時(shí)間窗內(nèi)應(yīng)該解決自推注量。該量利用劑量超額來加以解決，否則將該未解決的推注(即自推注量的余額(balance))設(shè)為零。將事件限制為有限持續(xù)時(shí)間的另一個(gè)原因是為了在用戶向測(cè)試臺(tái)通知超額但是并未命令從泵推注的情況下清除存儲(chǔ)器以作為安全預(yù)防。在將未解決的自推注量設(shè)為零之前，通過無葡萄糖報(bào)告模塊812向用戶顯示無葡萄糖警告消息。
過期的葡萄糖測(cè)量 在采集和處理原始數(shù)據(jù)并在合適時(shí)發(fā)送警告后，EA 518然后進(jìn)行調(diào)用過期葡萄糖模塊814。葡萄糖預(yù)測(cè)器的準(zhǔn)確性和可靠性隨著預(yù)測(cè)長(zhǎng)度的增加而惡化。如果上次接收的葡萄糖值早于某個(gè)特定的時(shí)間窗，則ALGO 510執(zhí)行開環(huán)Controlled-Obs模式700(圖7)以作為安全預(yù)防，并實(shí)施預(yù)編程的基礎(chǔ)控制。通過在Controlled-Obs模式700下工作，治療被約束為被編程到胰島素泵的基礎(chǔ)譜中，并且如果需要，其將通過所公開的功能的子集而被擴(kuò)充。過期葡萄糖模塊814的任務(wù)是通過彈出消息來給出關(guān)于即將發(fā)生的過期葡萄糖狀態(tài)的信息。當(dāng)?shù)竭_(dá)過期葡萄糖狀態(tài)時(shí)，該過期葡萄糖模塊814切換適當(dāng)?shù)臉?biāo)志(flag)以執(zhí)行Controlled-Obs模式700。提供新的基本葡萄糖測(cè)量將校正這種情形。因此，過期的葡萄糖表示葡萄糖預(yù)測(cè)不再有效，并將控制器強(qiáng)行變?yōu)镃ontrolled-Obs模式700。
由過期葡萄糖模塊814提供以下警告提前警告操作者、警告操作者、以及過期的葡萄糖測(cè)量。針對(duì)提前警告操作者，通過記錄窗口來提前警告用戶該即將發(fā)生的到期。在到期之前的倒計(jì)時(shí)警告循環(huán)中，反復(fù)向用戶通知在屆滿期限之前還余下n分鐘。此外，出現(xiàn)以下消息“警告葡萄糖不久將過期。請(qǐng)輸入當(dāng)前的葡萄糖?！贬槍?duì)警告操作者，在最后一個(gè)屆滿期限循環(huán)和其后的每個(gè)循環(huán)中強(qiáng)行顯示彈出消息，直到接收到新的葡萄糖測(cè)量為止。該消息出現(xiàn)“警告葡萄糖在下一個(gè)循環(huán)將過期。請(qǐng)輸入當(dāng)前的葡萄糖?！贬槍?duì)過期的葡萄糖測(cè)量，在過期的葡萄糖條件下，如果ALGO 510正處于閉環(huán)Pure-control模式600中，則ALGO 510將強(qiáng)制其自身進(jìn)入開環(huán)Controlled-Obs模式700，并實(shí)施用戶的基礎(chǔ)胰島素譜。并且，該消息出現(xiàn)“警告葡萄糖過期。運(yùn)行Control Obs！請(qǐng)輸入當(dāng)前的葡萄糖。”接著，EA 518在處理流點(diǎn)816處檢查看所采集和處理的數(shù)據(jù)中是否有足夠的bG測(cè)量結(jié)果以繼續(xù)。如果沒有，則EA進(jìn)行到處理流點(diǎn)850，這將在隨后的章節(jié)中討論。如果有，則EA 518繼續(xù)到差異管理模塊818。
管理預(yù)期結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間的差異 差異管理模塊818檢查看由EA 518確定的所命令的胰島素是否與從泵配給的胰島素不同。如果是，則EA 518將其標(biāo)記為命令的胰島素差異，并在用戶界面512(圖5)上向用戶呈現(xiàn)提示。然后需要由用戶和/或醫(yī)療專業(yè)人員解決所命令的與所運(yùn)送的胰島素之間的差異，因?yàn)樵摬町惖脑蚝芸赡芘cAPTS 500無關(guān)(例如廢棄的胰島素泵)。
膳食葡萄糖區(qū) 然后EA 518進(jìn)行到膳食葡萄糖區(qū)模塊820。在這時(shí)，該膳食葡萄糖區(qū)模塊820僅僅將葡萄糖目標(biāo)設(shè)定為一個(gè)帶而不是一條線。該帶被ALGO 510在閉環(huán)Pure-control模式600中用作目標(biāo)601，其還提供了被基礎(chǔ)控制器628(圖6)使用的設(shè)定點(diǎn)603。還能夠理解，被基礎(chǔ)控制器628用作操作輸入的葡萄糖預(yù)測(cè)器626不考慮由于膳食產(chǎn)生的葡萄糖變化。相反，通過預(yù)先確定的胰島素劑量分配來覆蓋膳食。該胰島素劑量分配被確定以最優(yōu)地最小化葡萄糖升高，以及盡可能快地利用最小下沖(undershoot)來使葡萄糖達(dá)到目標(biāo)葡萄糖水平。對(duì)于膳食攝入的葡萄糖升高不能被完全消除。這是被預(yù)料到的，因?yàn)樵诜逯狄葝u素操作中有大約30-60分鐘的延遲。所獲得的胰島素劑量被優(yōu)化以最小化由于膳食導(dǎo)致的葡萄糖升高。因而與膳食相關(guān)的目標(biāo)葡萄糖區(qū)的帶被圍繞進(jìn)餐事件定義為由目標(biāo)葡萄糖上限和下限限定的區(qū)域。關(guān)于該定義的目標(biāo)區(qū)域，圖13顯示了四種不同情形(a)在葡萄糖區(qū)域內(nèi)；(b)在葡萄糖區(qū)域上方；(c)在葡萄糖區(qū)域下方；(d)沒有新的葡萄糖值。
(a)在葡萄糖區(qū)域內(nèi) 如果預(yù)測(cè)的葡萄糖值位于葡萄糖區(qū)域邊界內(nèi)，則主體的葡萄糖被認(rèn)為處在可接受限度內(nèi)。在這種情況下，基礎(chǔ)控制器628僅需要基礎(chǔ)胰島素以維持血糖控制。
(b)在葡萄糖區(qū)域上方 如果預(yù)測(cè)的葡萄糖位于葡萄糖上邊界上方，則主體被認(rèn)為是運(yùn)送的胰島素過少?；A(chǔ)控制器628計(jì)算葡萄糖相對(duì)于葡萄糖上邊界的偏差。該基礎(chǔ)控制器628的操作考慮該偏差并將控制該未計(jì)入的升高。
(c)在葡萄糖區(qū)域下方 如果預(yù)測(cè)的葡萄糖位于葡萄糖下邊界下方，則主體被認(rèn)為是運(yùn)送的胰島素過多?；A(chǔ)控制器628計(jì)算葡萄糖相對(duì)于葡萄糖下邊界的偏差。該基礎(chǔ)控制器628的操作考慮該偏差并將控制該未計(jì)入的下降。
(d)沒有葡萄糖更新 目標(biāo)區(qū)域覆蓋了預(yù)期的膳食相關(guān)響應(yīng)的升高和降低。當(dāng)葡萄糖未被更新時(shí)將會(huì)出現(xiàn)特殊情況。關(guān)于葡萄糖測(cè)量未被更新，用于當(dāng)前控制循環(huán)TC的所預(yù)測(cè)的葡萄糖是不考慮與膳食相關(guān)的葡萄糖升高或降低的葡萄糖值。然而，目標(biāo)區(qū)域邊界是時(shí)間的函數(shù)。這通常意味著，當(dāng)進(jìn)餐開始(kick in)時(shí)預(yù)測(cè)的葡萄糖較低，而當(dāng)進(jìn)餐停止(die out)時(shí)預(yù)測(cè)的葡萄糖較高。在升高的和下降的膳食區(qū)域邊界時(shí)這種影響更明顯。EA 518通過保持與上次所接收的葡萄糖測(cè)量一起使用的上次的邊界限制來處理這種情況。這些上限和下限目標(biāo)值對(duì)于所有將來的控制循環(huán)來說被固定地保持，直到獲得新的測(cè)量。這在一定程度上減輕了該問題。
準(zhǔn)備鍛煉和鍛煉 接著，EA 518通過鍛煉模塊822評(píng)價(jià)該患者是否進(jìn)行鍛煉。隨著體力活動(dòng)水平的增加，維持能量的要求也增加。葡萄糖作為能量源，被以更高的速率使用以支持增加的活動(dòng)。因此，按如下方式作出這三個(gè)生理行為的假定。第一個(gè)假定是，剛一開始鍛煉，葡萄糖水平就會(huì)降低。第二個(gè)假定是，在體力鍛煉開始后大約10分鐘，葡萄糖降低迅速開始，在體力鍛煉結(jié)束后大約10分鐘，葡萄糖降低迅速停止。最后一個(gè)假定是，一旦體力活動(dòng)水平回到正常，有一個(gè)預(yù)期的恢復(fù)階段，因?yàn)槠咸烟潜淮鎯?chǔ)為肌肉和肝臟中的糖元。因此，分別通過鍛煉模塊822和準(zhǔn)備鍛煉模塊828來分階段處理鍛煉。
在處理流中隨后被EA 518調(diào)用的準(zhǔn)備鍛煉模塊828通過增加葡萄糖設(shè)定點(diǎn)來提高在鍛煉的預(yù)期中的葡萄糖，從而可以在鍛煉期間安全地降低葡萄糖水平。因此，被預(yù)先確定以處理鍛煉的正常治療用于減少在鍛煉的預(yù)期中的基礎(chǔ)胰島素。該降低的胰島素對(duì)葡萄糖的影響取決于胰島素的藥效學(xué)。然后對(duì)于鍛煉的持續(xù)期間保持該較低的基礎(chǔ)胰島素水平。此外，如果在鍛煉開始時(shí)沒有足夠地提高葡萄糖水平，則主體可以通過消耗快速作用的碳水化合物來管理他們的葡萄糖水平。這將使得葡萄糖水平迅速升高。
主體通過從在用戶界面512(圖5)上提供的列表中選擇活動(dòng)和/或活動(dòng)水平來觸發(fā)準(zhǔn)備鍛煉事件，從而準(zhǔn)備鍛煉。所選擇的活動(dòng)和/或活動(dòng)水平具有相應(yīng)的預(yù)期葡萄糖降低。直到該鍛煉事件被觸發(fā)，目標(biāo)葡萄糖的變化由方程式(6)給出 其中ΔGT是目標(biāo)葡萄糖值的變化，ΔGPE是葡萄糖濃度的預(yù)期增加(升高)，對(duì)于鍛煉而言，該值是負(fù)的，因?yàn)殄憻挄?huì)引起葡萄糖的降低。所以目標(biāo)葡萄糖(即目標(biāo)601)由方程式(7)給出 GT＝GT+ΔGT (7)， 再者，一旦鍛煉活動(dòng)開始，則身體會(huì)需要更少的胰島素并在鍛煉持續(xù)時(shí)間期間保持更低的基礎(chǔ)胰島素需求。一旦鍛煉完成，減少的基礎(chǔ)值會(huì)以某種預(yù)先定義的漸進(jìn)方式回到正常的基礎(chǔ)設(shè)定上來。
在鍛煉開始后，鍛煉周期模塊822在鍛煉持續(xù)時(shí)間內(nèi)計(jì)劃(project)葡萄糖的降低。當(dāng)鍛煉事件被觸發(fā)時(shí)，準(zhǔn)備鍛煉被關(guān)閉。在鍛煉事件的開始處，基礎(chǔ)狀態(tài)被重新評(píng)估。如果準(zhǔn)備鍛煉沒有將葡萄糖水平提高到預(yù)期量，則ALGO 510在用戶界面512(圖5)上提示主體消耗快速作用的碳水化合物以補(bǔ)充該升高。由于快速作用的碳水化合物的消耗使得葡萄糖增加向量獲得一個(gè)分量(如下文在題為“快速作用的碳水化合物”的部分中解釋的那樣)。由體力活動(dòng)而引起的預(yù)期葡萄糖降低根據(jù)方程式(8)來表示為 其中

然后被用于計(jì)算所需的基礎(chǔ)胰島素(即葡萄糖增加)。要注意的是，KPE是用于鍛煉的負(fù)值。該鍛煉和快速作用的碳水化合物的效果被建模為在歸一化的葡萄糖增長(zhǎng)響應(yīng)曲線中的相反方向上移動(dòng)的葡萄糖增加向量。
在鍛煉之后，鍛煉模塊822提供按照基本設(shè)定要求逐漸正常化基礎(chǔ)速率的鍛煉恢復(fù)期。在這個(gè)實(shí)施方式中，鍛煉的持續(xù)時(shí)間被預(yù)定義在向量

中。一旦鍛煉結(jié)束，由于鍛煉而導(dǎo)致的葡萄糖增加

就變?yōu)?。通過使用


和

如果來自基礎(chǔ)集的胰島素基礎(chǔ)速率被I′B給定，則可以使用方程式(9)來確定它 其中tηE是鍛煉完成的時(shí)間，t是當(dāng)前時(shí)間。
快速作用的碳水化合物 在完成鍛煉模塊822后，如果患者在用戶界面512(圖5)上作出指示，則EA 815然后調(diào)用快速作用的碳水化合物模塊824以提供由于攝入快速作用的碳水化合物而導(dǎo)致的對(duì)葡萄糖增加向量的更新。使用預(yù)期的葡萄糖增加譜和相關(guān)的葡萄糖增加譜來分析葡萄糖增加向量

預(yù)期的葡萄糖增加譜是預(yù)定義的葡萄糖增加向量，并且其被歸一化為每克碳水化合物攝入和每mg/dL升高。相關(guān)的葡萄糖增加向量是歸一化增加向量

所消耗的快速作用的碳水化合物的量AFC[g]與每克碳水化合物的預(yù)期葡萄糖升高KPFC[mg/dL/g]的乘積。從而，可以通過方程式(10)來描述和確定該葡萄糖增加向量 低葡萄糖干預(yù) 接著，EA 518調(diào)用低葡萄糖干預(yù)模塊826，其通過定義保證葡萄糖值升高的條件來維持用戶安全。在低葡萄糖情形中，例如當(dāng)ALGO 510未能以及時(shí)的方式將葡萄糖水平保持在可接受的血糖邊界以上時(shí)，EA 518將基于由這個(gè)模塊所提供的信息進(jìn)行干預(yù)。本發(fā)明的目的是通過攝入快速作用的碳水化合物來將主體帶回到正常血糖范圍中。在EA仍然活動(dòng)的情況下，ALGO510將看到所測(cè)量的葡萄糖的增加，并且將通過推薦額外的胰島素來潛在地抵消該葡萄糖增加。然而，低葡萄糖干預(yù)模塊826允許利用更保守的胰島素推薦來使葡萄糖增加。
在一個(gè)實(shí)施例中，ALG被定義為降低葡萄糖水平所需的快速作用的碳水化合物的量。于是預(yù)期的葡萄糖增加可以由方程式(11)給出 其中

是由于攝入快速作用的碳水化合物而導(dǎo)致的葡萄糖增加，ALG是用于低葡萄糖干預(yù)的快速作用的碳水化合物的量，KPFC是每克碳水化合物的葡萄糖升高。圖14圖形化地示出了針對(duì)快速作用的碳水化合物攝入的葡萄糖增加。通過用等于預(yù)期升高的量

來修改葡萄糖設(shè)定點(diǎn)GSP，ALGO 510不會(huì)抵消由于攝入快速作用的碳水化合物而帶來的升高。并且，GSP應(yīng)該最終被恢復(fù)為原始的設(shè)定點(diǎn)。該設(shè)定點(diǎn)增加向量被定義為

與線性減少的增益項(xiàng)

的乘積，并由方程式(12)給出 因此，該設(shè)定點(diǎn)根據(jù)方程式(13)給出 圖15圖形化地示出了隨著時(shí)間而發(fā)生的相關(guān)設(shè)定點(diǎn)變化。當(dāng)葡萄糖增加不夠快時(shí)，可能會(huì)發(fā)生多次低葡萄糖干預(yù)。這也導(dǎo)致了由于多次低葡萄糖干預(yù)事件造成的GSP的累積。對(duì)于當(dāng)前的低葡萄糖干預(yù)事件，低葡萄糖干預(yù)在增加

之前去除上次低葡萄糖干預(yù)的殘余拖尾部分，而不是增加該效果。在這樣的干預(yù)后，EA 518調(diào)用準(zhǔn)備鍛煉模塊828，由于在之前的題為“準(zhǔn)備鍛煉和鍛煉”部分中已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了說明，這里不再提供進(jìn)一步的說明。
命令的推注 當(dāng)用戶通過APS 500命令泵運(yùn)送額外的胰島素推注ACB時(shí)，EA 518使用命令推注模塊830。然而，EA 518通過ALGO 510針對(duì)每個(gè)控制模式不同地識(shí)別和實(shí)施該命令推注事件。對(duì)于閉環(huán)Pure-control模式600(圖6)，該命令推注事件可以強(qiáng)制胰島素的早期運(yùn)送，并從而可以修改胰島素推薦的將來分配。此外，當(dāng)處于Pure-control模式600中時(shí)，該命令的推注ACB將超過和高于為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)葡萄糖所需的胰島素量。因此，在將來的控制循環(huán)中，EA 518考慮ACB，并因而調(diào)節(jié)建議。對(duì)于開環(huán)Controlled-Obs模式700(圖7)，命令的推注模塊830使得主體能夠通過經(jīng)由用戶界面512(圖5)輸入輸注以在Controlled-Obs模式700期間管理他們個(gè)人的治療，從而覆蓋諸如例如膳食攝入和提高葡萄糖水平之類的事件。
高葡萄糖干預(yù) 高葡萄糖干預(yù)模塊832使得EA 518能夠糾正高血糖狀態(tài)。用戶通過用戶界面512(圖5)將糾正量AHG作為高葡萄糖干預(yù)事件輸入。兩個(gè)控制模式600和700運(yùn)送干預(yù)量以及由相應(yīng)模式生成的推薦。命令的推注是“ALGO所看到的”胰島素，而被運(yùn)送以覆蓋高葡萄糖干預(yù)事件的胰島素是“ALGO看不到的”。在閉環(huán)Pure-control模式600中，ALGO 510的反饋部分不知道胰島素干預(yù)的量。胰島素?zé)o效模塊836(下文中將在稍后章節(jié)中討論)去除與高葡萄糖干預(yù)相關(guān)的胰島素量。這意味著，該反饋不會(huì)從將來的控制操作中減少胰島素的量。在開環(huán)Controlled-Obs模式700中，把用于高葡萄糖水平的干預(yù)量與開環(huán)推薦相加以提供凈胰島素推薦。
碳水化合物校正修改上一次膳食攝取 在主體已經(jīng)向ALGO 510指示消耗AM克碳水化合物的膳食后，存在由于多種可能原因之一而導(dǎo)致的可能必須校正輸入量的可能性。這些原因包括誤算/不正確的在先輸入；主體不能消耗像先前預(yù)期的那么多(或者消耗了比預(yù)期更多)；食物的消耗散布在更長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，并且因此治療需要被重新分配；以及在極端情況下，取消該進(jìn)餐。在了解上述原因的情況下，EA 518調(diào)用碳水化合物校正模塊834，其基于以下條件執(zhí)行。首先，必須存在在時(shí)間tM處和量為AM的進(jìn)餐事件。其次，在時(shí)間tMC處和量為ACM的進(jìn)餐糾正事件已經(jīng)被用戶輸入。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，進(jìn)餐事件被定義為膳食殘余ArM。如果兩個(gè)條件都滿足，則只要滿足以下方程式(14)的附加條件，就進(jìn)行對(duì)胰島素量和分配的校正 其中TCM是以分鐘計(jì)的時(shí)間，并且是用于糾正上一次膳食輸入的所允許的時(shí)間窗，并且(僅對(duì)于膳食殘余情況)。如果上面最后一個(gè)條件滿足，則進(jìn)一步執(zhí)行碳水化合物校正模塊834，否則該模塊返回到EA 518而無需進(jìn)行操作。
在進(jìn)一步的處理中，模塊834用針對(duì)新的進(jìn)餐量ACM所計(jì)算出的新胰島素分配來替換在時(shí)間tM處的對(duì)于AM所獲得的胰島素分配。該分配是關(guān)于時(shí)間tM而不是關(guān)于tMC被實(shí)施的。對(duì)于膳食殘留情況ArM，通過方程式(15)給出ACM 模塊834針對(duì)(a)上次發(fā)生的進(jìn)餐事件發(fā)生的時(shí)間和(b)量來識(shí)別上次發(fā)生的進(jìn)餐事件。如果假定1和2滿足，則該模塊計(jì)算對(duì)于ACM，尋找胰島素分配。將分配時(shí)移到上次進(jìn)餐發(fā)生的時(shí)間。對(duì)于AM，尋找胰島素分配。將分配時(shí)移到上次進(jìn)餐發(fā)生的時(shí)間。根據(jù)相應(yīng)的時(shí)隙進(jìn)行如下操作從MEAL RELATED BOLUS(與膳食相關(guān)的推注)向量中減去與ACM相關(guān)的胰島素分配并加上AM分配。從INTERNAL BOLUS EVENT(內(nèi)部推注事件)向量中減去與ACM相關(guān)的胰島素分配并加上AM分配。通過圖16中所示的例子進(jìn)一步闡明并在后面論述碳水化合物校正模塊834的所述進(jìn)一步處理。
進(jìn)餐是進(jìn)餐事件，并且進(jìn)餐糾正是由碳水化合物校正模塊834執(zhí)行的事件。在所提供的例子中，在時(shí)間tM＝495，輸入100g的進(jìn)餐事件，其需要[2 05 0 0 3 0 0 2]作為胰島素分配。進(jìn)餐相關(guān)推注(MEAL RELATED BOLUS)直到t＝525均為[315]，而內(nèi)部推注事件(INTERNAL BOLUS EVENT)是
。進(jìn)餐相關(guān)推注(MEAL RELATED BOLUS)示出存在例如來自在前的進(jìn)餐的附加胰島素貢獻(xiàn)。它的存在是重要的，并且對(duì)于當(dāng)前問題而言，貢獻(xiàn)(contribution)來自何處并不重要。在tMC＝525，輸入對(duì)膳食的糾正?，F(xiàn)在信息是對(duì)于在tM＝495時(shí)的100g的膳食輸入，實(shí)際上僅消耗了60g，這就完成了步驟1和2。所以，在步驟3中，該模塊834首先確定針對(duì)60g的胰島素，其在步驟4中為[1.5 0 3 0 0 2 0 0 0 1.5]。因?yàn)锳LGO 510在步驟5中并不記得針對(duì)100g的分配是什么，所以在步驟6中針對(duì)100g對(duì)其重新計(jì)算為[2 0 5 0 0 3 0 0 2]。兩個(gè)向量(60g和100g)在步驟7中被推移到t＝500(由箭頭示出)，并且在步驟8和9中重新計(jì)算MEAL RELATEDBOLUS和INTERNAL BOLUS EVENT二者。
如果碳水化合物校正是不可應(yīng)用的，則在用戶界面512(圖5)中顯示以下彈出消息“警告進(jìn)餐糾正未被應(yīng)用。”如果碳水化合物校正是可應(yīng)用的，則顯示以下彈出消息中的一個(gè)(根據(jù)所輸入的量)“警告現(xiàn)在把在(hh:mm)輸入的(數(shù)量)克的膳食糾正為(數(shù)量)克。警告膳食殘余必須在(數(shù)量)和(數(shù)量)克之間?！? 胰島素?zé)o效 在碳水化合物校正模塊834后，EA 518調(diào)用胰島素?zé)o效模塊836。如上所述，該胰島素?zé)o效模塊836從最終運(yùn)送的胰島素(即為循環(huán)配給的胰島素量)取消前饋胰島素分量。最終的胰島素給藥是來自所有EA的前饋模塊(比如例如自推注命令、膳食相關(guān)的推注和反饋分量)的所有胰島素量。胰島素?zé)o效從該最終胰島素給藥中去除任何前饋的胰島素量。EA 518的當(dāng)前實(shí)施分別管理各個(gè)前饋胰島素分量。胰島素?zé)o效實(shí)際上意味著已經(jīng)去除所有的前饋胰島素量。為了獲得正確的胰島素反饋推薦，將所有前饋分量正確去除是絕對(duì)必要的。胰島素?zé)o效向量

由方程式(16)給出 其中

是被運(yùn)送的胰島素向量，

是膳食相關(guān)的和高葡萄糖干預(yù)的推注，

是與自推注和起動(dòng)(priming)相關(guān)的推注、前饋分量。要注意，如果在泵運(yùn)送數(shù)據(jù)中過去的值不可用，則用基礎(chǔ)胰島素劑量來填充過去的信息。
葡萄糖預(yù)測(cè)和基礎(chǔ)控制操作 接著，EA 518調(diào)用葡萄糖預(yù)測(cè)模塊838。被APTS采集的葡萄糖測(cè)量是被延遲的測(cè)量，因?yàn)閭鞲衅骶哂形锢砗吞幚頊?。進(jìn)入未來的準(zhǔn)確葡萄糖預(yù)測(cè)是提供血糖控制的關(guān)鍵。葡萄糖預(yù)測(cè)模塊838使用過去的胰島素給藥信息、葡萄糖測(cè)量結(jié)果和使用胰島素藥效學(xué)進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖17示出了胰島素殘余藥效學(xué)。為了實(shí)施，在subject.ini文件中定義了對(duì)于單位推射殘余的胰島素的藥效學(xué)，該胰島素的藥效學(xué)在這里由

給出。如所示，在TC＝10mts處對(duì)針對(duì)單位胰島素脈沖響應(yīng)(impulse response)的藥效學(xué)進(jìn)行采樣。
基礎(chǔ)控制器628的基礎(chǔ)部分基于與葡萄糖預(yù)測(cè)中所使用的原理相似的原理。潛在的原理是，葡萄糖水平的變化是由于基礎(chǔ)控制器628(圖6)所糾正的未建模的設(shè)備(plant)干擾造成的。對(duì)于胰島素推注的調(diào)節(jié)考慮了預(yù)測(cè)的葡萄糖。來自于提供基礎(chǔ)控制的葡萄糖預(yù)測(cè)器626和設(shè)定點(diǎn)603的輸出一起構(gòu)成了基礎(chǔ)控制器628的反饋部分?？偟膩碚f，閉環(huán)反饋建議的計(jì)算需要(a)最近預(yù)測(cè)的葡萄糖值和(b)所運(yùn)送胰島素的歷史。
為了預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)間的葡萄糖，葡萄糖預(yù)測(cè)模塊838使用以下信息。被處理的葡萄糖值G[K]和對(duì)應(yīng)的處理時(shí)間tG[K]。在過去TD分鐘內(nèi)關(guān)于j被無效的胰島素

的信息，其中TD是胰島素影響的持續(xù)時(shí)間。如果TC是控制周期，則TD＝nTC。得到胰島素藥效學(xué)

葡萄糖降低被假定為直接與所使用的胰島素成比例，ΔG[i]∝ΔIr[i]，其中i＝1，2，…，n。針對(duì)單位推注所使用的胰島素

被獲得以作為對(duì)向量

執(zhí)行的前向差分。向量

由方程式(17)給出 ΔIr[i]＝Ir[i+1]-Ir[i]，i＝1，2，…，n-1 (17)。
圖18圖形化地示出了針對(duì)單位推注所使用的胰島素隨時(shí)間的變化

如果比例常數(shù)是Kl、胰島素敏感度[mg/dL/U]，則由于胰島素使用而導(dǎo)致的胰島素降低由方程式(18)定義 ΔG[i]＝-KlΔIr[i] (18) 葡萄糖降低向量由方程式(19)定義 為了預(yù)測(cè)在時(shí)間j的葡萄糖降低，假定最近的葡萄糖測(cè)量G[K](其中K是葡萄糖值當(dāng)前可用的時(shí)間)由被無效的胰島素推注向量

與

的卷積給出，其由方程式(20)定義 其中

是關(guān)于點(diǎn)j的前n個(gè)胰島素運(yùn)送量的向量，在第j個(gè)時(shí)刻的葡萄糖降低ΔG[j]，其中j＝K+1，…，k循環(huán)。圖19圖形化地示出了胰島素脈沖預(yù)測(cè)。葡萄糖預(yù)測(cè)模塊838使用方程式(20)預(yù)測(cè)某時(shí)刻j的葡萄糖。通過使j從K+1步進(jìn)到k來實(shí)現(xiàn)在k處的葡萄糖預(yù)測(cè)。葡萄糖預(yù)測(cè)從3部分計(jì)算(a)被運(yùn)送的基礎(chǔ)胰島素，(b)預(yù)定義的基礎(chǔ)胰島素，和(c)葡萄糖預(yù)測(cè)。
(a)被運(yùn)送的基礎(chǔ)胰島素 被運(yùn)送的基礎(chǔ)胰島素向量

是被無效的胰島素給藥。預(yù)期的葡萄糖降低ΔGN[j]由方程式(21)定義為 j＝K+1，…，k(21) (b)預(yù)定義的基礎(chǔ)胰島素 預(yù)定義的基礎(chǔ)胰島素是根據(jù)基礎(chǔ)集(Basal Set)確定的，并且是無干擾情況下的“將是基礎(chǔ)胰島素”值

這是為了保持目標(biāo)葡萄糖GT所需要的基礎(chǔ)胰島素分量。預(yù)期的葡萄糖降低ΔGB由方程式(22)所定義的內(nèi)積給出 j＝K+1，…，k (22)。
(c)葡萄糖預(yù)測(cè) 然后給定在第j步的葡萄糖值G[j]，然后預(yù)測(cè)的葡萄糖G[j+1]由方程式(23)給出 G[j+1]＝G[j]+ΔGB[j]-ΔGN[j]+ΔGP[j+1] (23)， 其中ΔGP[j+1]是根據(jù)已知干擾估計(jì)的葡萄糖增加。然后從時(shí)間tK處的上一個(gè)已知葡萄糖值向前推移到當(dāng)前時(shí)間tk來執(zhí)行葡萄糖預(yù)測(cè)。然后EA 518繼續(xù)運(yùn)行到進(jìn)餐補(bǔ)償器模塊840。
進(jìn)餐補(bǔ)償器 進(jìn)餐補(bǔ)償器模塊840在被調(diào)用時(shí)與碳水化合物的攝取相關(guān)。蛋白質(zhì)和脂肪被轉(zhuǎn)換為等效的碳水化合物量。進(jìn)餐類型與一天中的時(shí)間以及碳水化合物攝取大小相關(guān)聯(lián)。在表5中列出了各種進(jìn)餐類型的定義。
表5進(jìn)餐類型的定義
已經(jīng)公認(rèn)的是，影響腸道葡萄糖吸收速率(即進(jìn)餐的速度)的因素之一是膳食成分。對(duì)于進(jìn)餐量選擇，毫無疑問還要考慮進(jìn)餐的速度。在一個(gè)控制循環(huán)中，如果多個(gè)進(jìn)餐事件被觸發(fā)，則EA 518僅考慮上一次進(jìn)餐輸入。在實(shí)施部分中描述了覆蓋進(jìn)餐的所分配的胰島素推注。一次大的進(jìn)餐不一定等效于若干小的進(jìn)餐的和。這可以在進(jìn)餐計(jì)劃中加以定義，例如小的進(jìn)餐＝25gm，常規(guī)進(jìn)餐＝50gm，而大進(jìn)餐＝75gm。如果當(dāng)前的基礎(chǔ)胰島素需求是相對(duì)的，并且已經(jīng)觸發(fā)了進(jìn)餐，則使用FastCarb譜來調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)。預(yù)期葡萄糖快速升高，因?yàn)樯攀吃黾泳哂邢窨焖偬妓衔镆粯拥膭?dòng)態(tài)特性，而不是像胰島素藥效學(xué)那么慢。
進(jìn)餐報(bào)告 接著，當(dāng)適于提供彈出對(duì)話框以通知主體開始吃東西時(shí)，EA 518調(diào)用進(jìn)餐報(bào)告模塊842。如果進(jìn)餐報(bào)告彈出將被顯示，則由基礎(chǔ)控制器628來設(shè)定控制進(jìn)餐報(bào)告模塊842的標(biāo)志。
內(nèi)部推注管理 此外，如果合適，則EA 518調(diào)用內(nèi)部推注管理844以運(yùn)送由進(jìn)餐事件導(dǎo)致的前饋推注。
胰島素推薦 然后，EA 518調(diào)用胰島素推薦模塊846以使用上述當(dāng)前預(yù)測(cè)的葡萄糖值來計(jì)算胰島素劑量。特別地，通過設(shè)計(jì)正在工作(on board)的胰島素的影響、將來的基礎(chǔ)輸入和其它輸入事件的影響，來計(jì)算針對(duì)胰島素劑量的胰島素推薦。以下步驟確定了基礎(chǔ)胰島素建議(a)當(dāng)前葡萄糖，(b)被運(yùn)送的基礎(chǔ)微擾(pertubation)胰島素，(c)葡萄糖設(shè)定點(diǎn)，(d)預(yù)定義的基礎(chǔ)胰島素，和(e)葡萄糖增加。
(a)當(dāng)前葡萄糖 當(dāng)前葡萄糖根據(jù)預(yù)測(cè)葡萄糖部分來確定并由G[k]給出。
(b)被運(yùn)送的基礎(chǔ)微擾胰島素 該

向量是被無效的胰島素給藥。然后所估計(jì)的胰島素殘余是IrN[k]，其由方程式(24)給出 (c)葡萄糖設(shè)定點(diǎn) 這是目標(biāo)葡萄糖，并由GT給出。
(d)預(yù)定義的基礎(chǔ)胰島素 這是根據(jù)基礎(chǔ)集確定的，并且是“將是基礎(chǔ)胰島素”值

這是為了保持目標(biāo)葡萄糖GT所需要的基礎(chǔ)胰島素分量。預(yù)期的葡萄糖殘余IrB[k]由方程式(25)所定義的內(nèi)積給出 (e)葡萄糖增加 葡萄糖增加由ΔGP給出。因此，胰島素推薦則由如方程式(26)所定義的Ireq給出 其中Gestimate由方程式(27)給出 并且其通過考慮步驟(a)-(e)來確定。
以下修改胰島素推薦的情況是滿足目標(biāo)區(qū)域的葡萄糖和最小基礎(chǔ)需求。如上在前面部分中所述的，目標(biāo)區(qū)域(即目標(biāo)601)被定義為具有下部和上部設(shè)定點(diǎn)范圍的設(shè)定區(qū)域而不是僅僅單個(gè)點(diǎn)，例如分別令GTHi和GTLo來定義上部和下部設(shè)定點(diǎn)。如果所估計(jì)的葡萄糖Gestimate位于目標(biāo)區(qū)域中，則Ireq僅僅是基礎(chǔ)胰島素。對(duì)于最小基礎(chǔ)需求情況，當(dāng)Ireq是負(fù)值時(shí)，EA 518已經(jīng)預(yù)測(cè)了主體當(dāng)前處于胰島素給藥過量的狀態(tài)。在這種過量運(yùn)送的環(huán)境中，由ALGO 510實(shí)施最小基礎(chǔ)速率(典型地是基礎(chǔ)速率的一半)。重要的是，循環(huán)的胰島素濃度絕不會(huì)下降到低于閾值以避免反調(diào)節(jié)。加強(qiáng)最小基礎(chǔ)保證了最小循環(huán)的胰島素水平。
胰島素存儲(chǔ)桶 當(dāng)EA 518調(diào)用胰島素存儲(chǔ)桶模塊848時(shí)，通過組合基礎(chǔ)控制和由于所觸發(fā)的各種事件而導(dǎo)致的開環(huán)胰島素需求而進(jìn)行最終胰島素推薦。此外，存在對(duì)最終胰島素推薦施加的約束，比如例如關(guān)于每個(gè)控制循環(huán)的胰島素量的頂(cap)，其被稱為運(yùn)送上限約束。最后，胰島素推薦可能不得到實(shí)施。例如，醫(yī)療專業(yè)人員是接受或拒絕推薦的最終權(quán)威。最終胰島素給藥是實(shí)際的給藥。因此，被保持在各個(gè)胰島素存儲(chǔ)桶中的胰島素記錄保持構(gòu)件必須遵從推薦約束。如果最終胰島素推薦與最終胰島素給藥不同，則ALGO 510重新評(píng)估和重新考慮對(duì)于被相應(yīng)地修訂的最終胰島素給藥的分量。
在處理點(diǎn)850，EA 518確定開環(huán)Pure control 600是否被啟動(dòng)，不足bG測(cè)量標(biāo)志是否被設(shè)定(其是從處理點(diǎn)816重新進(jìn)入的點(diǎn))，或者bG過期標(biāo)志是否被設(shè)定。如果任何這些條件都為假，則EA 518調(diào)用更新存儲(chǔ)模塊854以保存來自該控制循環(huán)的值和狀況。如果任何一個(gè)條件為真，則EA 518將調(diào)用差異管理模塊818、命令推注模塊830、高bG干預(yù)模塊832和對(duì)最終胰島素推薦施加約束的運(yùn)送上限約束模塊852。在完成這些調(diào)用后，EA 518然后將調(diào)用更新存儲(chǔ)模塊854以保存來自該控制循環(huán)的值和狀況。然后EA518在重新開始圖8和9所示以及上面描述的處理流之前將一直等待，直到ALGO 510的下一控制循環(huán)開始。
ALGOSHELL ALGOSHELL 506提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理和位于系統(tǒng)文件夾中的相關(guān)宏。特別地，ALGOSHELL 506是對(duì)從APS 500調(diào)用的給定輸入生成輸出的函數(shù)。該ALGOSHELL 506函數(shù)還與在仿真(Simulink)環(huán)境中運(yùn)行的APSe一起工作。如上所述，APS測(cè)試臺(tái)環(huán)境是非Simulink環(huán)境，其中APSe是仿真該APS測(cè)試臺(tái)環(huán)境的包裝函數(shù)。ALGOSHELL 506在仿真環(huán)境中與APS、實(shí)時(shí)測(cè)試臺(tái)和APSe對(duì)接。標(biāo)準(zhǔn)化的ALGOSHELL 506調(diào)用如下[yAMT，yAdvice，yTrace，xk’]＝ALGOSHELL_xxx(t，xk u，EventStruc，ExperimentStruc，PumpStruc，BGStruc，PatientIniStruc)。圖33示出了變量何時(shí)將相對(duì)于ALGO 510而被更新。下面首先論述該ALGOSHELL 506調(diào)用的輸入變量t、xk u、EventStruc、ExperimentStruc、PumpStruc、BGStruc、PatientIniStruc，然后論述輸出變量yAMT、yAdvice、yTrace和xk’。
輸入變量 t項(xiàng)是針對(duì)消逝的時(shí)間或仿真時(shí)間的時(shí)間標(biāo)量。時(shí)間t被預(yù)期為Sync1調(diào)用的TControl+/-時(shí)間增量(delta time)的倍數(shù)，并且被定義為當(dāng)前的控制循環(huán)沿。Sync2調(diào)用將跟隨Sync1，并且將發(fā)生在下一個(gè)控制循環(huán)沿之前。xk項(xiàng)是包含ALGOSHELL所需要的被稱為states的一組變量的狀態(tài)向量。在APSe中，這些是由更新離散狀態(tài)的控制所保持的離散狀態(tài)。當(dāng)APSe被調(diào)用時(shí)，xk可以作為狀態(tài)(states)使用。另一方面，APS總是處于控制下，并且負(fù)責(zé)保持xk。向量xk的長(zhǎng)度和細(xì)節(jié)是依賴于ALGO的。APS不需要知道xk的長(zhǎng)度或細(xì)節(jié)。變量xk應(yīng)當(dāng)被APS初始化為空矩陣[]。然后ALGOSHELL 506將確定其第一次被調(diào)用時(shí)的正確長(zhǎng)度。從那時(shí)起，實(shí)驗(yàn)應(yīng)該保持xk的長(zhǎng)度。APS/APSe不應(yīng)該修改xk的值或長(zhǎng)度。u項(xiàng)是輸入向量，并且包含由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(即泵和傳感器)輸出的信息。APS和APSe二者都需要知道輸入向量u的細(xì)節(jié)。參見表6以獲得細(xì)節(jié)。要注意，“凈配給的胰島素”是用于由泵配給的胰島素總量的累加計(jì)數(shù)器。
表6輸入向量u

EventStruc-事件結(jié)構(gòu) 這是包含預(yù)定義的觸發(fā)時(shí)間表的結(jié)構(gòu)。它作為參數(shù)之一可以用于APSe。另一方面，APS獲得時(shí)間表并根據(jù)從APS主窗口902觸發(fā)的事件更新EventStruc。參見表7可得到事件結(jié)構(gòu)字段。
表7EventStruc字段 在表7中提供的字段PatientIniStruc.events.units是由APS GUI顯示的事件單元的數(shù)組。EventStruc中的每個(gè)字段都是列數(shù)組。所有的列數(shù)組都將具有相同長(zhǎng)度。如果特定行沒有信息，則將輸入NaN并將保持該行的長(zhǎng)度。在APS中，當(dāng)記錄事件時(shí)更新EventStruc。在APSe中，預(yù)先存在EventStruc。在運(yùn)行之前安排所有事件。本質(zhì)上，在實(shí)施方式上沒有區(qū)別。ALGOSHELL506僅看到小于或等于當(dāng)前仿真時(shí)間的注冊(cè)事件。觸發(fā)時(shí)間或控制器響應(yīng)時(shí)間中的至少一個(gè)必須非零以使得ALGO 510接受該事件作為有意義的事件。如果沒有一個(gè)時(shí)間被輸入，則ALGO 510不能判斷該特定事件何時(shí)發(fā)生，并將忽略它。Event_type條目是由“patientini.events”結(jié)構(gòu)列出的那些條目，并具有type、units和InternalName字段。它們可以因?qū)嶒?yàn)而異。事件有兩種僅用于記錄僅為了例如Blood Draw事件的目的的事件；和通知ALGO510考慮事件(例如早餐)和對(duì)該事件作出適當(dāng)反應(yīng)的事件。
ExperimentStruc-實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu) 這是一個(gè)通過APSe參數(shù)被預(yù)定義并且對(duì)APSe可用的結(jié)構(gòu)。APS加載實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)以用于實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。參見表8可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)字段。
表8實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)字段 PumpStruc-泵結(jié)構(gòu) 除了數(shù)據(jù)字段之外，該結(jié)構(gòu)的所有字段被預(yù)定義且從APCATS 900的用戶界面獲得。該結(jié)構(gòu)在最初被作為參數(shù)傳遞。在初始化階段中，PumpStruc變成mat文件。APS具有類似的設(shè)置。如這里在表9中所使用的，“離線”表示當(dāng)按照來自APSCOM 504的上一狀態(tài)信息泵不可用時(shí)所發(fā)生的狀況。泵結(jié)構(gòu)的字段參見表9。
表9PumpStruc字段




BGStruc-血糖結(jié)構(gòu) 除了數(shù)據(jù)字段bg1data和bg1timestamp之外，該結(jié)構(gòu)的所有字段被預(yù)定義且從APCATS 900的用戶界面獲得。該結(jié)構(gòu)在最初被作為參數(shù)傳遞。傳感器被編號(hào)為0、1、2、3…，其中傳感器1被視為虛擬傳感器。表10給出了傳感器1的傳感器結(jié)構(gòu)字段。對(duì)于其它傳感器編號(hào)，用傳感器編號(hào)替代每個(gè)字段中的“1”。最多支持4個(gè)傳感器2個(gè)SU的，1個(gè)外部的和1個(gè)虛擬傳感器。然而，對(duì)于APS-3，我們有以下關(guān)于傳感器的映射0對(duì)“EXT”，1對(duì)“SU 1”，以及2對(duì)“SU 2”。
表10傳感器結(jié)構(gòu)字段 緊跟著ALGO調(diào)用，并且APS/APSe更新BGStruc字段。
PatientIniStruc-患者初始化結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)在初始化文件(INI-文件)中被定義，并且包括對(duì)膳食攝入和胰島素降解的特定于患者的響應(yīng)向量。該INI-文件向APTS 500和ALGO 510提供特定于研究的和特定于主體的參數(shù)。在APS被裝入時(shí)所加載的主體INI-文件包含特定于主體的數(shù)據(jù)，其包括算法參數(shù)、單個(gè)劑量自動(dòng)確認(rèn)和三個(gè)劑量確認(rèn)閾值以及事件類型。如上所述的事件類型是在實(shí)驗(yàn)期間可以由醫(yī)療專業(yè)人員通過下拉列表人工選擇的活動(dòng)。普通事件類型包括進(jìn)餐和外部血糖(bG)儀讀數(shù)。下拉列表值由主體INI文件確定。如在主體INI文件中指定的連續(xù)劑量閾值是在沒有醫(yī)療專業(yè)人員認(rèn)可的情況下將在三個(gè)連續(xù)循環(huán)中被運(yùn)送的胰島素的最大量。如在主體INI文件中指定的自動(dòng)確認(rèn)閾值是在沒有醫(yī)療專業(yè)人員認(rèn)可的情況下將在單個(gè)循環(huán)中被運(yùn)送的胰島素的最大量。實(shí)驗(yàn)是從APTS的開始到結(jié)束所采集的數(shù)據(jù)，包括INI-文件中的任何中間重啟和變化。該主體INI文件中提供的對(duì)字段的字段說明參見表11。
表11PatientIniStruc字段 輸出變量 yAMT項(xiàng)是泵和顯示命令向量，并且包含用于泵的命令。表12提供了關(guān)于包含在命令向量yAMT中的命令的細(xì)節(jié)。
表12yAMT向量 yAdvice項(xiàng)是報(bào)告(advisory)字符串，其提供警告和其它可能的由ALGO標(biāo)記但是由APS執(zhí)行的故障保護(hù)措施。yAdvisory字符串由一個(gè)兩位數(shù)字的報(bào)告編號(hào)，接下來是空格，接下來是語(yǔ)句構(gòu)成。該報(bào)告編號(hào)落在三個(gè)種類中(1)標(biāo)稱(nominal)(范圍00到09)，(2)彈出消息窗口(范圍10到98)，和(3)退出/停止(Exit/Quit)(范圍99)。yTrace項(xiàng)是跟蹤ALGO執(zhí)行的步驟的跟蹤字符串。ALGO進(jìn)度被記錄在ExperimentStruc文件中定義的、位于DataPath中的記錄文件中。xk’是在下次ALGO調(diào)用時(shí)啟動(dòng)ALGO所需的狀態(tài)向量。
控制循環(huán)停止(breakup) 對(duì)于包括同步調(diào)用、用戶確認(rèn)窗口和異步調(diào)用的推薦模式，每個(gè)命令值被約束為泵在控制周期的剩余部分中可配給的量。確認(rèn)窗口是要求最終確認(rèn)所命令的胰島素的對(duì)話框，并且在醫(yī)療專業(yè)人員人工接受或拒絕胰島素推薦時(shí)出現(xiàn)。在所示實(shí)施例中，該窗口在45秒后超時(shí)。因此，控制周期被分解為如圖34所示的三個(gè)區(qū)域，并且在表13中列出了ALGOSHELL中的參數(shù)。在理想情況下的每個(gè)控制循環(huán)將允許在控制循環(huán)開始時(shí)調(diào)用ALGO。ALGO將處理輸入并推薦在控制循環(huán)的剩余部分中將配給的量。但是存在硬件限制，因?yàn)?1)每個(gè)操作需要有限的時(shí)間，和(2)內(nèi)部時(shí)鐘是離散的。此外，存在人的干預(yù)，并且對(duì)于開環(huán)控制而言，存在控制操作剩余的實(shí)際時(shí)間的差異性。在把所有這些考慮因素計(jì)算在內(nèi)后，確定將允許整體輸送命令的命令值。
表13ALGOSHELL中的參數(shù) 所有白色框表示所包含的變量被更新。從APS的觀點(diǎn)來看圖33。輸入數(shù)據(jù)在“Sync1”調(diào)用之前和之后顯示。
純推薦場(chǎng)景 如果m是在控制下的ALGOSHELL 506的上一次調(diào)用，則在第m次和第m+1次調(diào)用之間，用新的測(cè)量結(jié)果來更新BGStruc。這些測(cè)量結(jié)果從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。在第m+1次之前，ALGO 510調(diào)用以下(a)被賦給向量u的來自BGStruc的最近的(上一次)BG測(cè)量結(jié)果和時(shí)間以及傳感器狀態(tài)；(b)從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得并被賦給向量u的上次凈胰島素配給信息；(c)被設(shè)定為調(diào)用ALGOSHELL 506的時(shí)間的時(shí)間t；(d)被APS按原樣傳遞的向量xk；和(e)被設(shè)定為3的實(shí)驗(yàn)泵模式。ALGO 510被再次調(diào)用，n＝m+1。ALGOSHELL 506被以模式＝3調(diào)用，即作為Sync1調(diào)用。
對(duì)于該Sync1調(diào)用，返回向量yAMT和其它輸出變?cè)?。APS使用yAMT進(jìn)行圖35中所示的更新。yAdvisory被分析，并且顯示適當(dāng)?shù)南?發(fā)送到記錄窗口，彈出消息框，以及退出)。被推薦的量yAMT(4)被APS推薦窗口514(圖5)顯示。推薦窗口514顯示如由ALGO 510確定的、用于當(dāng)前循環(huán)的所推薦的胰島素劑量。該推薦窗口514在運(yùn)行循環(huán)結(jié)束時(shí)顯示將被輸注的胰島素的被推薦量。如果該量在單劑量或三次劑量的閾值內(nèi)，則不需要由醫(yī)療專業(yè)人員確認(rèn)而被輸注。所獲得的用戶響應(yīng)是(a)推薦被拒絕，VALUE＝0，indx＝0；(b)推薦被接受(確認(rèn))，VALUE＝y(tǒng)AMT(4)，indx＝1；或(c)超馳，VALUE＝輸入值，indx＝2。Pumpdat向量被更新。進(jìn)行如圖35所示的以下賦值對(duì)于pumpdat更新，與傳感器相關(guān)的u元素為零；u(1)到u(6)為NaN，u(7)被賦予VALUE；u(8)是當(dāng)前時(shí)間t；以及u(9)是泵狀態(tài)標(biāo)記。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ奖辉O(shè)定為4(對(duì)于Sync2調(diào)用)。ALGO 510被再次調(diào)用，n＝m+2。最后，調(diào)用ALGO 510作為Sync2調(diào)用。對(duì)于Sync2，如圖35所示地更新Pumpdat向量。然后對(duì)于下一控制循環(huán)重復(fù)該序列。
ALGO-APS流 下面在表14中也提供了一個(gè)ALGO-APS處理流的例子。要注意的是，流逝的時(shí)間是從實(shí)驗(yàn)開始起以分鐘計(jì)的相對(duì)時(shí)間t。當(dāng)發(fā)生重啟時(shí)，開始時(shí)間是該實(shí)驗(yàn)的開始時(shí)間，而不是該重啟的開始時(shí)間。流逝的時(shí)間仍是參照“ExperimentStruc.t_zero”相對(duì)測(cè)量的。
表14ALGO-APS流




所關(guān)注的方面是，假定Sync2發(fā)生在控制循環(huán)沿之前，則Sync1緊跟著Sync2，并且由APS正確記錄和存儲(chǔ)重啟yAMT。要注意的是，重啟是未完成實(shí)驗(yàn)的恢復(fù)，其中在先數(shù)據(jù)被采集以供APTS繪圖和供ALGO使用。使用以分鐘計(jì)的流逝時(shí)間將傳感器和泵數(shù)據(jù)賦給BGStruc和PumpStruc。向量u總是發(fā)送最近可用的數(shù)據(jù)以及時(shí)間戳。如果沒獲得新的數(shù)據(jù)，則獲取上次已知的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在將提供對(duì)第二個(gè)特定實(shí)施例的討論。
APCATS(自動(dòng)胰腺-控制算法測(cè)試套件) 自動(dòng)胰腺-控制算法測(cè)試套件(APCATS)是用作標(biāo)準(zhǔn)化仿真工具、AP測(cè)試臺(tái)模擬器、驗(yàn)證工具和評(píng)價(jià)工具的軟件程序。作為標(biāo)準(zhǔn)化仿真工具，APCATS提供了仿真通用閉環(huán)系統(tǒng)所需的基本功能。同樣，所述功能允許設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的人員集中注意該建模本身而不是基本設(shè)置和連接的連接和驗(yàn)證的細(xì)節(jié)。作為AP測(cè)試臺(tái)模擬器，該程序能縮短評(píng)估和驗(yàn)證來自于APTS500將要求的算法變化所需的時(shí)間。為了達(dá)到這一點(diǎn)，它在提供用于ALGO 510的相同仿真環(huán)境的同時(shí)使用“仿真的”時(shí)間(與實(shí)時(shí)相對(duì)照)。而且，通過允許在參數(shù)值范圍內(nèi)仿真，APCATS可以擴(kuò)大評(píng)價(jià)范圍而不會(huì)危及患者。此外，APCATS可用于仿真和評(píng)價(jià)臨界情況。例如，可以系統(tǒng)地評(píng)價(jià)設(shè)備故障，或者可以實(shí)施和評(píng)估故障保護(hù)模式。
作為驗(yàn)證工具，APCATS提供如下能力模擬APTS 500從而允許在開發(fā)和預(yù)發(fā)行場(chǎng)景下對(duì)ALGO 510的任何修訂進(jìn)行第一次驗(yàn)證。作為評(píng)價(jià)工具，APCATS可用于仿真數(shù)學(xué)模型、控制器、閉環(huán)響應(yīng)等，從而允許評(píng)價(jià)被仿真項(xiàng)的(1)質(zhì)量和(2)性能。在所示實(shí)施例中，在MATLAB技術(shù)計(jì)算環(huán)境中開發(fā)和運(yùn)行APCATS。在其它實(shí)施例中，可以使用其它語(yǔ)言和計(jì)算環(huán)境例如visual basic和Windows操作系統(tǒng)。前端用戶界面提供開發(fā)和分析用于略微標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)胰腺系統(tǒng)的控制法則的快速方式。如果硬件被連接在控制環(huán)路中，則它提供用于執(zhí)行分析和仿真以及驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的公共平臺(tái)。因?yàn)锳PCATS是在與APTS 500相似的操作環(huán)境中(例如在系統(tǒng)10中)實(shí)現(xiàn)的，并且在硬件上實(shí)現(xiàn)軟件程序也是本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解的，所以以下章節(jié)僅關(guān)注本發(fā)明的該第二個(gè)特定實(shí)施例的軟件構(gòu)件。
軟件構(gòu)件 APCATS應(yīng)用包括若干不同的軟件構(gòu)件，其可以分為三類用戶界面、初始化文件、和構(gòu)件模塊。APCATS具有中央核心，其保持?jǐn)?shù)據(jù)并形成將所有前端納入統(tǒng)一應(yīng)用中的中樞。初始化文件也稱為init文件，其通知APCATS核心所需要的模塊在哪里以及它需要讀取和實(shí)施什么模塊?；谶@些文件中的信息，APCATS動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建自身。構(gòu)件模塊以數(shù)學(xué)方式描述每個(gè)構(gòu)件如何工作。在仿真期間，它們動(dòng)態(tài)地對(duì)外部和內(nèi)部激勵(lì)作出反應(yīng)。該構(gòu)件模塊在本文中根據(jù)以下主要類型分類裝置(plant)、致動(dòng)器、傳感器、控制器、和外部干擾。在稍后的章節(jié)中將更詳細(xì)的討論這些構(gòu)件模塊。
用戶界面(UI)是允許由用戶輸入(例如選項(xiàng)選擇、與某些特征的交互、以及輸入或修改值)的前端。它還允許用戶觀察輸出。因?yàn)樵摵诵谋辉O(shè)計(jì)成與問題本身相獨(dú)立，所以問題定義處于構(gòu)件模塊中。通過初始化文件來管理UI與構(gòu)件模塊之間的交互的靈活性。用戶界面覆蓋了以下核心方面APCATS主窗口；每個(gè)構(gòu)件的用戶輸入表格；構(gòu)件的菜單表格；仿真運(yùn)行設(shè)置表格；仿真鏈接(Simulink)框圖的生成；管理和與數(shù)據(jù)文件的交互；繪圖以顯示結(jié)果；存儲(chǔ)和檢索APCATS設(shè)置；和連接接口。
參照?qǐng)D22，由符號(hào)900總體指示的APCATS提供了用戶界面作為主窗口902。該主窗口902提供了三個(gè)窗格運(yùn)行/存儲(chǔ)窗格904；算法窗格906；和繪圖窗格908。此外，在底部的狀態(tài)條910轉(zhuǎn)播(relay)APCATS 900的活動(dòng)的消息。
算法窗格906是控制算法，其是調(diào)整模型患者內(nèi)的血糖水平的關(guān)鍵。該算法窗格906顯示了自動(dòng)胰腺控制算法，其由與輸入/輸出連接線X連接的若干塊組成。該算法窗格906用于設(shè)置整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。它允許選擇模型、編輯參數(shù)值、和修改連接。每個(gè)塊和連接可以被選擇以顯示和設(shè)定它們的參數(shù)?？捎玫膲K(block)是外部干擾塊912；裝置塊914；傳感器塊916；控制器塊918；和致動(dòng)器塊920。如所示，塊連接是外部干擾塊/裝置塊連接；裝置塊/傳感器塊連接；傳感器塊/控制器塊連接；控制器塊/致動(dòng)器塊連接；致動(dòng)器塊/裝置塊連接；以及致動(dòng)器塊/控制器塊連接。
圖23是示出了通用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的框圖，其中該圖中的相互連接箭頭表示算法窗格906的塊之間的接口。所述相互連接箭頭還表示塊之間的信息流。算法窗格906的每個(gè)塊在最頂層向用戶提供若干選項(xiàng)。如果有的話，與選擇相關(guān)聯(lián)的其它選項(xiàng)被作為隱藏的子層展開。這些層對(duì)用戶開放，并且其在用戶從最頂部的可視層進(jìn)行到較低層時(shí)被激活。通過算法窗格906上的多個(gè)塊912-920和連接，可以修改仿真所需要的參數(shù)。它們?cè)试S用戶從若干可能的模型中選擇、根據(jù)所選擇的模型設(shè)置參數(shù)、以及設(shè)置通過輸入/輸出連接傳遞的信息。首先參照裝置塊，下面將對(duì)算法窗格906的各個(gè)塊進(jìn)行更具體的說明。
裝置塊 裝置塊914提供了多個(gè)可選擇患者模型的列表(例如圖3中的患者模型73)，其反映了有關(guān)的生理和代謝相互作用的當(dāng)前知識(shí)。可以建模和提供(添加)具有變化的復(fù)雜度和細(xì)節(jié)的新患者模型以用在裝置塊914中。通過調(diào)節(jié)參數(shù)界限，裝置塊914可用于研究和建模大范圍的行為。裝置塊914接收來自致動(dòng)器的輸入和由各種飲食攝入產(chǎn)生的干擾。傳感器被用于測(cè)量來自于在裝置塊914中所選擇的患者模型的輸出。
裝置選擇和參數(shù)設(shè)定 通過點(diǎn)擊相應(yīng)的單選按鈕之一來通過裝置塊914選擇患者模型。在任何時(shí)候僅能選擇一個(gè)患者模型。對(duì)應(yīng)的單選按鈕變?yōu)楦吡?，并且引出一個(gè)裝置菜單窗口922(如圖24所示)。點(diǎn)擊已選擇的患者模型也會(huì)引出該裝置菜單窗口922。如果當(dāng)選擇新裝置時(shí)裝置菜單窗口922已經(jīng)打開，則APCATS900將檢查看是否已經(jīng)保存了輸入到其中的參數(shù)。如果已經(jīng)保存，則將關(guān)閉當(dāng)前的裝置菜單窗口922，并打開用于新選擇的模型的新的裝置菜單窗口。如果該參數(shù)未被保存，則將在主窗口902底部的消息條中顯示該影響的消息，并且不會(huì)關(guān)閉已經(jīng)激活的裝置菜單窗口922。對(duì)應(yīng)于所選擇的患者模型的參數(shù)被顯示在窗口中，并且被加載上存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的已保存值。參數(shù)值可以被編輯并將被用以下顏色顯示以指示它們的編輯狀態(tài)黑色——缺省或未編輯的值；紅色——經(jīng)過編輯的值；藍(lán)色——被凍結(jié)的不可編輯的值。
如果患者模型選擇被改變，則與裝置塊914相鏈接的塊之間的之前存在的連接將被破壞，并且用戶將需要重新連接它們。(參見下面提供的連接部分)。與裝置塊914相關(guān)聯(lián)的輸入和輸出被更新。而且，選擇新的患者模型將導(dǎo)致繪圖設(shè)置中的自變量和因變量的更新的列表(參見部分6)。裝置菜單窗口922中的每個(gè)參數(shù)都被列出在其自己的行中。該裝置菜單窗口922中的列是用于每行的“Nos.(編號(hào))”列924；用于參數(shù)名稱的“Parameter(參數(shù))”列926；和用于輸入?yún)?shù)值的“Edit Value(編輯值)”列928。輸入的值必須是在“Slide Value(滑動(dòng)值)”列930之后所提供的兩列中的參數(shù)的指定的最小和最大值之間，該值的變化也將被反映在相鄰滑動(dòng)塊932中。
“Slide Value”列930提供了設(shè)定參數(shù)的值的一種可替代方法，其中滑動(dòng)塊932的左和右端分別對(duì)應(yīng)于該參數(shù)的最小和最大值。當(dāng)滑動(dòng)塊932被移動(dòng)時(shí)，在該滑動(dòng)塊的左邊的列中、即在Edit Value列中將更新參數(shù)的數(shù)值?！癊dit Min.”列932提供了最小可允許的參數(shù)值。該值可以被編輯，其中變化也將反映在滑動(dòng)塊932上。“Edit Max”列936提供了關(guān)于該參數(shù)值的上限。大值應(yīng)當(dāng)被用于不具有上限的參數(shù)。該值可以被編輯，其中變化也將反映在滑動(dòng)塊932上。
“No.of Div”列938用于指示參數(shù)值的數(shù)量，關(guān)于該參數(shù)來執(zhí)行仿真(例如參數(shù)研究)。必須輸入非零的正整數(shù)。非整數(shù)值被舍入到最接近的有效整數(shù)。對(duì)于Div的下述值，將被用于實(shí)驗(yàn)仿真的參數(shù)值是0或1表示使用所輸入的參數(shù)值；2表示使用最小和最大值；3表示使用最小、平均和最大值；n(n是正整數(shù))表示使用最小、最大和n-2個(gè)等間隔的中間值。注意，參數(shù)研究將包括參數(shù)值的每種組合，并且如果使用若干參數(shù)的多個(gè)值，則可能導(dǎo)致運(yùn)行過多次數(shù)。為了確定組合的數(shù)量，乘以為所有參數(shù)選擇的劃分(divisions)數(shù)量。利用APCATS 900，可以執(zhí)行兩種不同類型的參數(shù)研究(a)參數(shù)范圍的系統(tǒng)跨度；和(b)參數(shù)范圍的隨機(jī)跨度。
(a)參數(shù)研究(系統(tǒng)地) 為了對(duì)給定參數(shù)進(jìn)行參數(shù)研究，用戶將參數(shù)的劃分?jǐn)?shù)量設(shè)定為要研究的值的數(shù)量。將要進(jìn)行運(yùn)行的參數(shù)值將是被輸入的最小和最大值以及足以給出規(guī)定數(shù)量(stated number)的值的多個(gè)均勻間隔的中間值。例如，如果一個(gè)參數(shù)的劃分?jǐn)?shù)被設(shè)定為5，則將對(duì)最小和最大值以及三個(gè)其它值(即在所述最小和最大值之間的距離的四分之一、二分之一和四分之三處)進(jìn)行運(yùn)行。如果多于一個(gè)參數(shù)被設(shè)置為使用多個(gè)值，則將對(duì)所有參數(shù)值的每種可能組合進(jìn)行運(yùn)行。在設(shè)置“Nos.of Div”時(shí)應(yīng)該謹(jǐn)慎，因?yàn)槠鋾?huì)很容易產(chǎn)生過多數(shù)量的組合/運(yùn)行。
(b)參數(shù)研究(隨機(jī)) 為了使用隨機(jī)的參數(shù)選擇，用戶選取“選擇參數(shù)值@隨機(jī)”復(fù)選框(checkbox)940?！癗umber of runs(運(yùn)行次數(shù))”和“SEED(種子)”字段942和944將分別被激活。在“Number of runs”字段942中，用戶輸入將在實(shí)驗(yàn)仿真期間運(yùn)行的仿真數(shù)目。在“SEED”字段944中，用戶輸入正整數(shù)作為隨機(jī)數(shù)生成器的種子。該SEED值被用于重新創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)序列，并被存儲(chǔ)在實(shí)驗(yàn)的文檔中以允許再次生成隨機(jī)值。隨機(jī)數(shù)生成假定在參數(shù)范圍上的均勻分布。對(duì)于每次運(yùn)行，用于所述參數(shù)的隨機(jī)值被存儲(chǔ)在文檔文件中。在裝置菜單窗口922底部的命令行菜單946提供了以下功能保存(save)、取消(cancel)、幫助(help)和關(guān)閉(close)。“save”保存任何參數(shù)改變，并且僅當(dāng)至少一個(gè)值自從它們上次被保存后發(fā)生改變時(shí)被激活?！癱ancel”恢復(fù)上一次保存的值。僅當(dāng)至少一個(gè)值自從它們上次被保存后發(fā)生改變時(shí)，該按鈕被激活?！癶elp”打開幫助窗口，而“close”如果有任何改變的話保存改變并關(guān)閉窗口922。
傳感器和致動(dòng)器 因?yàn)閭鞲衅骱椭聞?dòng)器塊(分別為916和920)的表述是相似的，并且它們?cè)谒惴ù案?06中的用戶界面也相似，因此這里將它們一起討論并統(tǒng)稱為設(shè)備塊。致動(dòng)器塊920(圖22)仿真從控制器塊918接收命令的泵單元。這激活致動(dòng)器塊920。來自于致動(dòng)器塊920的(一個(gè)或多個(gè))輸出被發(fā)送到裝置塊914。另一方面，傳感器塊916測(cè)量來自在裝置塊915中所選擇的患者模型的信號(hào)，并向控制器塊918發(fā)送信息。設(shè)備塊916和920具有以下特征由數(shù)學(xué)關(guān)系描述的設(shè)備動(dòng)態(tài)特性、設(shè)備參數(shù)、(一個(gè)或多個(gè))輸入、和(一個(gè)或多個(gè))輸出。傳感器和致動(dòng)器塊916和920中的每一個(gè)都提供以下設(shè)置選擇設(shè)備數(shù)；設(shè)備/設(shè)備模型的類型；和設(shè)備系數(shù)。注意，由于在函數(shù)中內(nèi)置有噪聲和非線性，所以可以列出它們的參數(shù)以及其它設(shè)備系數(shù)。
從算法窗格906中的設(shè)備塊916和920中的下拉列表948中選擇設(shè)備。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，在相應(yīng)的設(shè)備塊中列出特定于設(shè)備的參數(shù)、也稱為系數(shù)950。缺省值通常被緊接在系數(shù)描述之后列出。系數(shù)值是可編輯的。如果任何值被編輯，則Save和Cancel按鈕就被激活。要恢復(fù)到上次保存的值，點(diǎn)擊Cancel按鈕。要保存輸入值，則點(diǎn)擊Save按鈕。這些操作中的任何一個(gè)會(huì)使按鈕禁用，直到進(jìn)行下一次編輯。注意，如果Save和Cancel按鈕是活動(dòng)的，即如果在相應(yīng)設(shè)備塊中有任何未保存的系數(shù)，則不會(huì)執(zhí)行新的仿真。APCATS 900的允許若干設(shè)備單元并行運(yùn)行的能力允許同時(shí)仿真多個(gè)傳感器或泵。
為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)同時(shí)發(fā)生的單元，用戶必須在設(shè)備菜單的右上數(shù)量選項(xiàng)卡(tab)952中輸入單元的預(yù)期數(shù)量，其表示多少控制通道處于工作中。每個(gè)單元將具有其自身的設(shè)備表格，其可以通過左上方的已編號(hào)的選項(xiàng)卡954來選擇。當(dāng)前選擇的設(shè)備的已編號(hào)的選項(xiàng)卡954將被高亮。用戶可以在這些表格中的每個(gè)上編輯系數(shù)950。設(shè)備數(shù)量的增加將在下拉列表948的末尾添加新設(shè)備。同樣，減少將會(huì)從該列表948的末尾去除設(shè)備(即較高編號(hào)的設(shè)備)。如果用戶決定在保存表格之前切換到另一個(gè)選項(xiàng)卡，則將向他提示保存該表格并且在繼續(xù)之前必須保存或取消修改。用戶可以隨時(shí)改變選項(xiàng)卡和設(shè)備的數(shù)量。如果他輸入了超過設(shè)備的預(yù)定義最大數(shù)量的數(shù)，則該數(shù)將回復(fù)為在先值。任何時(shí)候當(dāng)設(shè)備被改變時(shí)，之前存在的針對(duì)該設(shè)備的輸入和輸出連接都被破壞。在運(yùn)行仿真之前，用戶必須在設(shè)備與提供其輸入和接受其輸出的模塊之間建立新的連接。類似地，對(duì)于任何新添加的設(shè)備也必須建立連接。注意，在不需要檢查參數(shù)是否需要被保存或丟棄的情況下切換設(shè)備的能力尚未被完成。目前，APCATS 900丟棄從上次保存以來所做的任何改變。
設(shè)備塊916和920可以在兩種模式下工作(1)無故障模式，其為正常無中斷的設(shè)備工作，和(2)故障模式。故障模式允許仿真設(shè)備中斷，即把設(shè)備輸出凍結(jié)為破壞狀態(tài)，而其它子塊(sub-block)繼續(xù)正常工作。在故障結(jié)束時(shí)，設(shè)備通過重新初始化自身來恢復(fù)?？梢酝ㄟ^指定哪個(gè)設(shè)備發(fā)生故障、其所經(jīng)歷的故障的類型以及故障持續(xù)時(shí)間來計(jì)劃故障。為了實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)/故障模式以及允許計(jì)劃故障，用戶選中故障模式按鈕958左邊的復(fù)選框956。如果控制器塊918上的測(cè)試臺(tái)模擬器(APSe)按鈕962的復(fù)選框960已經(jīng)被選中，則該故障模式復(fù)選框956被自動(dòng)選中且被禁用，從而使其不能被改變。如果在控制器塊918上沒選中用于該測(cè)試臺(tái)模擬器按鈕962(其是所模擬的(仿真的)APS)的復(fù)選框960，則用戶可以使用故障模式復(fù)選框956來選擇故障保護(hù)/故障模式。如果故障模式被激活，則創(chuàng)建指示故障類型的附加輸出。缺省地，0(零)值表示正常設(shè)備工作。
為了計(jì)劃故障，用戶點(diǎn)擊相應(yīng)設(shè)備塊916或920上的故障模式按鈕958(如果故障模式已被激活)。相應(yīng)的設(shè)備故障菜單964窗口將打開，其在圖25中為傳感器故障菜單窗口。由于致動(dòng)器故障菜單窗口是類似的，因此僅討論故障菜單窗口964。該故障菜單窗口964包含用于不同預(yù)定義故障的按鈕966。點(diǎn)擊這些按鈕966以將故障輸入到故障計(jì)劃968中。該計(jì)劃列出了用于所選擇的故障模式的各種參數(shù)，其中一些是可編輯的。參數(shù)是“Nos.(序號(hào))”970、“Failure Mode(故障模式)”972、“Tab Nos.(選項(xiàng)卡序號(hào))”974、“Failure Start Time(故障開始時(shí)間)”976、“Failure End Time(故障結(jié)束時(shí)間)”978，和“Association(關(guān)聯(lián)性)”980。“Nos.”參數(shù)970是故障條目的序列號(hào)。“Failure Mode”參數(shù)972是故障的名稱，而“Tab Nos.”參數(shù)974是要將故障分配給的設(shè)備的選項(xiàng)卡序號(hào)。設(shè)備必須存在以便該故障發(fā)生作用)?！癋ailure Start Time”參數(shù)976是以日、小時(shí)、和分鐘計(jì)的開始時(shí)間。任何非數(shù)字的字符都可用于分離數(shù)字。如果僅輸入了單個(gè)數(shù)字，則它被假定為表示分鐘。如果輸入了兩個(gè)數(shù)字，則它們被假定為表示小時(shí)和分鐘?！癋ailure End Time”參數(shù)978是以日、小時(shí)、和分鐘計(jì)的結(jié)束時(shí)間。該輸入數(shù)字的解釋遵循與用于開始時(shí)間相同的模式。
“Association”參數(shù)980用于捕獲注釋。當(dāng)故障按鈕被點(diǎn)擊時(shí)，故障序號(hào)和名稱被輸入。這些字段是不可編輯的。如果未輸入開始時(shí)間，則該故障決不會(huì)被啟動(dòng)。如果輸入的開始時(shí)間早于結(jié)束時(shí)間，則故障在開始時(shí)間開始，且在結(jié)束時(shí)間截止。如果該開始時(shí)間大于或等于結(jié)束時(shí)間，則該故障在開始時(shí)間開始并一直持續(xù)直到仿真時(shí)間的結(jié)束。故障菜單窗口964還在底部具有命令行按鈕982，其是“Reorder(重排序)”，其按照開始時(shí)間的升序重新排序所述故障；“Save(保存)”，其保留任何被改變的值；“Cancel(取消)”，其恢復(fù)上次保存的值；“Help(幫助)”，其打開幫助窗口；和“Close(關(guān)閉)”其保存任何改變并且關(guān)閉該窗口。該Save和Cancel按鈕僅當(dāng)該計(jì)劃上的任何信息自從上次被保存后已經(jīng)被改變時(shí)才被激活。故障菜單窗口964上所示的其它項(xiàng)是顯然的。
控制器 控制器塊918與裝置塊914相似。它將所有可用的控制器作為單選按鈕選擇列出，以允許一次僅能選擇一個(gè)。為了選擇控制器模型，點(diǎn)擊模型的單選按鈕984。要注意的是，由控制器模塊來控制和糾正自動(dòng)護(hù)理，該自動(dòng)護(hù)理將使患者對(duì)于外部激勵(lì)的可變影響保持穩(wěn)定。這是通過以連續(xù)方式正確管理用藥來實(shí)現(xiàn)的。雖然APCATS 900提供將被試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)控制算法的列表，但是它還有引入用戶定義的控制器的選項(xiàng)。基本的思想是提供一個(gè)即插即運(yùn)行控制器(plug-in-and-run-the-controller)類型的情形。該選項(xiàng)可以看做如下控制器1(修改參數(shù))；和控制器2(修改參數(shù))…；和控制器n(修改參數(shù))。在選擇控制器模型之后，將出現(xiàn)控制器參數(shù)窗口。由于控制器參數(shù)窗口與裝置菜單922(圖24)相似，所以不示出該控制器參數(shù)窗口并且也不提供對(duì)于如何調(diào)整所列出的控制器參數(shù)的進(jìn)一步論述。每當(dāng)控制器被改變時(shí)，在先存在的輸入和輸出連接都被破壞。在運(yùn)行仿真之前，用戶必須建立控制器與提供其輸入和接受其輸出的模塊之間的新的連接。
測(cè)試臺(tái)模擬器 在控制器塊918(圖22)中選中復(fù)選框960將激活測(cè)試臺(tái)模擬器按鈕962，該按鈕在被點(diǎn)擊時(shí)引出測(cè)試臺(tái)模擬器窗口986(比如如圖26所示)。測(cè)試臺(tái)模擬器窗口986用于將干擾鏈接到事件類型。測(cè)試臺(tái)模擬器窗口986上半部處包含事件類型按鈕990，其被分組為四列。給定列中的按鈕990與事件的相同特定方面相關(guān)，并且表示可以被觸發(fā)的事件函數(shù)。每個(gè)按鈕990都與通過干擾模塊而被定義的干擾相關(guān)聯(lián)。點(diǎn)擊這些按鈕990之一將把相應(yīng)的事件(稱為被觸發(fā)的事件)輸入到事件計(jì)劃992中，其中事件計(jì)劃位于該窗口的下部。事件計(jì)劃992是包含如下內(nèi)容的時(shí)間表事件(干擾)被計(jì)劃為何時(shí)發(fā)生、它們的持續(xù)時(shí)間以及大小。為了將干擾與該計(jì)劃中的事件相關(guān)聯(lián)，用戶首先左鍵點(diǎn)擊干擾以將其選中。該行將變?yōu)辄S色的高亮。接著，點(diǎn)擊按鈕990中的相關(guān)聯(lián)的之一以將事件類型輸入到該行中。然后用戶繼續(xù)輸入該行中的剩余值。
在被觸發(fā)時(shí)，所觸發(fā)的事件僅僅作用于在裝置塊914(圖22)中所選中的所選患者模型。通過將干擾與合適的被觸發(fā)事件相關(guān)聯(lián)來使控制器塊918得知該干擾。在“事件列表”列之下列出的被觸發(fā)事件具有若干性質(zhì)觸發(fā)時(shí)間，其被示出為“Event Start Time(事件開始時(shí)間)”；“Event type(事件類型)”；相對(duì)觸發(fā)時(shí)間，其被示出為“ALGO Action Time(ALGO操作時(shí)間)”；事件的持續(xù)時(shí)間，其被示出為“Action Span Time(操作跨度時(shí)間)”；以及“Amount(量)”。Event Type是算法所使用的事件代碼。其可以通過點(diǎn)擊Event Type按鈕之一或者輸入相應(yīng)的代碼(在該按鈕的括號(hào)中給出)而被輸入。相對(duì)觸發(fā)時(shí)間是相對(duì)于事件在物理上發(fā)生的時(shí)間而言的，其中該控制器塊918(即ALGO 500)得知被觸發(fā)事件?？刂破鲏K918可以在如下時(shí)間被告知該發(fā)生(a)在實(shí)際事件發(fā)生以前(負(fù)數(shù))；(b)在該事件發(fā)生的同時(shí)；(c)在實(shí)際事件之后的某個(gè)時(shí)間(正數(shù))。事件的持續(xù)時(shí)間被用于選擇事件在被觸發(fā)以后保持活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。事件量被用于選擇事件的大小(magnitude)。
測(cè)試臺(tái)模擬器窗口986的底部包括命令菜單按鈕994。按鈕994和其功能如下?！癙atient Ini”顯示初始化文件PatientIni的路徑和名稱?！癙atientIni”文件包括該控制器(例如APS 500)所使用的患者參數(shù)?！癊xperimentDirectory(實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?”顯示數(shù)據(jù)將會(huì)存在于的目錄的位置，并且“Save(保存)”保存值并將值更新到當(dāng)前改變。“Cancel(取消)”拒絕改變并且重新加載上次保存的值，而“Help(幫助)”顯示幫助屏幕?！癈lose(關(guān)閉)”保存任何經(jīng)過更新的值并關(guān)閉該窗口。如果需要，也可以提供刷新按鈕。
外部干擾 外部干擾塊912(圖22)提供對(duì)由過著正常和健康生活的人所預(yù)期的對(duì)于碳水化合物消耗、體力活動(dòng)以及其它活動(dòng)的響應(yīng)進(jìn)行仿真的方式。對(duì)于能夠過正常生活的糖尿患者而言，必須調(diào)節(jié)他的或她的身體機(jī)能以應(yīng)付這樣的干擾/激勵(lì)。閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性、有效性、以及穩(wěn)定性通過調(diào)查如下內(nèi)容來評(píng)估(1)模型參數(shù)值在工作范圍內(nèi)的改變以及(2)外部干擾/激勵(lì)的所有可能的情況。點(diǎn)擊APCATS主窗口902上的外部干擾塊912，將顯示如圖27所示的外部干擾菜單窗口996。如圖27所示，在名稱標(biāo)明“SELECT DIETCUM EXERCISE OPTIONS”之下提供有一組預(yù)定義的激勵(lì)函數(shù)按鈕998。通過編寫新的函數(shù)(如將在后面部分中描述的)以及修改初始化文件DietInit來容易地在列表中引入附加的激勵(lì)函數(shù)。選項(xiàng)可用于測(cè)試各種場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例集、或者任意的用戶范例。這些通過使用干擾函數(shù)以及計(jì)劃其發(fā)生來加以建立。
按鈕998可以被激活或者禁用，由于可供選擇的干擾取決于所選的患者(裝置)模型。因此，對(duì)于給定的患者模型，僅有針對(duì)該患者模型定義的干擾被激活并且可供選擇。干擾可以以任意的順序被輸入。外部干擾菜單窗口996還提供外部干擾計(jì)劃1000以設(shè)置仿真的長(zhǎng)度。外部干擾計(jì)劃1000以列的形式列出如下項(xiàng)目干擾的數(shù)目；干擾的名稱；縮放強(qiáng)度(scale strength)；開始時(shí)間；結(jié)束時(shí)間；以及關(guān)聯(lián)性。干擾的數(shù)目和名稱是不可編輯的，而是在干擾選擇按鈕被用于將干擾輸入到表中時(shí)被設(shè)定?？s放強(qiáng)度值允許用戶根據(jù)某因子來縮放輸出值。缺省縮放值1指示標(biāo)定的干擾。由于計(jì)劃1000的剩余列在其將干擾(激勵(lì))計(jì)劃為發(fā)生在仿真期間內(nèi)的用法方面類似于測(cè)試臺(tái)模擬器窗口986(圖26)的計(jì)劃，因此不提供對(duì)其的進(jìn)一步論述。此外，由于外部干擾菜單窗口996底部的命令菜單按鈕1002同樣類似于在故障菜單952上所提供的那些按鈕，因此也不提供進(jìn)一步的論述。
干擾輸出與裝置參數(shù)的相互鏈接(interlink) 通常，外部激勵(lì)驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)以及到該裝置的輸入。在該特定情況下，每個(gè)干擾函數(shù)都被認(rèn)為是具有包括如下項(xiàng)目的輸出的模塊(1)需要被連接到裝置塊914的輸出；以及(2)與裝置參數(shù)處于一一對(duì)應(yīng)的干擾參數(shù)。(一個(gè)或多個(gè))干擾輸出加上來自干擾的參數(shù)輸出被傳遞而成為裝置模型的輸入和參數(shù)。然而，當(dāng)多個(gè)干擾同時(shí)發(fā)生時(shí)，存在重要的考慮因素。多個(gè)干擾函數(shù)的效應(yīng)通過把來自所有干擾的輸出相加而被疊加以形成單個(gè)向量式(vectored)輸出，所述向量式輸出成為到裝置塊914的輸入。為了能夠?qū)崿F(xiàn)該點(diǎn)，所需要的是在干擾模型當(dāng)中，每個(gè)干擾輸出在輸出數(shù)量和其順序方面都與其它干擾輸出一致。然而，從干擾塊912的角度來看，不存在對(duì)輸出數(shù)目或者其順序的約束。另一方面，參數(shù)輸出必須在順序方面以及數(shù)目方面與所選裝置達(dá)成一致。當(dāng)多個(gè)干擾同時(shí)作用時(shí)，與上述輸出不同，未使所述參數(shù)相加，而是解析根據(jù)每個(gè)干擾而設(shè)置的參數(shù)，并且確定單個(gè)參數(shù)值集合。管理該情形的函數(shù)是過濾函數(shù)。
在將外部干擾輸入到外部干擾菜單窗口996中以后，過濾函數(shù)從所選的患者模型中得到參數(shù)的數(shù)目。所有飲食的工作狀態(tài)(工作＝1，不工作＝0)與來自所述飲食的參數(shù)值相復(fù)用(multiplex)。通過使用下面的邏輯來計(jì)算飲食的數(shù)目飲食的數(shù)目＝輸入向量的長(zhǎng)度/(1+參數(shù)長(zhǎng)度)。外部干擾的所輸入的開始和結(jié)束時(shí)間成為該函數(shù)被激活的時(shí)間以及其停止的時(shí)間。描述該飲食的數(shù)學(xué)函數(shù)不依賴于開始時(shí)間。至于結(jié)束時(shí)間，該函數(shù)可以具有設(shè)定的時(shí)間過程并且在這種情況下，存在幾種處理結(jié)束時(shí)間的方法。通常，該函數(shù)是微分方程，其中其所有的初始條件和參數(shù)都在該函數(shù)中被描述。函數(shù)行為(behavior)是歸一化的響應(yīng)。由在“Scale Strength(縮放強(qiáng)度)”列下面的事件計(jì)劃1000中所提供的所輸入的縮放值來縮放輸出。盡管通常期望正的縮放值，但是可以輸入負(fù)值以仿真負(fù)的效應(yīng)。
連接端口表格 點(diǎn)擊APCATS主窗口902中所示的連接線，將引出連接端口表格1004，其由圖28示出。在其左側(cè)，連接端口表格(Connect Ports form)1004列出可用的輸出1006并對(duì)其編號(hào)。輸出1006由發(fā)送信息的塊生成。右側(cè)顯示接收信息的塊的輸入1008以及空的編輯框。為了創(chuàng)建特定輸出1006與特定輸入1008之間的連接，用戶將對(duì)應(yīng)于所述輸出的數(shù)字鍵入到與將接收所述輸出的輸入字段(input field)相鄰的編輯框中。任何未被連接到輸出1006(即具有空白的編輯框)的輸入1008都被設(shè)定為零。還要注意，輸入1008不能被連接到一個(gè)以上的輸出1006。不必將每個(gè)輸出都連接到輸入。該仿真將為所有列出的輸出生成數(shù)據(jù)，但是被留為未連接的那些輸出將簡(jiǎn)單地未被用作到下一模塊的輸入。可以將輸出連接到一個(gè)以上的輸入。在完成所有期望的連接以后，點(diǎn)擊右上角中的“X”(關(guān)閉窗口)按鈕以保存所述連接并關(guān)閉該表格。
運(yùn)行/存儲(chǔ)(Run/Store)窗格 APCATS主窗口902的運(yùn)行/存儲(chǔ)窗格904(其被圖29放大)提供用于加載數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)、以及運(yùn)行仿真的基本功能。此外，其顯示實(shí)驗(yàn)設(shè)置，允許用戶輸入實(shí)驗(yàn)摘要，并且最后允許用戶從APCATS 900退出。運(yùn)行/存儲(chǔ)窗格904最左邊的列顯示在啟動(dòng)條目(Startup Entry)表格1010(圖32)中所制訂和修改的條目。其從上到下顯示的三條信息是用戶姓名、實(shí)驗(yàn)組、以及實(shí)驗(yàn)標(biāo)識(shí)數(shù)字；以及使用中的范例(靜脈注射-靜脈注射，皮下注射-皮下注射，靜脈注射-皮下注射)。為了輸入關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和注釋，點(diǎn)擊輸入實(shí)驗(yàn)摘要(Enter Experiment Brief)按鈕1012。這樣做將引出“APCATS 900-添加關(guān)于當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)”窗口(未示出)。被輸入到該窗口中的信息被存儲(chǔ)在實(shí)驗(yàn)的文檔(doc)文件中。該信息可以被更新任意次。
為了編譯當(dāng)前的APCATS 900設(shè)置并且將其保存，用戶點(diǎn)擊查看狀態(tài)(View Status)按鈕1014。在這樣做之后，所述狀態(tài)信息被寫到臨時(shí)位置(工作區(qū))并且被顯示在編輯器中。為了保存對(duì)文件的輸入變量的當(dāng)前設(shè)置，用戶點(diǎn)擊保存Cum文檔運(yùn)行(Save Cum Document Run)按鈕1016。還保存在查看狀態(tài)按鈕1014被點(diǎn)擊時(shí)所顯示的設(shè)置文檔。為了重新創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)所需的當(dāng)前初始化設(shè)置被寫到工作區(qū)中的臨時(shí)文件。如果APCATS 900發(fā)生故障，則通過點(diǎn)擊啟動(dòng)條目表格(圖32)上的Old按鈕1015、并且在所列出的文件目錄中搜索暫時(shí)歸檔(filing)可以恢復(fù)保存在該文件中的設(shè)置。為了在任何時(shí)間引出啟動(dòng)條目表格1010，點(diǎn)擊STARTUP FORM按鈕1018。啟動(dòng)條目表格1010(圖32)用于編輯為了定義實(shí)驗(yàn)范圍并保持合適的記錄所需的細(xì)節(jié)。為了退出APCATS 900，點(diǎn)擊“EXIT APCATS”按鈕120?！皬腁PCATS退出”對(duì)話框(未示出)出現(xiàn)，其允許用戶返回到APCATS 900并取消退出命令。點(diǎn)擊繼續(xù)(Continue)按鈕將進(jìn)行關(guān)閉應(yīng)用。在關(guān)閉主APCATS窗口900以前，其將關(guān)閉所有的APCATS生成的窗口。
為了開始仿真，用戶點(diǎn)擊開始仿真(Start Simulation)按鈕1022。這樣做將引出圖30所示的仿真參數(shù)(Simulation Parameters)窗口1024。仿真參數(shù)窗口1024允許用戶設(shè)定仿真的開始和結(jié)束時(shí)間、選擇積分例程和步長(zhǎng)、以及運(yùn)行仿真。大多數(shù)欄都是不言自明的。缺省地，仿真運(yùn)行開始于時(shí)間0。輸入非零值提供與開始時(shí)間的偏移。為了設(shè)定仿真運(yùn)行的結(jié)束時(shí)間，用戶將值輸入到停止時(shí)間(Stop Time)文本框中。停止時(shí)間必須大于執(zhí)行仿真的開始時(shí)間。為了設(shè)置將被用在仿真中的積分例程，用戶從求解程序(solver)下拉菜單1026中選擇該例程。為了設(shè)置積分步長(zhǎng)，用戶從步長(zhǎng)下拉菜單1028中選擇步長(zhǎng)。對(duì)于保存數(shù)據(jù)的時(shí)間段，用戶輸入數(shù)據(jù)保存之間的時(shí)間段。相對(duì)公差是一種積分收斂判據(jù)。絕對(duì)公差也是一種積分收斂判據(jù)。用戶從下拉框1030中選擇值以設(shè)置將在仿真期間被顯示的時(shí)間窗?？捎玫倪x擇是每小時(shí)、每四分之一天、每半天或者每天、以及整個(gè)仿真。對(duì)于Simulink模型文件名稱，被定義在init文件中的標(biāo)記控制用戶是否能夠重命名仿真模型文件。如果被授權(quán)，則用戶可以在Simulink Model Name editbox(Simulink模型名稱編輯框)中輸入Simulink文件的名稱。僅僅針對(duì)BuildModel(建立模型)，被定義在init文件中的標(biāo)記控制用戶是否可以建立并查看模型。如果被授權(quán)，則用戶可以點(diǎn)擊Build Model按鈕1032以建立Simulink模型，對(duì)于該Simulink模型，文件名被輸入到Simulink模型名稱文本框(Simulink Model Name text box)中。用戶然后可以通過打開模型(mdl)文件來查看該模型。
仿真運(yùn)行 為了開始仿真，用戶點(diǎn)擊開始按鈕1034。點(diǎn)擊該按鈕將觸發(fā)如下操作創(chuàng)建并保存文檔和初始化文件；設(shè)定參數(shù)研究環(huán)；創(chuàng)建并仿真Simulink塊圖表；并且保存所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。針對(duì)系統(tǒng)的(S)或探索的(E)實(shí)驗(yàn)，生成實(shí)驗(yàn)標(biāo)識(shí)數(shù)字，并且將適當(dāng)命名的數(shù)據(jù)文件保存到系統(tǒng)目錄。如果在此處存儲(chǔ)文件有問題，則取而代之，它們被移動(dòng)到暫停(parked)數(shù)據(jù)目錄，該目錄通常位于用戶的本地硬盤驅(qū)動(dòng)器上。對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)(play)(P)組中的實(shí)驗(yàn)，用戶被請(qǐng)求提供實(shí)驗(yàn)標(biāo)識(shí)數(shù)字。對(duì)于系統(tǒng)的(S)或者探索的(E)實(shí)驗(yàn)，記錄信息被添加到被保持在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器上的記錄文件中。點(diǎn)擊繼續(xù)按鈕1036將從已經(jīng)完成的狀態(tài)繼續(xù)仿真以擴(kuò)展該仿真。點(diǎn)擊暫停/重新開始按鈕1038將使正在運(yùn)行的仿真暫停或者重新開始被暫停的仿真。為了停止正在進(jìn)行的仿真，用戶點(diǎn)擊停止按鈕1040。如果仿真被用戶停止，則將不保存來自該部分仿真的數(shù)據(jù)。這防止了創(chuàng)建不完整的數(shù)據(jù)集。仿真時(shí)鐘(SimulationClock)顯示仿真時(shí)鐘時(shí)間。這允許用戶監(jiān)測(cè)仿真的進(jìn)程。當(dāng)前/總運(yùn)行序號(hào)(Current/Total Run Nos.)以十六進(jìn)制記數(shù)法顯示當(dāng)前的運(yùn)行序號(hào)和實(shí)驗(yàn)的總運(yùn)行序號(hào)。
在仿真運(yùn)行以后，APCATS 900將生成輸出。如下的選項(xiàng)對(duì)用戶可用生成性能度量；在仿真前決定將生成和保存什么樣的輸出；生成所有可能的輸出并且之后決定將保存什么樣的輸出；生成并存儲(chǔ)所有輸出；使輸出可視化；以及將輸出保存到以ASCII、二進(jìn)制格式、或者任意其它數(shù)目的合適電子格式的文件中。以二進(jìn)制形式保存數(shù)據(jù)具有的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔，但是數(shù)據(jù)的傳輸變得受限。另一方面，保持ASCII數(shù)據(jù)文件使其處于可讀形式，并且還使其可以容易地傳輸給其它軟件以進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。
繪圖窗格(Plot pane) APCATS主窗口902的繪圖窗格908允許用戶在屏幕上用圖形表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者將其作為硬拷貝，并且該繪圖窗格由圖31放大。運(yùn)行序號(hào)(RunNumber)控制1042具有兩個(gè)目的(a)在仿真期間，其顯示當(dāng)前正在被仿真的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的序號(hào)；以及(b)在仿真之外，其被用于選擇數(shù)據(jù)將被繪圖所針對(duì)的(一個(gè)或多個(gè))運(yùn)行序號(hào)。運(yùn)行序號(hào)被以十六進(jìn)制形式顯示。為了在選擇將被繪圖的數(shù)據(jù)時(shí)選擇多個(gè)鄰近的運(yùn)行，用戶在按住shift鍵的同時(shí)使用鼠標(biāo)左鍵來選擇將被繪圖的運(yùn)行范圍的第一和最后一個(gè)序號(hào)。為了選擇多個(gè)離散的運(yùn)行，在按住Ctrl鍵的同時(shí)使用鼠標(biāo)左鍵來點(diǎn)擊將被繪圖的各個(gè)運(yùn)行序號(hào)。最小(Min)和最大(Max)控制1044和1046分別以十六進(jìn)制的形式顯示最小和最大運(yùn)行序號(hào)。滑動(dòng)塊1048提供選擇將被繪圖的運(yùn)行序號(hào)的可替換方法。該滑動(dòng)塊的左端和右端分別表示最小和最大的運(yùn)行序號(hào)。
繪圖平面908可以被分解成較小的按行和列排列的子繪圖。為了選擇行的數(shù)目和列的數(shù)目，用戶將所期望的值輸入到Nos.of Rows(行數(shù))和Nos.of Columns(列數(shù))文本框中。例如，輸入2作為行數(shù)以及3作為列數(shù)將創(chuàng)建六個(gè)子繪圖，2行中每行三個(gè)。一旦子繪圖的數(shù)目被建立，則用戶選擇將被顯示在每個(gè)子繪圖上的信息。為了設(shè)置給定的子繪圖，用戶從選擇子繪圖(Select Sub-Plot)下拉框1050中選擇子繪圖。所述子繪圖使用矩陣表示法而被列出，其中括號(hào)中的第一數(shù)字表示子繪圖的行，而第二數(shù)字表示列。對(duì)于每個(gè)子繪圖，將所需信息輸入到選擇子繪圖下拉框下面的控制中。
為了設(shè)定x軸的標(biāo)簽，用戶在標(biāo)簽X軸(Label X-Axis)文本框中輸入標(biāo)簽。如果該文本框被留為空白，則所選自變量(x)的名稱將被用作標(biāo)簽。用戶從位于標(biāo)簽X軸控制下面的下拉菜單1052中選擇自變量，其中將按照所述自變量來對(duì)數(shù)據(jù)繪圖。可以為每個(gè)子繪圖選擇不同的自變量。缺省選擇是時(shí)間。
為了設(shè)定y軸的標(biāo)簽，用戶在標(biāo)簽Y軸(Label Y-Axis)文本框中輸入標(biāo)簽。如果該文本框被留為空白，并且只有一個(gè)自變量(y)被選擇，則所選變量(y)的名稱將被用作標(biāo)簽。如果該文本框被留為空白并且一個(gè)以上的自變量被選擇，則y軸標(biāo)簽將是“＊＊＊”。用戶選擇因變量以根據(jù)就位于Plot It按鈕之上的列表框1054進(jìn)行繪圖。為了選擇多個(gè)鄰近的變量，用戶按住shift鍵的同時(shí)使用鼠標(biāo)左鍵來選擇該范圍內(nèi)的第一變量和最后的變量。為了選擇多個(gè)離散的變量，用戶按住Ctrl鍵的同時(shí)使用鼠標(biāo)左鍵來點(diǎn)擊各個(gè)變量?？梢詾槊總€(gè)子繪圖選擇多達(dá)五個(gè)因變量。所選變量將在選擇列表之上的文本框中列出。
一旦已經(jīng)輸入了用于每個(gè)子繪圖的參數(shù)，則所述繪圖可以被顯示和打印。繪圖在仿真已經(jīng)結(jié)束運(yùn)行以前不能被創(chuàng)建。然而，可以對(duì)來自前面的仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。為了在屏幕上顯示(一個(gè)或多個(gè))繪圖，用戶點(diǎn)擊PlotIt按鈕1056。繪圖窗口將出現(xiàn)，顯示圖形。為了創(chuàng)建所述繪圖的打印的(硬)拷貝，用戶點(diǎn)擊打印按鈕1058。對(duì)話框(未示出)出現(xiàn)，以允許用戶選擇各種打印選項(xiàng)。
修改初始化文件 當(dāng)APCATS 900被初始化時(shí)，所有可用的模型都被加載上它們的缺省值。對(duì)所述值的隨后的修改將被這些對(duì)象保持。所述缺省值被APCATS主窗口902的各種圖形對(duì)象保存。每個(gè)圖形對(duì)象具有各種特性，兩個(gè)最重要的特性分別是用戶數(shù)據(jù)(Userdata)以及值(Value)。隨后的子部分詳細(xì)描述由每個(gè)塊的特性管理的信息。下面的子部分顯示在任何用戶修改以前的各個(gè)初始化文件的內(nèi)容。
ModelInit.m DietInit.m SensorInit.m ActuatorInit.m ControlInit.m SenFailInit.m ActFailInit.m 定義干擾模型 下面是用于外部干擾的部分代碼，其可以用作創(chuàng)建附加干擾的模板。
定義患者模型 下面是用于裝置模型的代碼的例子，所述代碼也可以用作用于開發(fā)附加患者模型的模板。
定義設(shè)備模型 下面給出了用于設(shè)備的部分代碼，其也可以用于開發(fā)附加的設(shè)備模型。
定義控制模型 下面給出了用于控制器模型的部分代碼，其可以用作開發(fā)附加的控制器模型的模板。
仿真(mdl)文件 下面的例子示出了仿真(mdl)文件，其如上面所提到的那樣可以根據(jù)用戶的需要而被修改。
以上對(duì)本發(fā)明的描述是為了闡明和描述的目的而被提出的。其并不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的確切形式，并且可以根據(jù)上面的教導(dǎo)作出其它修改和變型。選擇和描述上面所公開的實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，由此使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠最佳地利用本發(fā)明。旨在將所附權(quán)利要求構(gòu)造為包括除了由現(xiàn)有技術(shù)所限定的范圍以外的本發(fā)明的其它可替換的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于在計(jì)算機(jī)上提供慢性病患者的醫(yī)學(xué)診斷、治療以及預(yù)后的計(jì)算機(jī)化的方法，該方法包括
在該計(jì)算機(jī)上指定一個(gè)或多個(gè)方案，所述方案針對(duì)該患者的特定診斷和治療需求；
在該計(jì)算機(jī)上指定患者模型；
在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行分析以確定該患者模型的參數(shù)；
在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行對(duì)所述參數(shù)的模型驗(yàn)證以進(jìn)一步保證該患者模型已經(jīng)捕獲了適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)特性，所述動(dòng)態(tài)特性針對(duì)該患者的特定診斷和治療需求；
應(yīng)用按照所述一個(gè)或多個(gè)方案所采集的數(shù)據(jù)以使用該患者模型在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行分析，以提供至少一種推薦的特定于患者的治療；以及
在該計(jì)算機(jī)上提供該推薦的特定于患者的治療以供批準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括調(diào)整該推薦的特定于患者的治療。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括在計(jì)算機(jī)上定義和實(shí)施測(cè)試場(chǎng)景，其幫助測(cè)試所述推薦的特定于患者的治療，并且對(duì)使用所述推薦的特定于患者的治療可能獲得的治療質(zhì)量進(jìn)行量化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括在計(jì)算機(jī)上定義和實(shí)施測(cè)試場(chǎng)景，其幫助執(zhí)行參數(shù)的模型檢驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括提供多個(gè)推薦的特定于患者的治療，以及對(duì)照多個(gè)臨界測(cè)試場(chǎng)景來測(cè)試所述推薦的特定于患者的治療，以及評(píng)價(jià)預(yù)期的治療結(jié)果以基于所述推薦的特定于患者的治療中的所選擇的一種治療來提供預(yù)后。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括執(zhí)行數(shù)學(xué)分析以評(píng)價(jià)穩(wěn)定性、靈敏度、魯棒性，并且提供對(duì)所述推薦的特定于患者的治療的置信度的指示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括通過仿真特定測(cè)試用例來確認(rèn)所述患者模型的動(dòng)態(tài)特性，以對(duì)照文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)來評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括提供數(shù)學(xué)分析工具、可視化工具、以及數(shù)據(jù)呈現(xiàn)工具以幫助在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述分析。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括提供仿真環(huán)境以在該計(jì)算機(jī)上定義和實(shí)施測(cè)試場(chǎng)景，其幫助執(zhí)行參數(shù)的模型檢驗(yàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括在便攜式單元上實(shí)施所述推薦的特定于患者的治療。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括按照所述一個(gè)或多個(gè)方案從患者數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括在該計(jì)算機(jī)上使用算法來管理數(shù)據(jù)的采集、執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)的分析、將所述數(shù)據(jù)應(yīng)用到患者模型、以及提供所述推薦的特定于患者的治療。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，其中所采集的數(shù)據(jù)包括事件活動(dòng)和生理測(cè)量結(jié)果中的至少一個(gè)，其更新對(duì)于所提供的所述推薦的特定于患者的治療的分析。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括批準(zhǔn)所述推薦的特定于患者的治療作為處方，并且在該計(jì)算上使用算法來管理所述處方的計(jì)劃、控制、以及監(jiān)測(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括批準(zhǔn)所述推薦的特定于患者的治療作為處方，并且在該計(jì)算上使用算法來開環(huán)控制利用便攜式設(shè)備的處方實(shí)施，其中所述便攜式設(shè)備直接給患者提供對(duì)所述處方的管理。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括批準(zhǔn)所述推薦的特定于患者的治療作為處方，并且在該計(jì)算上使用算法來閉環(huán)控制利用便攜式設(shè)備的處方實(shí)施，其中所述便攜式設(shè)備直接給患者提供對(duì)所述處方的管理。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括所述算法命令所述便攜式單元根據(jù)所述處方來配給用藥并執(zhí)行測(cè)量任務(wù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括所述算法命令所述便攜式單元每次以給定的輸入特性來配給用藥并執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，并且使用所述輸入特性來更新該算法。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括在客戶端服務(wù)器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境中提供權(quán)利要求1。
20.一種在計(jì)算機(jī)上評(píng)價(jià)特定患者中的藥代動(dòng)力學(xué)效果和治療功效的計(jì)算機(jī)化的方法，該方法包括
向該計(jì)算機(jī)提供患者數(shù)據(jù)，所述患者數(shù)據(jù)包括關(guān)于該患者的代謝信息、生理信息、以及生活方式信息；
在該計(jì)算機(jī)上對(duì)所述患者數(shù)據(jù)執(zhí)行有效性檢驗(yàn)以提供經(jīng)過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)；
在該計(jì)算機(jī)上使用一個(gè)或多個(gè)患者模型分析所述經(jīng)過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)以使疾病發(fā)展量化，以通過考慮所述代謝信息、生理信息、以及生活方式信息來確定適合于該患者的治療，并確定治療預(yù)后；以及
提供所述適合的治療和治療預(yù)后。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)患者模型包括生理模型、代謝模型、以及數(shù)學(xué)以用于基于藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)來確定藥物劑量。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述治療預(yù)后包括特定操作是否將具有不利的或者期望的效果。
23.一種用于提供慢性病患者的醫(yī)學(xué)診斷、治療以及預(yù)后的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
采集方案和患者模型的數(shù)據(jù)采集；
第一軟件模塊，其用于測(cè)試按照所述采集方案之一所采集的數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；
第二軟件模塊，其用于利用所述患者模型中的至少一個(gè)來分析所采集的數(shù)據(jù)，以表征該患者的特定代謝需求；以及
第三軟件模塊，其在對(duì)該患者的診斷中使用所表征的患者的特定代謝需求，以確定特定于患者的治療和提供所述特定于患者的治療的預(yù)后。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第四軟件模塊，其提供工具來定義與該患者的所表征的特定代謝需求一致的處方，并且評(píng)估保證該特定于患者的治療的穩(wěn)定性和魯棒性的臨界場(chǎng)景。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測(cè)試臺(tái)程序，其提供仿真環(huán)境，所述仿真環(huán)境用于定義和實(shí)施幫助測(cè)試推薦的特定于患者的治療的測(cè)試場(chǎng)景，并且對(duì)使用所述推薦的特定于患者的治療可能獲得的治療質(zhì)量進(jìn)行量化。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測(cè)試臺(tái)程序，其提供仿真環(huán)境，所述仿真環(huán)境用于定義和實(shí)施幫助執(zhí)行參數(shù)的模型檢驗(yàn)的測(cè)試場(chǎng)景。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測(cè)試臺(tái)程序，其提供仿真環(huán)境，所述仿真環(huán)境用于仿真特定測(cè)試用例以對(duì)照文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)來評(píng)價(jià)所述患者模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括實(shí)施特定于患者的治療的便攜式單元。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括患者數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其按照所述采集方案中的一個(gè)或多個(gè)來采集數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，其中所采集的數(shù)據(jù)包括事件活動(dòng)和生理測(cè)量結(jié)果中的至少一個(gè)，其被算法使用以更新針對(duì)所提供的特定于患者的治療的分析。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括算法，其管理特定于患者的治療的計(jì)劃、控制和監(jiān)測(cè)。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括算法，其開環(huán)控制利用便攜式設(shè)備的特定于患者的治療的實(shí)施，其中所述便攜式設(shè)備直接給患者提供對(duì)特定于患者的治療的管理。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括算法，其閉環(huán)控制利用便攜式設(shè)備的處方實(shí)施，其中所述便攜式設(shè)備直接給患者提供對(duì)特定于患者的治療的管理。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括便攜式單元，其用于在被算法命令時(shí)遵循特定于患者的治療來配給用藥并執(zhí)行測(cè)量。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)化的方法，進(jìn)一步包括便攜式單元，其用于在被算法命令時(shí)遵循特定于患者的治療來執(zhí)行操作，所述操作包括配給用藥和執(zhí)行測(cè)量，每個(gè)操作在被執(zhí)行時(shí)提供給定的輸入特性，以更新該系統(tǒng)中的、用于控制和監(jiān)測(cè)特定于患者的治療的應(yīng)用的算法。
全文摘要
公開了診斷、治療和預(yù)后系統(tǒng)(DTPS)及其方法以幫助醫(yī)療服務(wù)提供者或者患者診斷、處理以及解釋數(shù)據(jù)。裝置提供基于方案的數(shù)據(jù)采集、以及用于測(cè)試數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性的機(jī)制。所述數(shù)據(jù)然后通過分析引擎被驅(qū)動(dòng)以在定量意義上表征該患者身體的代謝狀態(tài)。所述表征然后被用于診斷該患者、確定治療、評(píng)價(jià)算法策略、以及提供對(duì)潛在用例場(chǎng)景的預(yù)后。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101821741SQ200880021610
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者A·圖克拉爾, P·加利, S·奇塔賈盧 申請(qǐng)人:霍夫曼-拉羅奇有限公司