Eine künstliche Bauchspeicheldrüse ist ein System zur automatisierten Abgabe von Insulin an eine Person mit insulinabhängigem Diabetes, einschließlich Glukoseüberwachung, Insulinpumpe und Entscheidungszentrum (wie die AIAPS-App).
AIAPS ist eine Anwendung - das Kontrollzentrum des IPG, dessen Zweck darin besteht, den Blutzucker zu regulieren und im Zielbereich zu halten. Um die Ziele zu erreichen, erstellt das System eine Blutzuckervorhersage unter Verwendung linearer Logik und neuronaler Netze.
Bei der Entwicklung einer Anwendung legt das Projektteam besonderen Wert auf die Sicherheit der Verwendung des Systems.
Die Funktion von AIAPS, der dieser Artikel gewidmet ist, ist ein adaptives (auch dynamisches) Modell der Kohlenhydratabsorption.
Startpunkt
Beginnen wir mit der Tatsache, dass vor neun Monaten ein Modell der Kohlenhydratwirkung in das AIAPS eingeführt wurde, abhängig von der Zersetzungszeit verschiedener Arten von Kohlenhydraten, nämlich:
Typ 1 - Kohlenhydrate mit einer Dauer von 60 Minuten und einem Peak von 25 Minuten.
Dazu gehören Coca-Cola, Lutscher, Zucker usw.
Typ 2 - Kohlenhydrate mit einer Dauer von 120 Minuten und einer Spitze von 40 Minuten.
Zum Beispiel kann es sich um Süßigkeiten oder Weißbrot handeln.
Typ 3 - Kohlenhydrate mit einer Dauer von 180 Minuten und einem Spitzenwert von 60 Minuten
Dies ist ein komplexes Lebensmittel, zum Beispiel Buchweizen mit Fleisch.
Typ 4 - Kohlenhydrate mit einer Dauer von 240 Minuten und einem Spitzenwert von 70 Minuten.
Fett- und Eiweißnahrungsmittel in großen Mengen.
Wir haben dieses Modell 6 Monate lang getestet, wobei wir die Dauer ständig notierten, aber bald auf die folgenden Herausforderungen stießen (abgesehen von der Tatsache, dass die Einführung der Dauer die Erfassung von Kohlenhydraten erschwert).
Erstens enthält mein komplexes Mittagessen mit Buchweizen und Fleisch mehr als 100 Kohlenhydrate (jede große Menge für Sie). Wir haben festgestellt, dass es in diesem Fall falsch wäre, die Dauer der Kohlenhydrate für 180 Minuten anzugeben. Und nach diesen 180 Minuten setzt sich der Anstieg der Glukose fort und offensichtlich sind Kohlenhydrate der Auslöser für diesen Anstieg.
Zweitens beginnt der Blutzucker nach einer Mahlzeit nach einer Weile stark zu sinken (obwohl nach dem Modell immer noch eine ausreichende Menge an Kohlenhydraten an Bord ist), was darauf hinweist, dass die Kohlenhydrate bereits vom Körper aufgenommen wurden
Wir haben auch festgestellt, dass die Kohlenhydratabsorption in verschiedenen Intervallen nach einer Mahlzeit beginnt, was zu einer längeren Periode der Kohlenhydratabsorption im Vergleich zum Modell führen kann.
Drittens haben wir berechnet, dass trotz der Komplexität der Kohlenhydrate ab dem Zeitpunkt, an dem Sie mit der Einnahme von Kohlenhydraten beginnen, deren Spitzenwert etwa 25 bis 30 Minuten beträgt. Dieser Punkt passt nicht, die Komplexität steht oben und dies ist nur unsere Annahme.
Darüber hinaus haben wir gesehen, dass einige Mahlzeiten nicht nur einen, sondern mehrere Peaks enthalten oder eine Wellenzerlegung anstelle einer linearen Zerlegung aufweisen können.
All dies führte zu der Idee, das zuvor festgelegte Modell zu überarbeiten, was dennoch zu guten Ergebnissen führte.
Neue Lösung
Wir beschlossen, einige Untersuchungen durchzuführen und ein reales Modell des Kohlenhydratabbaus zu sehen.
Zu diesem Zweck haben wir ein adaptives Kohlenhydratassimilationsmodell oder ein adaptives Kohlenhydratmodell (MAU) implementiert.
Unten sehen Sie ein Beispiel für das erste Rendern einer Reflexion einer adaptiven Division.
Abbildung 1: Screenshot des Programms mit der Aufteilung der Kohlenhydrate
Beachten Sie die Unterschiede zwischen dem Standardmodell (lila, 1 Mal pro Minute lesen) und den verdauten Kohlenhydraten (grün, 1 Mal alle 5 Minuten lesen). Das Modell ist anders und es ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Kohlenhydrate tatsächlich funktionieren.
Wir kamen auch zu dem Schluss, dass Kohlenhydrate länger halten, als wir es uns vorgestellt hatten.
Dies wird uns helfen, ein solches tatsächlich verfügbares Kohlenhydratmodell zu zeichnen und die Koeffizienten korrekt zu berechnen.
Wie die Berechnungen durchgeführt werden
Die erste Stufe besteht darin, Glukose basierend auf den aktuellen Verhältnissen, Insulin und Kohlenhydraten an Bord vorherzusagen, die
zweite Stufe besteht darin, Glukosewerte zu erhalten.
Als nächstes berechnen wir die Differenz zwischen den prognostizierten und den realen Werten und erhalten das UIA-Delta.
Nachdem wir das UIA-Delta erhalten haben, fügen wir es hinzu:
- Zu Kohlenhydraten
- Zu ihrer Abwesenheit
- Zur Aktivität.
Nachdem die Werte empfangen und die Schlussfolgerung gezogen wurden, können Sie mit der Anpassung der Glukose gemäß den erhaltenen Daten beginnen.
Die Anpassung an die empfangenen Daten erfolgt in folgenden Varianten.
- Die Wirkung von Kohlenhydraten hat begonnen, die Zufuhr von Insulin zur Zersetzung von Kohlenhydraten ist erlaubt.
- Die Wirkung von Kohlenhydraten begann nicht rechtzeitig. In diesem Fall kann ihre Wirkung um 1,5 Stunden verlängert werden.
- Die Aktion begann, jedoch nicht in dem erwarteten Volumen. In diesem Fall wird das restliche Insulin entsprechend der tatsächlich sinkenden Menge an Kohlenhydraten zugeführt.
Welche Entwicklung ist angestrebt
Das adaptive Kohlenhydratmodell ist ein Versuch, den Benutzer von mühsamen Aufgaben wie:
- genaue Berechnung von Kohlenhydraten
- Proteinzahl
- Snacks zählen
Und auch eine sicherere Möglichkeit, Insulin zu injizieren.
Technische Details
Die Installation und Verwendung der künstlichen Bauchspeicheldrüse AIAPS ist jetzt auf Geräten mit Android-Betriebssystem (Version über 6.0) möglich und wird in Kürze auf der IOS-Plattform möglich sein. Die Virtualisierung der Kohlenhydratzersetzung wird derzeit getestet und unter Windows als separates Programm installiert. Das System wurde von Benutzern auf Samsung- und Xiaomi-Geräten getestet, wir sehen jedoch keine Hindernisse für die Arbeit mit anderen Geräten.
Wir werden bald die ersten Ergebnisse des adaptiven Kohlenhydratassimilationsmodells erhalten und dem AIAPS neue Funktionen hinzufügen.
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