一个简洁的血糖稳态模型
动力系统
2021-11-16 v1
摘要
生物系统的数学建模历史上遵循两种路径之一：综合性与极小性。在综合模型中，所涉及的生物通路被独立建模，然后作为一个方程集合整合在一起以表示所研究的系统，通常表现为一个大型耦合微分方程组。这种方法往往包含非常大量的可调参数（>100），其中每个参数描述某种物理或生化子特性。因此，当需要同化真实世界数据时，此类模型的可扩展性很差。此外，将模型结果浓缩为简单指标具有挑战性，这在需要医学诊断的场景中是一个重要困难。在本文中，我们开发了一个极小葡萄糖稳态模型，具有产生糖尿病前期诊断的潜力。我们将葡萄糖稳态建模为一个包含自反馈机制的闭环控制系统，该机制描述了所涉及生理组件的整体效应。该模型作为一个平面动力系统被分析，然后使用来自四项独立研究中健康个体的连续葡萄糖监测仪（CGMs）收集的数据进行了测试和验证。我们表明，尽管该模型仅有少量（3个）可调参数，但其在受试者间的分布对于高血糖和低血糖事件均具有一致的分布。
引用
@article{arxiv.2111.07181,
title = {A parsimonious model of blood glucose homeostasis},
author = {Eric Ng and Jaycee Morgan Kaufman and Lennaert van Veen and Yan Fossat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07181},
year = {2021}
}