物理活动对2型糖尿病长期影响的简化模型

2型糖尿病进展缓慢，可通过生活方式改变实现逆转，但由于稀疏的纵向数据，定量化规律性体力活动的长期影响仍具有挑战性。机制模型通过在扩展时间尺度上模拟代谢过程，提供了强大的工具。然而，能够捕捉运动会话的短期效应和疾病慢性演变的多尺度表述往往计算负担沉重，限制了其在个性化决策支持中的实际应用。为解决此限制，我们推导了一个来自两个尺度模型的简化版本，捕捉体力活动对血糖调节的短期和长期效应。通过对由运动诱导的短期效应进行解析平均，我们开发了一个均匀化表述，将体力活动的平均贡献传递到较慢的葡萄糖-胰岛素动态中。该简化保留了关键模型动力学，同时将计算复杂度降低了约 2000 倍。我们证明了近似误差保持有界，通过基于参数的仿真研究确认了模型的准确性。 resulting model 提供了一个在保留关键生理机制的同时，使长期仿真能够快速进行的数学依据化简。这种显著的计算收益使其能够集成到医疗决策支持系统中，可用于设计和评估旨在降低2型糖尿病风险的个性化体力活动计划。