用于双激素腹腔人工胰腺的葡萄糖动力学低阶非线性动物模型
最优化与控制
2022-02-02 v2 其他定量生物学
摘要
目的：设计用于调节血糖水平的人工胰腺（AP）需要可靠的控制方法。模型预测控制已成为血糖控制的一种有前景的方法。然而，基于模型的控制方法需要计算简单且可辨识的数学模型来准确表征葡萄糖动力学，而由于葡萄糖稳态的复杂性，这是一项挑战。方法：本工作中推导了一个简单模型，用于估计 1 型糖尿病（T1DM）受试者的血糖浓度。该模型的新颖之处在于腹腔胰岛素吸收的幂律动力学以及一个独立的胰高血糖素敏感性状态。通过剖面似然法与基于灵敏度矩阵奇异值分解的方法评估参数可辨识性，并指导模型降阶以改善参数辨识。结果：获得并标定了一个含 10 个参数的降阶模型，对猪的实验数据表现出良好拟合，其中胰岛素与胰高血糖素团注于腹腔内递送。结论：具有幂律动力学的简单模型可准确表征接受腹腔胰岛素与胰高血糖素注射的葡萄糖动力学。该降阶模型被发现具有局部实际可辨识性以及结构可辨识性。意义：所提模型有助于动物试验中的腹腔双激素基于模型的闭环控制。
引用
@article{arxiv.2011.04636,
title = {Low-Order Nonlinear Animal Model of Glucose Dynamics for a Bihormonal Intraperitoneal Artificial Pancreas},
author = {Claudia Lopez-Zazueta and Øyvind Stavdahl and Anders Lyngvi Fougner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04636},
year = {2022}
}