周術期の血糖値制御システムの開発

围手术期血糖控制系统的开发

基本信息

批准号：
11750392
负责人：
古谷栄光
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,周術期,すなわち手術中および手術後に高齢者や糖尿病患者の血糖値の上昇による合併症を回避するために,血糖値を低いレベルで維持するための血糖値制御システムを開発することを目的として,(a)手術中,手術後の血糖値制御法の検討,(b)シミュレーションおよび動物実験による血糖値制御法の性能の確認を行った.具体的には,(a)に関しては,インスリンの効果が徐々に変化する場合に,血糖値調節機構の代表的なモデルであるBergmanのモデルに基づく非線形モデルを用いて制御を行う方法と,従来の血糖値制御システムで用いていた「1次遅れ+むだ時間」系モデルでゲインのみを定期的に同定してモデル予測制御を行う方法の二つについて適用方法および特性を検討した.(b)に関しては,(a)で検討した二つの制御法についてシミュレーションおよび動物実験を行い,制御性能について検討を行った.その結果,次のようなことがわかった.・非線形モデルを制御対象モデルとした場合,個体により調節すべきパラメータが増えるため,適切な制御を行うための調整が容易ではないが,個体差を考慮に入れず制御を行った場合,適切な制御は行えなかったので,制御時の同定結果を利用するパラメータ調整法を確立する必要がある.・「1次遅れ+むだ時間」系モデルを制御対象モデルとした場合,時間的に変化するパラメータとしては,ゲインのみを考えれば十分である.よって,ゲインのみを定期的に同定することにより,適切な制御を行うことができると考えられる.・「1次遅れ+むだ時間」系モデルを制御対象モデルとして,定期的にゲインのみを同定し,その結果を用いてモデル予測制御で制御するという方法を動物実験に用いたところ,従来十分に対応できなかったインスリンの効果が非常に小さい個体や高カロリー輸液を行った場合でも適切な制御が行える.

在这项研究中，我们将开发一种血糖控制系统，以在围手术期（即手术期间和手术后）将血糖水平维持在较低水平，以避免老年和糖尿病患者因血糖水平升高而出现并发症。为此，我们（a）研究了手术期间和手术后控制血糖水平的方法，以及（b）通过模拟和动物实验确认了血糖控制方法的性能。具体来说，关于（a），当效果胰岛素的浓度逐渐变化。一种方法使用基于伯格曼模型的非线性模型，该模型是该机制的代表性模型，另一种方法使用传统血糖水平控制系统中使用的“一阶滞后+死区时间”模型，该模型仅周期性地控制增益。对于（b），我们对（a）中检查的两种控制方法进行了模拟和动物实验，并检查了控制性能。得出以下结论： - 当使用非线性模型作为要控制的模型时，要调整的参数数量会根据个人而增加，因此如果不进行控制，则不容易进行适当控制的调整。延迟，无法进行适当的控制，因此需要建立一种在控制时利用识别结果的参数调整方法。在这种情况下，时变参数是同性恋的。因此，当我们在动物实验中使用仅定期识别增益并使用其结果进行控制的方法时，我们认为可以通过定期识别增益来进行适当的控制。使用预测控制的模型，我们发现不可能对胰岛素或高热量输注影响很小的个体做出充分的反应，即使可以实现适当的控制，这在过去也无法充分解决。