Ανάπτυξη Εξατομικευμένου Μοντέλου Προσομοίωσης Του Μεταβολισμού Γλυκόζης-ινσουλίνης Σε Άτομα Με Σακχαρώδη Διαβήτη Τύπου 1 Βασισμένο Σε Νευρο-ασαφή Λογική

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση, ανάπτυξη και αξιολόγηση εξατομικευμένων μοντέλων προσομοίωσης του μεταβολισμού γλυκόζης-ινσουλίνης σε άτομα με Σακχαρώδη Διαβήτη Τύπου 1 (ΣΔΤ1), τα οποία χρησιμοποιούν αντλία έγχυσης ινσουλίνης και Διάταξη Συνεχούς Μέτρησης Γλυκόζης. Τα μοντέλα λαμβάνουν εισόδους προηγούμενες καταγραφές γλυκόζης και ρυθμούς έγχυσης ινσουλίνης ,την πληροφορία της ποσότητας των περιεχόμενων υδατανθράκων στα λαμβανόμενα γεύματα καθώς και πληροφορία για την κατανάλωση ενέργειας μέσω φυσικών δραστηριοτήτων, ενώ εξάγουν βραχυπρόθεσμες προβλέψεις γλυκόζης. Η ανάπτυξή τους βασίστηκε σε νευρο-ασαφή λογική, κατά την οποία τα Νευρωνικά Δίκτυα (ΝΔ) πρόσθιας τροφοδότησης εκπαιδεύονται κατάλληλα ώστε να προσομοιώσουν έναν αλγόριθμο ασαφούς λογικής. Επιπλέον, εφαρμόστηκαν κυματιδιακές συναρτήσεις ενεργοποίησης στους νευρώνες του κρυφού επιπέδου.Τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν διέφεραν ως προς το πλήθος και το συνδυασμό των εισόδων που δεχόντουσαν. Δοκιμάσθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις στην υλοποίηση της ασαφούς λογικής μέσω παραλλαγών στην αρχιτεκτονική των μοντέλων. Στην εφαρμογή τους τα νευρωνικά δίκτυα λειτούργησαν τόσο απομονωμένα όσο και σε συνεργασία μεταξύ τους για την παραγωγή προβλέψεων. Για την αξιολόγηση της απόδοσης των μοντέλων εφαρμόστηκαν μαθηματικά κριτήρια όπως το μέσο τετραγωνικό σφάλμα και ο συντελεστής συσχέτισης καθώς και κλινικά κριτήρια όπως η Continuous Glucose Error Grid Analysis. Για την ανάπτυξη και την αξιολόγηση των μοντέλων χρησιμοποιήθηκαν ιατρικά δεδομένα 12 ατόμων με ΣΔΤ1, τα οποία παραχωρήθηκαν από την Α’ Παιδιατρική Κλινική, Διαβητολογικό Κέντρο του Νοσοκομείου Π. & Α. Κυριακού καθώς επίσης και τα δεδομένα 6 ατόμων με ΣΔΤ1 που συλλέχθηκαν μέσα στις εργασίες του Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος METABO.