Ανάπτυξη Εξατομικευμένου Συστήματος Εκτίμησης Προγευματικών Δόσεων Ινσουλίνης σε Άτομα με Σακχαρώδη Διαβήτη Τύπου 1: Χρήση Αυτο – Οργανούμενων Χαρτών και Συλλογιστικής Βασισμένης σε Περιπτώσεις

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η σχεδίαση, η ανάπτυξη και η αξιολόγηση ενός συστήματος εκτίμησης προγευματικών δόσεων ινσουλίνης σε άτομα με Σακχαρώδη Διαβήτη Τύπου 1 (ΣΔΤ1) που εφαρμόζουν Διατάξεις Συνεχούς Μέτρησης Γλυκόζης (ΔΣΜΓ) και Αντλίες Συνεχούς Έγχυσης Ινσουλίνης (ΑΣΕΙ). Το σύστημα συνιστά μια εξατομικευμένη προσέγγιση στο πρόβλημα καθορισμού της εφάπαξ προγευματικής δόσης ινσουλίνης, καθώς προσαρμόζεται στις προσωπικές παραμέτρους και στις ιδιαίτερες απαιτήσεις κάθε ασθενούς. Σκοπός του είναι να συμβάλει στην αποτελεσματική διαχείριση των διαταραχών γεύματος μέσα από τη ρύθμιση των μεταγευματικών επιπέδων γλυκόζης εντός των επιθυμητών ορίων, συνεισφέροντας έτσι στην επίτευξη ορθού γλυκαιμικού ελέγχου. Η ανάπτυξη του συστήματος βασίζεται στην εφαρμογή μεθόδων Τεχνητής Νοημοσύνης και πιο συγκεκριμένα στη συνδυασμένη χρήση των Αυτο - Οργανούμενων Xαρτών (Self Organizing Maps-SOMs) και της Συλλογιστικής Βασισμένης σε Περιπτώσεις (Case Based Reasoning-CBR). Με τη μέθοδο του CBR, η επίλυση νέων προβλημάτων, δηλαδή ο υπολογισμός της προγευματικής δόσης ινσουλίνης για το τρέχον γεύμα, βασίζεται στην επαναχρησιμοποίηση παλαιότερων λύσεων (προγευματικών δόσεων) σε ήδη γνωστά προβλήματα (γεύματα) του ασθενούς. Το σύνολο των προβλημάτων αυτών, που αναφέρονται ως περιπτώσεις, συνιστούν τη βάση δεδομένων του συστήματος κάθε ασθενούς. Κάθε περίπτωση αναπαρίσταται από ένα διάνυσμα που αποτελείται από προηγούμενες καταγραφές γλυκόζης, πληροφορίες για το γεύμα (ποσότητα υδατανθράκων και ώρα λήψης) και προηγούμενες τιμές χορηγημένης ινσουλίνης. Για την εύρεση των κοντινότερων περιπτώσεων της βάσης δεδομένων σε κάθε νέο –πρόβλημα (περίπτωση), ώστε να επαναχρησιμοποιηθεί η λύση τους, θεωρείται σκόπιμη η συσταδοποίησή τους. Για τον σκοπό αυτό, εκπαιδεύεται ανά ασθενή ένας αυτο-οργανούμενος χάρτης, ο οποίος ομαδοποιεί τις περιπτώσεις γευμάτων του ασθενούς με βάση τη χωρική τους συσχέτιση, και επιτρέπει για κάθε νέα είσοδο την επαναχρησιμοποίηση όμοιων με αυτήν περιπτώσεων, με στόχο τον υπολογισμό της κατάλληλης προγευματικής δόσης ινσουλίνης. Για την ανάπτυξη και την αξιολόγηση της απόδοσης του προτεινόμενου συστήματος χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα 30 in silico ατόμων με ΣΔΤ1, που διατίθενται μέσω του προσομοιωτή UVa/PADOVA T1DM. Το σύστημα αξιολογήθηκε ως προς την ικανότητά του να διαχειρίζεται αποτελεσματικά τις διαταραχές γεύματος, καθώς και τις διαφορές του μεταβολισμού γλυκόζης που υφίστανται μεταξύ των ατόμων με ΣΔΤ1 αλλά και στο ίδιο το άτομο κατά τη διάρκεια της ημέρας .