Title: | Physiological reconstruction of blood glucose level using CGMS-signals only |
Other Titles: | Rekonstrukce glykémie pouze z CGMS signálů |
Authors: | Koutný, Tomáš |
Citation: | KOUTNÝ, T. Physiological reconstruction of blood glucose level using CGMS-signals only. Scientific Reports, 2022, roč. 12, č. 1, s. 1-11. ISSN: 2045-2322 |
Issue Date: | 2022 |
Publisher: | Nature Research |
Document type: | článek article |
URI: | 2-s2.0-85127676923 http://hdl.handle.net/11025/47648 |
ISSN: | 2045-2322 |
Keywords: | kontinuální monitorace glukózy;modelování dynamiky glukózy;glykémie |
Keywords in different language: | Continuous Glucose Monitoring;Glucose modelling;Blood glucose |
Abstract: | Pacient s diabetem musí pravidelně sledovat hladinu glukózy v krvi. Odběr vzorku krve je bolestivý a nepříjemný zážitek. Alternativně pacient měří hladinu glukózy v intersticiální tekutině pomocí senzoru instalovaného v podkožní tkáni. Poté model dynamiky glukózy vypočítá hladinu glukózy v krvi ze senzorem naměřené, tj. hladiny glukózy v intersticiální tekutině podkožní tkáně. Hladina glukózy v intersticiální tekutině se může výrazně lišit od hladiny glukózy v krvi. Senzor je buď kalibrován z výroby, nebo pacient kalibruje senzor pravidelně odebíráním vzorků krve, když jsou hladiny glukózy v obou kompartmentech stabilní. V obou případech je životnost senzoru omezena na 14 dní. Toto je současný stav techniky. S fyziologickým modelem bychom rádi prodloužili životnost senzoru pomocí adaptivního přístupu, aniž bychom potřebovali další vzorek krve. Prodloužení životnosti senzoru a zároveň snížení souvisejícího nepohodlí by výrazně zlepšilo kvalitu života pacienta. Ukazujeme, že je možné určit personalizované parametry modelu pouze z více signálů CGMS pomocí experimentu na zvířatech s hyperglykemickou svorkou. Experimentátor injektoval samostatné bolusy glukózy a inzulínu, aby spustil rychlé změny, na kterých jsme hodnotili schopnost reagovat na nestabilní hladiny glukózy v různých kompartmentech. S navrhovaným modelem mělo 70 %, 80 % a 95 % vypočítaných hladin glukózy v krvi relativní chybu menší nebo rovnou 21,9 %, 32,5 % a 43,6 %. Bez modelu se přesnost hladiny glukózy v krvi odhadované senzorem snížila na 39,4 %, 49,9 % a 99,0 % relativních chyb. To potvrzuje proveditelnost navržené metody. |
Abstract in different language: | Patient with diabetes must regularly monitor blood glucose level. Drawing a blood sample is a painful and discomfort experience. Alternatively, the patient measures interstitial fluid glucose level with a sensor installed in subcutaneous tissue. Then, a model of glucose dynamics calculates blood glucose level from the sensor-measured, i.e., interstitial fluid glucose level of subcutaneous tissue. Interstitial fluid glucose level can significantly differ from blood glucose level. The sensor is either factory-calibrated, or the patient calibrates the sensor periodically by drawing blood samples, when glucose levels of both compartments are steady. In both cases, the sensor lifetime is limited up to 14 days. This is the present state of the art. With a physiological model, we would like to prolong the sensor lifetime with an adaptive approach, while requiring no additional blood sample. Prolonging sensor’s lifetime, while reducing the associated discomfort, would considerably improve patient’s quality of life. We demonstrate that it is possible to determine personalized model parameters from multiple CGMS-signals only, using an animal experiment with a hyperglycemic clamp. The experimenter injected separate glucose and insulin boluses to trigger rapid changes, on which we evaluated the ability to react to non-steady glucose levels in different compartments. With the proposed model, 70%, 80% and 95% of the calculated blood glucose levels had relative error less than or equal to 21.9%, 32.5% and 43.6% respectively. Without the model, accuracy of the sensor-estimated blood glucose level decreased to 39.4%, 49.9% and 99.0% relative errors. This confirms feasibility of the proposed method |
Rights: | © authors |
Appears in Collections: | Články / Articles (KIV) OBD |
Files in This Item:
File | Size | Format | |
---|---|---|---|
Koutný document.pdf | 1,21 MB | Adobe PDF | View/Open |
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11025/47648
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.