Комп'ютерна диференційна діагностика порушень вуглеводного обміну на основі однокомпартментних математичних моделей

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Модифіковано однокомпартментну функціонально-феноменологічну модель перорального глюкозотолерантного тесту на випадок довільного глюкозного навантаження і розроблено оригінальні математичні моделі секреції інсуліну підшлунковою залозою в експериментах in vitro та in vivo, які повністю відтворюють криві глікемії та інсулінемії в крові людини, як в нормі, так і з патологіями, для довільного глюкозного навантаження;

2. Запропоновано спосіб диференційної діагностики порушень вуглеводного обміну на основі побудованих математичних моделей, що дозволяють ввести тонке чисельне диференціювання порушень толерантності до глюкози по значенням параметрів поданих моделей;

3. Запропоновано спосіб поліпшення компенсації цукрового діабету за допомогою автоматизованого підбору оптимального режиму індивідуальної інсулінотерапії і управління безсенсорним автоматизованим дозатором інсуліну в режимі, близькому до фізіологічного, а також біотехнічну систему для його реалізації.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Запропонований спосіб комп'ютерної диференційної діагностики порушень вуглеводного обміну дозволяє одержати набір інформативних параметрів, що мають певний фізіологічний зміст, використання яких дає кількісне уявлення про процеси, які складають вуглеводний обмін конкретного пацієнту (рішення про видачу патенту на винахід “Спосіб диференціальної діагностики порушень регуляції вуглеводного обміну”, акт впровадження в Інституті проблем ендокринної патології АМН України ім. В. Я. Данилевського).

2. Запропонований спосіб поліпшення компенсації цукрового діабету за допомогою автоматизованого підбору оптимального режиму інсулінотерапії і управління безсенсорним дозатором інсуліну дозволяє замінити іспити по підбору режиму ін'єкцій на хворому на комп'ютерні модельні експерименти та підвищити відповідність обраного режиму інсулінотерапії потребам хворого (акт впровадження в Інституті проблем ендокринної патології АМН України ім. В. Я. Данилевського).

3. Результати, що отримані в дисертації, використовуються в навчальному процесі ХНУРЕ в курсах “Моделювання в біології і медицині”, “Комп'ютерні технології в медицині” при проведенні лекцій, практичних занять і лабораторних робіт (акт про реалізацію в навчальному процесі ХНУРЕ).

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно [1-3]. У публікаціях, написаних у співавторстві з колегами [4-13], що природно для тематики, можна виділити нові наукові результати, що отримані автором особисто:

1. Узагальнення математичної моделі перорального глюкозотолерантного тесту на випадок довільного глюкозного навантаження [7].

2. Математична модель секреції інсуліну ізольованою підшлунковою залозою [6].

3. Математична модель секреції інсуліну підшлунковою залозою в організмі людини in vivo [3].

4. Ідея способу диференціальної діагностики порушень толерантності до глюкози [8, 9, 10].

5. Обґрунтування нового ефективного способу інсулінотерапії за допомогою внутрішньовенного дозатора інсуліну, що працює в режимі, близькому до фізіологічного [8, 11].

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на IV, V і VII Міжнародних конференціях “Теорія і техніка передачі, прийому й обробка інформації” (ХНУРЕ, 1998, 1999, 2001), III Міжнародному форумі “Радіоелектроніка і молодь у XXI столітті” (ХНУРЕ, 1999), IV Міській науково-практичній конференції “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих учених Харківщини” (ХНУ, 2001), IX Міжнародній науковій технічній конференції “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я” (НТУ “ХПІ”, 2001), ХХI Міжнародній конференції “Проблеми електроніки” (НТУУ “КПІ”, 2001), науково-методичній конференції “Биомедсистемы-2001” (Рязань, 2001), симпозіумі “Электроника в медицине” (Санкт-Петербург, 2002).

Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 12 наукових праць, із яких 5 статей у спеціалізованих наукових журналах, включених у списки ВАК України та 7 матеріалів і тез науково-технічних конференцій; отримано патент на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п’ятьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Основний матеріал викладений на 126 сторінках, список літератури містить 107 найменувань на 11 сторінках. Дисертація має 31 ілюстрацію, 10 таблиць та 7 додатків. Загальний обсяг роботи з додатками 144 стор.

 

 

Вступ містить обґрунтування актуальності дисертаційної роботи, формулювання мети і задач дослідження, наукової новизни, практичної цінності отриманих результатів, а також дані про особистий внесок автора, публікації й апробації результатів роботи.

У першому розділі проведений огляд проблем діагностики і терапії цукрового діабету. Аналіз методів діагностики цукрового діабету показав, що існуючі методи діагностики не забезпечують диференціювання серед осіб із порушеною толерантністю до глюкози, тоді як відомо, що в третині цих осіб через 5-10 років діагностується цукровий діабет, а в третині толерантність до глюкози нормалізується.

Проведено аналіз існуючих автоматизованих засобів введення інсуліну, у результаті якого був зроблений висновок про необхідність подальшого удосконалення подібних систем, що обумовлено властивими їм недоліками. Так, системи закритого типу забезпечують нормальний глікемічний профіль, однак їх широке застосування обмежене принциповою стаціонарністю і високою вартістю. Системи ж відкритого типу в портативному виконанні одержали поширення завдяки зручності їх використання в повсякденному житті хворого, але керування насосами-дозаторами інсуліну, що носять, здійснюється вручну самим хворим за рекомендацією лікаря, що не вирішує проблему ефективного добору режиму інсулінотерапії.

Аналіз існуючих математичних моделей вуглеводного обміну людини показав, що жодна з них не може бути безпосередньо використана для вирішення поставлених задач, оскільки усі вони або недостатньо фізіологічно адекватні, тобто є чисто феноменологічними, або