本發(fā)明涉及一種血糖調(diào)控系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種模塊化血糖調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

胰島素抵抗廣泛存在于2型糖尿病人群中。而且有相當一部分人群在確診為糖尿病之前就已經(jīng)發(fā)生胰島素抵抗現(xiàn)象。機體攝入的葡萄糖需要在胰島素的作用下才能進入細胞內(nèi)部完成代謝過程。胰島素抵抗可直接導致機體對葡萄糖利用率的下降，造成血糖持續(xù)升高，機體代償性的增加胰島素分泌，進而導致高胰島素血癥和代謝綜合征。胰島素抵抗的原因復雜，與遺傳、生活習慣、脂代謝異常密切相關(guān)，且互為因果。大體分為胰島素本身的生物活性降低或喪失和機體細胞受體發(fā)生改變、無法識別胰島素兩種情況。

胰島素是由人體胰腺B細胞分泌的、人體唯一的降糖激素。隨著年齡增加，機體功能衰退，肥胖或其它疾病的發(fā)展，胰腺B細胞無法分泌維持正常血糖濃度的胰島素，從而導致機體血糖濃度升高。

目前，胰島素抵抗和B細胞分泌功能障礙的評價采用以下方法：糖耐量擴展實驗、微小模型及HOMA指數(shù)。雖然這些方法簡單易行，但需要謹慎選擇適用人群。大多數(shù)情況下適用于縱向比較，在人群間進行橫向比較時，會產(chǎn)生很大的失真。

葡萄糖鉗夾實驗技術(shù)是目前公認的評價胰島素抵抗和B細胞分泌功能的金標準方法。葡萄糖鉗夾技術(shù)分為高胰島正常血糖鉗夾實驗(簡稱正糖鉗夾技術(shù)，用于評價胰島素敏感性)和高血糖鉗夾技術(shù)(簡稱高糖鉗夾技術(shù)，用于評價胰島B細胞分泌功能)。此技術(shù)廣泛用于胰島素敏感性和B細胞分功能的評價、臨床治療干預方案的評估、降糖藥物的代謝動力學研究等領(lǐng)域。

正糖鉗夾技術(shù)原理是：受試者空腹、清醒、靜臥，雙側(cè)靜脈放置留置針并維持靜脈開放。其中一側(cè)肘正中靜脈輸注大劑量胰島素，在短時間內(nèi)形成優(yōu)勢胰島素濃度，達到抑制受試者自身胰島素分泌的目的，隨后以恒定劑量持續(xù)輸注胰島素。同時輸入濃度為20％的葡萄糖溶液。另一側(cè)靜脈通路每隔5分鐘采集血標本，檢測血糖濃度；每20分鐘檢測受試者血漿胰島素濃度和C肽指標。整個實驗需耗時150分鐘。

根據(jù)測得的血糖結(jié)果，結(jié)合實驗操作人員的經(jīng)驗和簡單計算，不斷調(diào)整葡萄糖溶液的輸注速度。最終使受試者血糖濃度維持在5mmol/L左右，即達到“穩(wěn)態(tài)血糖濃度”并維持穩(wěn)態(tài)30分鐘以上。達到穩(wěn)態(tài)后，由于受試者自身的胰島素分泌被抑制，所以穩(wěn)態(tài)期的胰島素濃度完全是外源性輸入的，并可以通過檢測得到具體的血漿胰島素濃度值。穩(wěn)態(tài)期所輸入的葡萄糖完全在外源性的胰島素的介導下全部被代謝和利用。換言之，若受試者需要大量的葡萄糖輸入才能將血糖維持在5mmol/L的水平，說明其機體胰島素非常敏感，不存在胰島素抵抗；相反若僅需小劑量葡萄糖就可到達穩(wěn)態(tài)，說明葡萄糖并未在胰島素的作用下進入細胞進行代謝，機體對胰島素不敏感，存在胰島素抵抗。

高糖鉗夾技術(shù)是用于評價受試者B細胞分泌功能。其原理為：受試者空腹、清醒、靜臥，雙側(cè)靜脈放置留置針并維持靜脈開放。其中一側(cè)肘正中靜脈輸注大劑量葡萄糖，使受試者血糖濃度在15分鐘內(nèi)升高到基礎(chǔ)血糖加7mmol/L的水平，以最大限度激發(fā)實施者分泌胰島素。這期間需要每隔2分鐘抽取血液標本，檢測血糖濃度和胰島素濃度。并根據(jù)血糖濃度不斷調(diào)整葡萄糖輸注速度。此過程稱為胰島素分泌的第一時相。

在隨后的135分鐘內(nèi)，每隔5分鐘采集受試者血液檢測血糖濃度。并根據(jù)血糖濃度變化不斷調(diào)整葡萄糖輸注速度，使受試者血糖濃度穩(wěn)定在基礎(chǔ)血糖濃度加7mmol/L的水平。同時每隔20分鐘檢測胰島素濃度，即胰島分泌功能的第二時相。根據(jù)受試者胰島素分泌的時相和測得的胰島素濃度即可判斷受試者胰島功能是否受損。

綜上所述，鉗夾實驗目前以手工開展為主。實驗者需要每隔2-5分鐘進行血糖監(jiān)測，記錄數(shù)據(jù)(包括檢測時間，檢測結(jié)果，輸注速度等)，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算新的數(shù)據(jù)和受試者護理等工作。同時由于簡單的數(shù)學計算無法完全描述機體代謝過程，而且在5分鐘內(nèi)完成上述操作是比較困難的。這種情況往往造成計算的數(shù)據(jù)失真較大，且對實驗者的實驗經(jīng)驗要求非常高，從而限制此技術(shù)的推廣和應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種模塊化血糖調(diào)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)調(diào)控簡單、易操作，適用人群廣，準確率較高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種模塊化血糖調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括檢測模塊、控制器、存儲器和輸液泵；所述檢測模塊用于將檢測到的血糖濃度數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器，所述控制器根據(jù)接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)得到輸注速度信息、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值，并將接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)及其相應時間、得到的輸注速度、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值傳輸至所述存儲器內(nèi)；所述控制器將輸注速度信息、葡萄糖輸注總量傳輸至所述輸液泵，控制所述輸液泵工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述檢測模塊與所述控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用數(shù)據(jù)線傳輸或無線傳輸。

優(yōu)選地，所述檢測模塊采用現(xiàn)有的血糖分析儀。

進一步，所述控制器內(nèi)設(shè)置有計算處理模塊，所述計算處理模塊根據(jù)接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)進行計算處理；所述計算處理模塊采用負反饋數(shù)學模型，根據(jù)計算結(jié)果的偏差計算反饋量，以修正當前的計算結(jié)果。

進一步，所述計算處理模塊內(nèi)預置有葡萄糖輸注速度計算模塊和胰島素敏感指數(shù)計算模塊，通過計算結(jié)果實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率。

進一步，在所述葡萄糖輸注速度計算模塊內(nèi)，通過以下步驟計算獲得葡萄糖輸注速度：1)當前時刻的葡萄糖輸注速度計算公式：G_inf＝GV_i+GM_i(1)，式中，G_inf為當前時刻的葡萄糖輸注速度，GV_i為機體當前時刻的葡萄糖容量，GM_i表示預定時間內(nèi)機體所代謝的葡萄糖的量；2)未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i為：GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×SA(2)，式中，G_d為目標血糖濃度；G_i為當前時刻的血糖濃度；3.759為轉(zhuǎn)換因子；SA表示受試者體表面積，單位為m²(平方米)；其中，受試者體表面積SA為：SA＝0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099(3)，H為受試者身高，單位為cm，Kg為受試者體重，單位為Kg；3)將公式(3)代入公式(2)中得到未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i的最終公式為：GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×(0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099)(4)；4)預定時間內(nèi)機體所代謝的葡萄糖的量GM_i的計算公式為：GM_i＝GM_i-2×FM_i×FM_i-1(5)，式中，GM_i-2為10分鐘前的葡萄糖輸注速度；FM_i為代謝校正因子，F(xiàn)M_i＝(G_d-G_b)/(G_i-G_b)；FM_i-1為代謝校正因子，F(xiàn)M_i-1＝(G_d-G_b)/(G_i-1-G_b)；G_d為目標血糖濃度，G_b為基礎(chǔ)血糖濃度，G_i為當前時刻的血糖濃度，G_i-1為上一個時刻的血糖濃度；5)將公式(5)和公式(4)代入公式(1)中，得到最終完成的葡萄糖輸注速度：

進一步，在所述胰島素敏感指數(shù)計算模塊內(nèi)，通過以下步驟計算得到胰島素敏感指數(shù)：1)假設(shè)穩(wěn)態(tài)期區(qū)間為實驗m分鐘至n分鐘最終評價胰島素敏感性M的公式為：M＝[(T_n-T_m)/(Kg×Min)]-SC，式中，m<n；T_n為實驗n分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg；T_m為實驗m分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg；Kg為受試者體重；Min為穩(wěn)態(tài)期時間，單位為分鐘；SC為葡萄糖空間修正量，SC＝(G_n-G_m)×0.095，G_n為實驗n分鐘時的血糖濃度，G_m為實驗m分鐘時的血糖濃度；2)根據(jù)最終評價胰島素敏感性M值計算胰島素敏感指數(shù)＝M/I×100％，其中，I為穩(wěn)態(tài)期的平均胰島素濃度。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)態(tài)期區(qū)間為實驗80分鐘至120分鐘。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明基于計算處理模塊，實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率，可極大提高實驗的效率、精確性和重復性。2、本發(fā)明通過控制器和存儲器不但可實時記錄血糖監(jiān)測時間、血糖濃度、輸注率、輸注量等實驗數(shù)據(jù)，而且任何數(shù)據(jù)的修改都可以被記錄下來。這樣既保證的實驗數(shù)據(jù)可溯源，同時也可讓操作者通過瀏覽這些數(shù)據(jù)不斷積累經(jīng)驗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種模塊化血糖調(diào)控系統(tǒng)，其包括檢測模塊、控制器、存儲器和輸液泵。檢測模塊用于將檢測到的血糖濃度數(shù)據(jù)傳輸至控制器，控制器根據(jù)接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)得到輸注速度信息、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值，并將接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)及其相應時間、得到的輸注速度、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值等數(shù)據(jù)傳輸至存儲器內(nèi)。控制器將輸注速度信息、葡萄糖輸注總量傳輸至輸液泵，控制輸液泵工作狀態(tài)。

上述實施例中，檢測模塊與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸可以采用數(shù)據(jù)線傳輸，也可以采用無線傳輸。

上述各實施例中，檢測模塊可以采用現(xiàn)有的血糖分析儀。

上述各實施例中，控制器內(nèi)設(shè)置有計算處理模塊，該計算處理模塊根據(jù)接收到的血糖濃度數(shù)據(jù)進行計算處理。該計算處理模塊采用負反饋數(shù)學模型，根據(jù)計算結(jié)果的偏差計算反饋量，進而修正當前的計算結(jié)果。

上述實施例中，計算處理模塊內(nèi)預置有葡萄糖輸注速度計算模塊和胰島素敏感指數(shù)計算模塊，通過計算結(jié)果實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率。

其中，在葡萄糖輸注速度計算模塊內(nèi)，通過以下步驟計算獲得葡萄糖輸注速度：

1)當前時刻的葡萄糖輸注速度計算公式：

G_inf＝GV_i+GM_i， (1)

式中，G_inf為當前時刻的葡萄糖輸注速度，每5分鐘更新一次。GV_i為機體當前時刻的葡萄糖容量，GV_i表示為未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖；若外界輸入的葡萄糖不能及時進入細胞進行代謝清除，則葡萄糖會持續(xù)堆積在外周血液中，造成血糖濃度升高。GM_i表示預定時間內(nèi)機體所代謝的葡萄糖的量。

2)未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i為：

GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×SA， (2)

式中，G_d為目標血糖濃度，即穩(wěn)態(tài)血糖濃度；G_i為當前時刻的血糖濃度；3.759為轉(zhuǎn)換因子，用于將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為ml/h，便于輸液泵工作；SA表示受試者體表面積，單位為m²(平方米)。

其中，受試者體表面積SA為：

SA＝0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099， (3)

H為受試者身高，單位為cm，Kg為受試者體重，單位為Kg。

3)將公式(3)代入公式(2)中得到未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i的最終公式為：

GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×(0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099)。 (4)

4)預定時間內(nèi)機體所代謝的葡萄糖的量GM_i的計算公式為：

GM_i＝GM_i-2×FM_i×FM_i-1， (5)

式中，GM_i-2為10分鐘前的葡萄糖輸注速度；由于葡萄糖輸注進入人體后，需要大約10分鐘的時間才能均勻分布到全身，因此，需要引用10分鐘前的葡萄糖輸注速度來計算當前的輸注率。FM_i為代謝校正因子，用以校正當前的輸注速度，F(xiàn)M_i＝(G_d-G_b)/(G_i-G_b)。FM_i-1為代謝校正因子，根據(jù)上一個血糖結(jié)果校正當前的輸注速度，F(xiàn)M_i-1＝(G_d-G_b)/(G_i-1-G_b)。其中，G_d為目標血糖濃度，G_b為基礎(chǔ)血糖濃度，G_i為當前時刻的血糖濃度，G_i-1為上一個時刻的血糖濃度。

5)將公式(5)和公式(4)代入公式(1)中，得到最終完成的葡萄糖輸注速度：

在胰島素敏感指數(shù)計算模塊內(nèi)，通過以下步驟計算得到胰島素敏感指數(shù)：

1)假設(shè)穩(wěn)態(tài)期區(qū)間為實驗m分鐘(T_m)至n分鐘(T_n)最終評價胰島素敏感性M的公式為：

M＝[(T_n-T_m)/(Kg×Min)]-SC， (6)

式中，m<n。T_n為實驗n分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg。T_m為實驗m分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg。Kg為受試者體重。Min為穩(wěn)態(tài)期時間，單位為分鐘。SC為葡萄糖空間修正量。其中，SC＝(G_n-G_m)×0.095，G_n為實驗n分鐘時的血糖濃度，G_m為實驗m分鐘時的血糖濃度。

在一個優(yōu)選實施例中，假設(shè)穩(wěn)態(tài)期區(qū)間為實驗80分鐘(T80)至120分鐘(T120)最終評價胰島素敏感性的公式為：

M＝[(T₁₂₀-T₈₀)/(Kg×Min)]-SC。

2)根據(jù)最終評價胰島素敏感性M值計算胰島素敏感指數(shù)＝M/I×100％，其中，I為穩(wěn)態(tài)期的平均胰島素濃度。

綜上所述，本發(fā)明在使用時，基于計算處理模塊實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率，可極大提高實驗的效率、精確性和重復性。本發(fā)明通過控制器和存儲器不但可實時記錄血糖監(jiān)測時間、血糖濃度、輸注率、輸注量等實驗數(shù)據(jù)，而且任何數(shù)據(jù)的修改都可以被記錄下來。這樣既保證的實驗數(shù)據(jù)可溯源，同時也可讓操作者通過瀏覽這些數(shù)據(jù)不斷積累經(jīng)驗。

上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。