Modelado matemático de ingestas de alimento e infusión de insulina en un paciente con diabetes tipo 1 en lazo cerrado

Abstract

[EN] Diabetes mellitus type 1 is a condition in which the pancreas loses its ability to produce enough insulin, increasing the levels of blood glucose. This work presents the design of a mathematical model of the glucose - insulin dynamics of a type 1 diabetes patient, contemplating the contribution to the concentration of blood glucose by the intake of carbohydrates, fats and proteins. The model also includes the absorption dynamics of 5 insulin types, different administration methods of exogenous insulin, and the variation of insulin sensitivity during the day. The model was integrated into a closed-loop insulin regulation algorithm, in order to evaluate the performance of the model and the efficiency of closed-loop treatments, compared to open-loop therapies. The results show the response of the model to different situations of a real patient, and tests of the controller’s performance.

[ES] La diabetes tipo 1 es una afección en la cual el páncreas pierde su capacidad de producir suficiente insulina, incrementando significativamente la concentración de glucosa en la sangre. En el presente trabajo se presenta el diseño de un modelo matemático de las dinámicas glucosa-insulina de un paciente con diabetes tipo 1, el cual contempla el aporte a la concentración de glucosa en la sangre por parte de la ingesta de carbohidratos, grasas y proteínas. El modelo incluye las dinámicas de absorción de 5 tipos de insulina, diferentes métodos de administración de la misma, y la variación de la sensibilidad a la insulina durante el día. Se integró el modelo a un algoritmo de regulación de insulina en lazo cerrado, con el fin de evaluar el desempeño del modelo y la eficacia de los tratamientos en lazo cerrado, en comparación con las terapias en lazo abierto. Los resultados muestran la respuesta del modelo ante distintas situaciones de un paciente real, y pruebas de funcionamiento del controlador.