Analysis of closed - loop therapy in type ii diabetes. - Olay Blanco, Ana Alejandra (2018)
La diabetes mellitus es una pandemia mundial, la cual ha incrementado su prevalencia en los últimos años. Esta enfermedad es principalmente caracterizada por el aumento de los niveles basales de glucosa en sangre, llamado hiperglicemia. De acuerdo a las causas, la diabetes mellitus puede ser clasificada en tres tipos: i) gestacional, relacionada con desbalances hormonales y metabólicos durante el ´ embarazo, ii) tipo 1, la cual es una enfermedad autoinmune caracterizada por la muerte progresiva de las celulas beta pancreaticas, las cuales se encargan de producir insulina, la hormona principal en el metabolismo de glucosa; y iii) tipo 2, la cual es una enfermedad metabolica caracterizada por el uso y producción disfuncional de la insulina. La diabetes mellitus tipo 2 es la mas recurrente, incluyendo mas del 95 % de casos clınicos. Algunos estudios recientes han mostrado que la implementación de la automatización en la dosificación de insulina para ´ pacientes con diabetes tipo 2 puede mejorar su tratamiento. Basándose en este ´ problema, el principal objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología para analizar la viabilidad de tener una terapia en lazo cerrado para diabetes tipo 2. El estudio incluye la revisión de dos modelos matematicos del metabolismo de glucosa en sangre de gran utilidad para la síntesis de esquemas de control. Además, se presenta una metodología para personalizar este tipo de modelos basados en informació metabolica proveniente del monitoreo continuo de glucosa en pacientes con diabetes tipo 2. Después, se muestra el analisis de algunas caracterısticas de los modelos, su rol en la terapia de lazo cerrado y un caso de estudio usando un control convencional. ABSTRACT Diabetes mellitus is a worldwide pandemic, which prevalence has increased in the last years. This disease is mainly characterized by increased basal blood glucose levels, called hyperglycemia. According to the causes, diabetes mellitus can be classified in three types: i) gestational, related to hormonal and metabolic imbalances during pregnancy, ii) type 1 diabetes, which is an immune disease characterized by the progressive death of pancreatic βcells, that produce insulin, the principal hormone in glucose metabolism; and iii) type 2 diabetes, which is a metabolic disease characterized by dysfunction use and production of insulin. Type 2 diabetes mellitus is the most recurrent one, including more than 95 % of the clinical cases. Some recent studies have shown that the implementation of the automation of insulin dosage for type 2 diabetes patients can improve their treatment. Based on this problem, the main objective of this thesis is to develop a methodology to analyze the viability of having a closed-loop therapy for type 2 diabetes mellitus. The study includes the revision on two mathematical models of blood glucose metabolism useful to synthesize control schemes. Moreover, a methodology to personalize this kind of models based on metabolic data from continuous glucose monitoring of type 2 diabetic patients is presented. After that, the analysis of some characteristics of the models, their role in closed-loop therapy and a case of study using a conventional control scheme are presented.