糖尿病是由于人的胰島不能正常分泌胰島素引起的慢性病,已經困擾了越來越多的人。傳統(tǒng)的血糖控制方法主要通過醫(yī)生根據經驗分析定時定量為患者注射胰島素來實現(xiàn),當患者的血糖值可控后,患者可以自行注射胰島素。這種方法對于醫(yī)生和患者來說并不方便,增加了患者的生活負擔,而近些年來與醫(yī)療相關的可穿戴設備發(fā)展迅速,患者和醫(yī)療設備系統(tǒng)之間的聯(lián)系變得越來越緊密,同時越來越多的患者從這些便捷的系統(tǒng)中獲得了巨大的幫助。當下的醫(yī)療系統(tǒng)結合互聯(lián)網信息交互和數據處理方便快捷的特點更自然地接入到大眾的生活中,市場上也出現(xiàn)了手環(huán)、心率計等非常受大眾歡迎的產品,“互聯(lián)網+健康”的概念由此誕生,血糖-胰島素控制系統(tǒng)作為聯(lián)網健康領域一個熱門的課題在過去的幾十年中已經獲得了越來越多人的關注。本文中,我們提出了一個完整的血糖-胰島素動態(tài)閉環(huán)控制系統(tǒng),基于血糖和胰島素歷史數據的分析從而對未來的胰島素注射量進行預測,達到自動注射的效果。動態(tài)閉環(huán)胰島素控制系統(tǒng)主要由三個部分組成,CGMS(Continuous Glucose Monitoring System,連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)),胰島素泵和胰島素控制算法。CGMS和胰島素泵近幾年來發(fā)展成熟并且已經在市場上推出了很多產品,但由于監(jiān)測條件和計算方式的差異,它們仍然存在改進的空間。閉環(huán)控制算法在胰島素控制系統(tǒng)中非常關鍵,目前在該領域研究比較熱門的算法包括自動控制領域的PID(Proportional Integral Derivative,比例積分微分)、MPC(Model Prediction Control,模型預測控制)算法以及機器學習的相關算法,本文分別基于MPC和BP神經網絡設計了胰島素控制算法,并且根據算法中存在的不足增加了一些約束條件,提高了血糖和胰島素的控制效果。為了提高算法的魯棒性,使其對于不同的患者都可以表現(xiàn)出良好的控制效果,同時為了解決存儲帶來的困難,本文也增加了后臺分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以與前端和患者直接聯(lián)系的胰島素控制算法進行數據交互,存儲前端多余的數據,也根據這些數據優(yōu)化算法�；谏虾Ｊ械诰湃嗣襻t(yī)院采集的患者真實數據,我們對提出的胰島素控制算法進行了實驗,根據血糖的數據對胰島素數據進行預測,并且和醫(yī)生的經驗值進行定量比較,最終驗證了該系統(tǒng)具有良好的實用性和魯棒性。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH77;TP273

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