بررسي معادلات ديفرانسيل معمولي (ODE) مينيمال از اثرات تغيير هورموني بر جذب گلوكز با واسطه انسولين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پزشكي

كارشناسي ارشد

ديابت شيرين يك اختلال متابوليكي عمده است كه با اختلال در تنظيم گلوكز مشخص مي‌شود و در نتيجه كاهش ترشح انسولين، كاهش حساسيت به انسولين و فعاليت غيرطبيعي هورمون‌ها ايجاد مي‌شود. هموستازي گلوكز خون به تعاملات پيچيده ميان گلوكز، انسولين و هورمون‌هاي تنظيم‌كننده متقابل وابسته است؛ ازاين‌رو، مدل‌سازي رياضي رويكردي ارزشمند براي بررسي رفتار متابوليكي در شرايط فيزيولوژيك و پاتولوژيك به شمار مي‌رود. در اين مطالعه، يك مدل حداقل غيرخطي مبتني بر معادلات ديفرانسيل معمولي (ODE) براي تحليل برداشت گلوكز با واسطه انسولين تحت سناريوهاي مختلف تغييرات هورموني ارائه شده است. اين مدل، برهم‌كنش‌هاي پوياي ميان غلظت گلوكز خون، انسولين پلاسما، حساسيت به انسولين، برداشت گلوكز و اثرات تنظيمي هورمون‌ها را توصيف مي‌كند. براي پياده‌سازي عددي و شبيه‌سازي مدل در شرايط فيزيولوژيك طبيعي، مقاومت به انسولين، ديابت، افزايش شديد قند خون و عدم تعادل هورموني، از MATLAB/Simulink استفاده شد. مدل پيشنهادي توانست پاسخ‌هاي متابوليكي متمايزي را در سناريوهاي بررسي‌شده با موفقيت بازتوليد كند. در شرايط فيزيولوژيك طبيعي، گلوكز از نظر پويايي پايدار باقي ماند، اگرچه سطح پيش‌بيني‌شده گلوكز اندكي پايين‌تر از محدوده مورد انتظار در حالت ناشتا بود. مقاومت به انسولين منجر به افزايش خفيف و پايدار قند خون همراه با افزايش جبراني ترشح انسولين شد. در شرايط ديابت، افزايش قابل‌توجه و پايدار قند خون مشاهده شد و ميانگين غلظت گلوكز تقريباً 302 mg/dL بود كه بيانگر اختلال قابل‌توجه در تنظيم گلوكز است. افزايش شديد قند خون بيشترين اختلال متابوليكي را ايجاد كرد، به‌طوري‌كه سطح گلوكز در بخش عمده‌اي از شبيه‌سازي از 300 mg/dL فراتر رفت. در مقابل، در شرايط عدم تعادل هورموني، با وجود افزايش تأثير هورمون‌ها و افزايش خفيف فعاليت انسولين، سطح گلوكز نزديك به محدوده فيزيولوژيك باقي ماند. تمامي سناريوهاي شبيه‌سازي‌شده از نظر پويايي پايدار بودند و تفاوت‌هاي مشخصي در كارايي برداشت گلوكز و حساسيت به انسولين نشان دادند. اگرچه شاخص‌هاي حساسيت به انسولين و برداشت گلوكز به‌دست‌آمده از مدل، معيارهاي محاسباتي نرمال‌شده هستند و نبايد به‌عنوان مقادير باليني مستقيم تفسير شوند، اين شاخص‌ها به‌طور پايدار تغييرات نسبي مورد انتظار ميان وضعيت‌هاي فيزيولوژيك و پاتولوژيك را نشان دادند.

238038

بيوالكتريك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان