机体器官功能的模拟系统及其方法技术方案

模拟系统，具有通过数理模型表现机体器官功能的机体模型，通过使用此机体模型对所述机体器官的功能采用计算机进行模拟。所述机体模型具有与肝脏功能相关的规定输入和输出，模拟该肝脏功能的肝脏模块。具有基于对此肝脏模块的输入值，通过使用可以实测的肝脏状态变量，对其输出值进行运算的运算手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用计算机对机体器官的功能，特别是葡萄糖在机体器官内的吸收、蓄积和代谢等的各种功能、以及胰岛素的分泌、运输以及作用的各种功能进行模拟的模拟系统及其记录该程序的记录介质。
技术介绍
对于机体内的物质浓度，特别是血糖值和血中胰岛素浓度来说，基于以糖尿病的诊断为代表的医学方面的理由，迄今尝试了采用数值模型进行记述。这里所使用的模型，例如有Bergman的最小模型(例如，参见Bergman等，American Journal of Physiology，1979，236(6)，667-77，或Bergman等，Journal of Clinical Investigation，1981，68(6)，1456-67)。这一最小模型，是以血糖值、血浆胰岛素浓度以及末梢组织的胰岛素作用点的胰岛素作用量即远端胰岛素作为变量。在此，将时刻t的血糖值记作G(t)、血浆胰岛素浓度记作I(t)、远端胰岛素记作X(t)，用对时间的微分作为左侧的下述微分方程分别表示G(t)、I(t)、X(t)。dG(t)/dt＝-p1(G(t)-Gb)-X(t)G(t)dX(t)/dt＝-p2X(t)+p3(I(t)-Ib)dI(t)/dt＝-n(I(t)-Ib)+γ(G(t)-h)(其中，G(t)＞h)＝-n(I(t)-Ib)+γ(G(t)-h)(其中，G(t)≤h)在此，方程式中各参数为p1非胰岛素依赖性葡萄糖代谢速度Gb血糖值基底值 p2在胰岛素的作用点的胰岛素摄取能力p3相对于胰岛素依赖性葡萄糖代谢的胰岛素消耗率Ib胰岛素浓度基准值n单位时间的胰岛素消耗量γ针对葡萄糖刺激的胰岛素分泌灵敏度h启动胰岛素分泌的血糖值阈值这些参数都是具有个体差异的数值。本来在机体中，有相应于血糖值的刺激而分泌胰岛素的胰脏、相应于胰岛素浓度和血糖值从血液中摄取葡萄糖、或者向血液中释放葡萄糖的肝脏、将胰岛素向末梢组织分配的循环动态系统、接受胰岛素的作用代谢葡萄糖的末梢组织的所谓4个模块相互关连地对血糖值进行控制。另一方面，前记最小模型中，模型的构成要素采用了与上述机体的4个模块没有对应的抽象要素，难以将模拟机体的血糖值变动、胰岛素浓度变动的结果与机体的4个模块联系起来考虑。另外，作为别的血糖值再现方法，有对糖尿病患者血糖值进行预测的方法(例如，参见特开平11-296598号公报)。根据该方法，虽然可以对血糖值进行预测，但无法得知与血糖控制相关的器官的状态。
技术实现思路
鉴于以上情况，本专利技术的目的在于，提供一种可以在肝脏的糖代谢、特别是对于糖尿病的治疗有用的获知该肝脏功能的状态(病态)的模拟系统以及记录该程序的记录介质。本专利技术的模拟系统，具有通过数理模型来表现机体器官的功能的机体模型，使用此机体模型，通过计算机对上述机体器官的功能进行模拟，其特征在于，上述机体模型具有对于肝脏功能相关的预定输入输出、对该肝脏功能进行模拟的肝脏模块，而且所述系统，具有基于向上述肝脏模块的输入值，使用可以实测的肝脏状态变量进行输出值运算的运算手段。本专利技术的记录有机体器官功能模拟系统所用程序的记录介质的特征在于，为采用通过数理模型模拟机体器官的功能，使计算机作为运算手段来动作，其中该运算手段是基于向肝脏模块的输入值，使用可以实测的肝脏状态变量运算其输出值的运算手段，所述肝脏模块是具有与肝脏功能相关的预定输入输出、对该肝脏功能进行模拟的肝脏模块。附图说明图1是表示本专利技术一种实施方式所涉及的系统硬件构成的模块图。图2是表示本专利技术的系统所用的机体模型的一例的整体构成的模块图。图3是表示本专利技术的系统所用的机体模型的一例中胰脏模型的构成框线图。图4是表示本专利技术的系统所用的机体模型的一例中肝脏模型的构成框线图。图5是表示本专利技术的系统所用的机体模型的一例中胰岛素动态模型的构成框线图。图6是表示本专利技术的系统所用的机体模型的一例中末梢组织模型的构成框线图。图7是表示本专利技术的一例中使用葡萄糖吸收速度作为输入的示意图。图8是表示本专利技术的一例中模拟得到的血糖值的示意图。图9是表示本专利技术的一例中模拟得到的血中胰岛素浓度的示意图。图10是表示专利技术的一例中模拟得到的肝糖摄取的示意图。图11是表示专利技术的一例中模拟得到的肝糖释放的示意图。图12是表示对照用的血糖值的示意图。图13是表示对照用的血中胰岛素浓度的示意图。图14是本专利技术中所用的机体模型的一例的整体构成的示意图。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术的模拟系统(以下也简称为系统)的实施方案进行详细说明。图1是表示本专利技术的一个实施方案的相关系统硬件构成的模块图。本实施方案中的系统100是由以主机110、显示器120、输入设备130为主要构成的计算机100a构成的。主机110是以CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盘110d、读取装置110e、输入输出接口110f、通信接口110g、图像输出接口110h为主构成的，CPU110a、ROM110b、RAM110c、硬盘110d、读取装置110e、输入输出接口110f、以及图像输出接口110h通过总线110i可通信地连接。CPU110a可以运行ROM110b存储的计算机程序以及装载到RAM110c中的计算机程序。因此，该CPU110a通过运行后述那样的应用程序140a，来实现后述那样的各个功能模块，赋予计算机100a作为系统100的功能。ROM110b是由掩模型ROM、PROM、EPROM、EEPROM等构成，记录CPu110a运行的计算机程序和其中所用的数据等。RAM110c是由SRAM或DRAM等构成的。RAM110c用于ROM110b和硬盘110d所记录的计算机程序的读取。另外，在运行这些计算机程序时，可以用作为CPU110a的工作区域。硬盘110d中安装有操作系统和应用程序等用于使CPU110a运行的各种计算机程序以及该计算机程序的运行所使用的数据。后述的应用程序140a也安装在该硬盘110d上。读取装置110e由软盘驱动器、CD-ROM驱动器、或DVD-ROM驱动器等构成，可以读取移动型记录介质140上记录的计算机程序或数据。另外，移动型记录介质140中记录有使计算机发挥作为本专利技术的系统的功能的应用程序140a，计算机100a自该移动型记录介质140读取本专利技术所涉及的应用程序140a，该应用程序140a可以安装在硬盘110d上。此外，上述应用程序140a不仅可以通过移动型记录介质140提供，也可以通过电气通信线路(无论有线或无线)由与计算机100a可通信地连接的外部设备通过上述电气通信线路提供。例如，上述应用程序140a也可以记录在Internet服务器计算机的硬盘内，计算机100a访问该服务器计算机，下载该计算机程序，将其安装在硬盘110d上。另外，硬盘110d上安装有例如美国微软公司制造销售的Windows(注册商标)等提供图形用户界面环境的操作系统。在以下的说明中，本实施方案所涉及的应用程序140a是在该操作系统上运行的。输入输出接口110f例如由USB、IEEE1394、RS-232C等串行接口、SCSI、IDE、IEEE1284等并行接口、以及包括D/A转换器、A/D转换器等的模拟接口等构成。输入输出接口110f连接有由键盘和鼠标构成的输入设备130，用户通过使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
机体器官功能的模拟系统，具有通过数理模型表现机体器官的功能的机体模型，采用此机体模型对上述机体器官的功能通过计算机进行模拟，其特征在于，所述机体模型具有，与肝脏功能相关的规定输入和输出，模拟该肝脏功能的肝脏模块，而且所述系统 具有基于对所述肝脏模块的输入值通过采用可以实测的肝脏状态变量计算其输出值的运算手段。

【技术特征摘要】
JP 2005-5-9 2005-1361821.机体器官功能的模拟系统，具有通过数理模型表现机体器官的功能的机体模型，采用此机体模型对上述机体器官的功能通过计算机进行模拟，其特征在于，所述机体模型具有，与肝脏功能相关的规定输入和输出，模拟该肝脏功能的肝脏模块，而且所述系统具有基于对所述肝脏模块的输入值通过采用可以实测的肝脏状态变量计算其输出值的运算手段。2.权利要求1记载的模拟系统，所述机体模型是表现葡萄糖的吸收、蓄积和代谢的功能的。3.权利要求1记载的模拟系统，所述机体模型是表现胰岛素的分泌、运输和作用的功能的。4.权利要求1记载的模拟系统，所述状态变量包括所述肝脏模块内的肝糖摄取和肝糖释放。5.权利要求1～4任一项记载的模拟系统，所述机体模型具有表现胰脏功能的胰脏模块、表现胰岛素动态功能的胰岛素动态模块、以及表现末梢组织功能的末梢组织模块中的任一种。6.权利要求1～4任一项记载的模拟系统，所述机体模型还具有表现胰脏功能的胰脏模块、表现胰岛素动态功能的胰岛素动态模块和表现末梢组织功能的末梢组织模块，所述肝脏模块是以自消化道的葡萄糖、血糖值和自胰脏模块的胰岛素分泌作为输入、以自肝脏...

【专利技术属性】
技术研发人员：高地泰浩，齐藤太计雄，清家圣嘉，中岛弘，
申请(专利权)人：希森美康株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]