Mathematical Modeling of the Blood Glucose Regulation System in Diabetes Mellitus Patients

Abstract

Interest in the mathematical modeling of the carbohydrate metabolism regulation system increases in recent years. This is associated with a «closed loop» insulin pump development (it controls an insulin infusion depending on the blood glucose level). To create an algorithm for the automatic control of insulin (and other hormones) infusion using an insulin pump it is necessary to accurately predict glycaemia level. So, the primary objective of mathematical modeling is to predict the blood glucose level changes, caused by the wide range of external factors. This review discusses the main mathematical models of blood glucose level control physiological system (simplified insulin–glucose system). The two major classes of models — empirical and theoretical — are described in detail. The ideal mathematical model of carbohydrate metabolism regulatory system is absent. However, the success in the field of blood glucose level control modeling and simulating is essential for the further development of diabetes prevention and treatment technologies, and creating an artificial pancreas in particular.

Proceedings of the 5th Workshop for Young Scientists in Computer Science and Software Engineering

“…In the article by Karpel'ev et al (Karpel'ev et al, 2015) the basic mathematical models of the biological control system of plasma glucose concentration are presented.…”

Algorithm for Predicting the Glicemic Profil in Diabetes Under Regular Measurements

“…На сьогоднішньому етапі розвитку суспільства майже в усіх галузях діяльності математичне моделювання практично є невід'ємним компонентом, що їх супроводжує. Сучасні інформаційні технології, які базуються на математичному моделюванні, можуть бути ефективним допоміжним засобом підтримки прийняття рішень також у багатьох сегментах ендокринології на різних етапах процесів діагностики та лікування цукрового діабету [1][2][3][4].…”

“…Сучасний стан проблеми. За всю історію вивчення системи регуляції глікемії з використанням методів математичного моделювання, що почалася з класичної роботи Больє, 1961 [11], накопичено велику кількість публікацій, інформація про які міститься в оглядових працях [1,2,5,12,13].…”

Prediction of basal glycaemia dynamics during treatment with 6-month lipid-lowering therapy in patients at high risk of cardiovascular disease

“…Математическое моделирование широко используется для повышения эффективности первичной и вторичной профилактики СД, а также для разработки и оценки эффек-тивности лекарственных средств и процедур [17]. С целью определения комбинации факторов, способных прогнози-ровать характер изменений базальной гликемии на фоне 24-недельной липидснижающей терапии, в нашем иссле-довании был выполнен многофакторный дискриминант-ный анализ в общей группе пациентов, то есть при исполь-зовании всех режимов снижения ХС ЛПНП.…”