动态血糖波动幅度评估参数的自动计算算法研究与应用

摘要

继心脑血管病变、肿瘤之后，糖尿病已成为第三大严重威胁人类健康的慢性疾病，给个人健康和社会经济带来了严重影响，由糖尿病引发的慢性并发症是威胁糖尿病患者生命和健康的主要因素。研究表明，血糖波动是糖尿病慢性并发症发生、发展的潜在独立危险因素。若血糖长期波动过大，会增加患者罹患糖尿病慢性并发症的危险性，因此对糖尿病患者进行血糖波动的监测与控制是减少糖尿病慢性并发症发生的有效手段。为了更好的对血糖波动进行监测与控制，必须要准确地量化评估血糖波动幅度。目前已有许多参数被提出用于血糖波动幅度评估，主要包括:血糖值的平均值(MBG）、标准差(SDBG)、四分位距(IQR)、M值(M-value)、变异系数(％CV)、J系数(J-index)、最大血糖波动幅度(LAGE)、低血糖系数(LBGI)、高血糖系数(HBGI)、血糖风险评估(GRADE)、日均风险值(ADRR）、平均血糖波动幅度(MAGE)、日间血糖平均绝对差(MODD)、连续24小时血糖净作用(CONGAn=24)等，但迄今为止还没有统一公认的最佳指标。随着动态血糖监测技术（CGM)的发展及可靠性的提高，且MAGE在反映血糖波动与氧化应激反应有其独特的优势，而氧化应激反应有可能是导致糖尿病慢性并发症发生的机制，目前该参数已被越来越多的临床工作者认可，被认为可能是反映日内血糖波动的“金标准”。CGM为血糖波动评估带来了大量的血糖数据，然而CGM系统自身却并未提供目前所有血糖波动幅度评估参数的计算功能，当使用CGM数据进行以上评估参数的计算时，工作量将十分巨大，不利于参数的快速获得。尤其是进行MA GE参数计算，因为在临床上一般只能通过人工比较的方式筛选数据进行计算。若同时对多名患者CGM数据进行计算，参数计算的工作量将大大的增加，十分耗费时间。此外，临床研究人员必须要进行MAGE参数计算的相关专业培训方可确保数据筛选的准确性，否则容易导致计算结果存在一定的误差。
　　目前国内外已经针对MAGE参数提出了几种自动计算方法及相关计算软件，但并未获得临床的广泛认可，主要是因为临床上缺乏计算结果准确性的检验标准，并且这些方法都缺乏数学理论的支撑使得计算结果的准确性易受到临床的质疑;同时这些自动计算软件并未囊括其他评估参数不利于多角度综合评估血糖波动情况。因此，为解决所存在的问题，本研究提出了动态血糖波动幅度评估参数的自动计算算法，很好地解决了现有评估参数的自动计算问题。尤其针对MA GE的自动计算，算法在MA GE定义的基础上，结合完善的有效血糖波动判断标准，构建了应用差分进化算法求解的基于非线性整数规划的MAGE计算数学模型。为使算法进一步应用于临床，利用C＃语言在VS2010的编程环境中对算法进行开发，开发了相应的可以在Windows下安装使用的自动计算软件。该自动计算软件实现了现有评估参数的快速计算，同时该软件方便易操作、灵活的界面使得没有经过相关专业培训的人亦可以导入需要分析的CGM数据计算出参数值。
　　为克服MAGE参数计算没有检验标准的难题，本研究通过统计学分析比较分别使用传统人工筛选数据的计算方法和自动计算算法对大量的不同类型的糖尿病患者的CGM临床数据的计算结果以验证自动计算算法的准确性，分析显示自动计算与手动计算结果之间具有高度相关性和一致性，从而验证了自动算法计算MAGE值的准确性。研究算法使血糖波动幅度评估参数值的获取更加简单方便与客观准确，大大地缩短了计算时间，提高了临床的效率，也为临床工作者同时综合利用多个参数评估血糖波动提供了可能，进一步推动血糖波动评估研究的开展。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1．2 糖尿病的分类

1．1．3 糖尿病的主要危害

1．1．4 糖尿病管理的重要方式——血糖监测

1．1．5 血糖波动及波动幅度长期过大的危害

1．2 研究意义与目的

1．3 本文结构

第二章 动态血糖波动幅度评估参数研究现状

2．1．3 MAGE的国内外自动计算算法研究现状

2．2 现有其他血糖波动幅度参数概述及其计算公式

第三章 动态血糖波动幅度评估参数的自动计算算法研究

3．2 MAGE参数计算的数学建模

3．3 对MAGE参数计算的数学模型进行求解

第四章 动态血糖波动幅度评估参数自动计算软件开发

4．1 算法的软件实现流程

4．2 算法在MATLAB编程环境下的初步实现

4．3 算法在VS 2010编程环境实现软件开发

4．3．1 CGM数据导入模块

4．3．2 动态血糖值显示曲线模块

4．3．3 评估参数计算结果显示模块

4．3．4 数据转换模块

4．3．5 结果报告打印模块

第五章 MAGE参数自动计算准确性检验及分析

5．1．1 MAGE参数自动计算值与人工计算值比较分析

5．1．2 本文研究算法MAGE参数自动计算值与其他自动计算方法计算值的比较

5．2 MAGE参数与其他日内评估参数相关性分析

5．3 关于MAGE参数计算方向的讨论

第六章 总结与展望

参考文献

附录

攻读学位期间成果

致谢

声明