Towards Defence In Depth In Diabetes Glucose Self-Management
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Personer med insulinbehandlad diabetes saknar, eller har kraftigt försämrad, kroppsegen förmåga att reglera blodsockernivån genom utsöndring av hormonet insulin, och måste därför ta flera injektioner insulin dagligen. De flesta injektioner tas i samband med måltid, och individen bestämmer normalt sina måltidsdoser utifrån aktuell blodsocker- och hälsostatus i kombination med ackumulerad självkännedom om hur måltider, insulin och andra faktorer kan förväntas påverka blodsockernivån. Terapin diskuteras och utvärderas i samråd med läkare och diabetessjuksköterska vid periodiska behandlingstillfällen, men däremellan måste patienten själv besluta om lämpliga doser. Många patienter har svårt att bestämma korrekt insulindos, och tar därför ofta både för lite och för mycket insulin med variende risker som följd.
I denna avhandling presenteras metoder som på olika sätt kan ingå i utformningen av egenvården av insulinbehandlad diabetes utifrån ett djupförsvarsperspektiv. Djupförsvar innebär att flera olika skyddsmekanismer arbetar tillsammans för att förebygga potentiellt farliga händelser, och kan bestå av tekniska lösningar, men även omfatta exempelvis riktlinjer, normer och rekommendationer. I detta sammanhang handlar det om att förbättra blodsockerkontrollen och reducera risken för de kort- och långsiktiga komplikationer som kan uppkomma till följd av avvikande blodsockervärden. Sådana skyddssystem kan exempelvis vara en rådgivningsfunktion avseende insulindosering i en insulinpump eller varningsfunktion för låga och höga blodsockervärden i en kontinuerlig glukossensor. Underlag till avhandlingsarbetet har utgjorts av datamaterial från två studier där bl.a. blodsockermätningar, insulindoser och information om måltidsintag har insamlats från patienter med insulinberoende diabetes.
För att kunna bestämma väl avvägda insulindoser krävs kunskap och förståelse för hur olika insulintyper påverkar blodsockret. Dessa effekter skiljer sig åt mellan olika insulinpreparat, men även mellan olika individer. Skillnaderna avser både magnituden på den totala blodsockersänkande effekten och hur snabbt och hur länge denna effekt verkar efter en dosering. En metod för att skatta modeller som beskriver dessa effekter på individbasis för snabbverkande insulin har utabarbetats. Resultaten visar att insulinet verkar under längre tid än vad som normalt brukar antas. Ett annat intressant resultat bekräftar en tidigare studie där man med en annan metod visat att insulinets förmåga att sänka blodsockret varierar beroende på blod-sockernivån. En hög blodsockernivå sänker insulinets effekt, medan ett lågt blodsocker istället ökar densamma.
Nattliga blodsockerfall är ett särskilt svårt och återkommande problem för många individer med insulinbehandlad diabetes. Med hjälp av insulinmodellerna kan sannolikheten för att hamna i låga blodsockervärden (hypoglykemi) förutses. Insulinpumpar finns i dag som kan stänga av insulintillförseln vid förväntad hypoglykemi. Simulering på insamlat data av denna avstängningsfunktion tillsammans med insulinmodellen visar att många av dessa hypoglykemier kan upptäckas och avvärjas i förväg. Andelen falsklarm var tillfredställande låg. Ett alternativt förfarande är att varna användaren redan inför sänggående. Även detta scenario simulerades med goda resultat.
Liksom effekten av insulin är nödvändig att förstå, är kunskap om den glukoshöjande effekten av olika måltider essentiell för att kunna välja rätt måltidsdos och undvika höga blodsockervärden efter måltid, dvs. i den postprandiala fasen. Med hjälp av det insamlade datamaterialet kunde modeller av denna effekt bestämmas för ett antal olika rätter. Utvärderingen visar att modellerna kan reproducera det postprandiala blodsockret med acceptabel noggrannhet. Modellerna användes därefter för att utvärdera kliniska riktlinjer avseende postprandialt {blod-socker}. Slutsatsen var att riktlinjerna kan vara för snäva för vissa patienter och måltider. För att ytterligare stärka möjligheten att förutse blodsockernivån utarbetades en metod för att låta flera olika specialiserade prediktiva modeller samverka. Test av metoden på både simulerade och verkliga dataserier visade att robustheten i den prediktiva förmågan ökade. Slutligen addresserades problematiken med fördröjning av mätvärdet i en kontinuerlig glukossensor i förhållande till kapillära blod-sockermätningar, och med hjälp av en skattningsalgoritm kunde tidsfördröjningen reduceras.
Personer med insulinbehandlad diabetes saknar, eller har kraftigt försämrad, kroppsegen förmåga att reglera blodsockernivån genom utsöndring av hormonet insulin, och måste därför ta flera injektioner insulin dagligen. De flesta injektioner tas i samband med måltid, och individen bestämmer normalt sina måltidsdoser utifrån aktuell blodsocker- och hälsostatus i kombination med ackumulerad självkännedom om hur måltider, insulin och andra faktorer kan förväntas påverka blodsockernivån. Terapin diskuteras och utvärderas i samråd med läkare och diabetessjuksköterska vid periodiska behandlingstillfällen, men däremellan måste patienten själv besluta om lämpliga doser. Många patienter har svårt att bestämma korrekt insulindos, och tar därför ofta både för lite och för mycket insulin med variende risker som följd.
I denna avhandling presenteras metoder som på olika sätt kan ingå i utformningen av egenvården av insulinbehandlad diabetes utifrån ett djupförsvarsperspektiv. Djupförsvar innebär att flera olika skyddsmekanismer arbetar tillsammans för att förebygga potentiellt farliga händelser, och kan bestå av tekniska lösningar, men även omfatta exempelvis riktlinjer, normer och rekommendationer. I detta sammanhang handlar det om att förbättra blodsockerkontrollen och reducera risken för de kort- och långsiktiga komplikationer som kan uppkomma till följd av avvikande blodsockervärden. Sådana skyddssystem kan exempelvis vara en rådgivningsfunktion avseende insulindosering i en insulinpump eller varningsfunktion för låga och höga blodsockervärden i en kontinuerlig glukossensor. Underlag till avhandlingsarbetet har utgjorts av datamaterial från två studier där bl.a. blodsockermätningar, insulindoser och information om måltidsintag har insamlats från patienter med insulinberoende diabetes.
För att kunna bestämma väl avvägda insulindoser krävs kunskap och förståelse för hur olika insulintyper påverkar blodsockret. Dessa effekter skiljer sig åt mellan olika insulinpreparat, men även mellan olika individer. Skillnaderna avser både magnituden på den totala blodsockersänkande effekten och hur snabbt och hur länge denna effekt verkar efter en dosering. En metod för att skatta modeller som beskriver dessa effekter på individbasis för snabbverkande insulin har utabarbetats. Resultaten visar att insulinet verkar under längre tid än vad som normalt brukar antas. Ett annat intressant resultat bekräftar en tidigare studie där man med en annan metod visat att insulinets förmåga att sänka blodsockret varierar beroende på blod-sockernivån. En hög blodsockernivå sänker insulinets effekt, medan ett lågt blodsocker istället ökar densamma.
Nattliga blodsockerfall är ett särskilt svårt och återkommande problem för många individer med insulinbehandlad diabetes. Med hjälp av insulinmodellerna kan sannolikheten för att hamna i låga blodsockervärden (hypoglykemi) förutses. Insulinpumpar finns i dag som kan stänga av insulintillförseln vid förväntad hypoglykemi. Simulering på insamlat data av denna avstängningsfunktion tillsammans med insulinmodellen visar att många av dessa hypoglykemier kan upptäckas och avvärjas i förväg. Andelen falsklarm var tillfredställande låg. Ett alternativt förfarande är att varna användaren redan inför sänggående. Även detta scenario simulerades med goda resultat.
Liksom effekten av insulin är nödvändig att förstå, är kunskap om den glukoshöjande effekten av olika måltider essentiell för att kunna välja rätt måltidsdos och undvika höga blodsockervärden efter måltid, dvs. i den postprandiala fasen. Med hjälp av det insamlade datamaterialet kunde modeller av denna effekt bestämmas för ett antal olika rätter. Utvärderingen visar att modellerna kan reproducera det postprandiala blodsockret med acceptabel noggrannhet. Modellerna användes därefter för att utvärdera kliniska riktlinjer avseende postprandialt {blod-socker}. Slutsatsen var att riktlinjerna kan vara för snäva för vissa patienter och måltider. För att ytterligare stärka möjligheten att förutse blodsockernivån utarbetades en metod för att låta flera olika specialiserade prediktiva modeller samverka. Test av metoden på både simulerade och verkliga dataserier visade att robustheten i den prediktiva förmågan ökade. Slutligen addresserades problematiken med fördröjning av mätvärdet i en kontinuerlig glukossensor i förhållande till kapillära blod-sockermätningar, och med hjälp av en skattningsalgoritm kunde tidsfördröjningen reduceras.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2015
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
PhD Thesis TFRT-1111
Fulltext
- Available as PDF - 10 MB
- Download statistics
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, Lund University
Ämne
- Medical Engineering
- Control Engineering
Nyckelord
- Diabetes
- model
- insulin action
- postprandial glucose
Status
Published
Projekt
- LCCC
- DIAdvisor
Forskningsgrupp
- LCCC
Handledare
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 0280-5316
- ISSN: 0280-5316
- ISBN: 978-91-7623-575-1
- ISBN: 978-91-7623-576-8
Försvarsdatum
11 december 2015
Försvarstid
10:15
Försvarsplats
Lecture hall B, building M, Ole Römers väg 1, Lund University, Faculty of Engineering LTH, LUnd
Opponent
- Roman Hovorka (Dr)