Моделирование регулирования глюкозы в крови..

1. Необходимость инсулина в организме В современном обществе достаточно широко встречается такое заболевание, как сахарный диабет. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, в мире сахарным диабетом страдает от 3% до 10% населения. Протекание заболевания может быть осложнено поражениями сердечно-сосудистой системы, которые классифицируют как микроваскулярные (диабетическая нефропатия, потеря зрения, ампутации конечностей, центральная автономная и периферическая нейропатия) и макроваскулярные (инфаркт миокарда, инсульт, периферический атеросклероз) [1]. Среди социально значимых заболеваний заболевание сахарным диабетом занимает лидирующую позицию. Большая частота сердечно-сосудистых осложнений связана с особенностями нарушения обмена веществ в организме при данной патологии. При заболевании на сахарный диабет наблюдаются серьезные нарушения липидного и белкового обмена. При патологии липидного обмена наблюдаются изменения атерогенных свойств плазмы крови, то есть повышением уровня липопротеидов низкой и очень низкой плотности и триацилглицеридов и снижением содержания липопротеидов высокой плотности, что приводит к быстрому прогрессированию атеросклероза и развитию его осложнений [3]. Основными и наиболее выраженными признаками (симптомами) при высоком содержании сахара в крови являются: • Сухость во рту, жажда, учащение мочеиспускания (в том числе в ночное время) и увеличение количества выделяемой мочи. Проявление таких признаков может быть связано со следующим механизмом. При нормальном содержании сахара в крови, в моче он не появляется. В процессе нормальной работы в организме очень экономно используется так называемое «биологическое топливо» - глюкоза. В этом механизме большую роль играет работа почек. Дело в том, что почки являются важным регулятором постоянства внутренней среды организма: они удерживают в крови нужные вещества, выводят ненужные, а также избавляют организм от накопившихся излишков различных веществ. При накоплении сахара в крови выше нормы, почки начинают его выводить с мочой. Но в этом случае нормализация сахара в крови у больного диабетом не может быть обеспечена лишь этим механизмом. Уровень сахара (глюкозы) крови, при котором начинается его поступление в мочу, носит название «почечного порога глюкозы». Преимущественно почечный порог лежит в пределах концентрации от 8 до 10 ммоль/л. Исходя их этого, становится понятным факт, что в норме не должно быть сахара в моче, поскольку максимальное значение сахара крови не превышает 7,8 ммоль/л. Конечно, могут быть индивидуальные отклонения почечного порога, обусловленные возрастными изменениями, сопутствующими заболеваниями почек и другими причинами. Иногда больные удивлены такой ситуацией, когда в крови сахар нормальный, а в моче его много. На самом деле, ничего удивительного здесь нет. Объясняется это тем, что моча была собрана за большой промежуток времени (например, за сутки), когда сахар крови мог быть высоким. Соответственно, он появлялся в моче, но в данный момент времени (например, утром натощак), уровень сахара в крови нормальный. Поскольку для выведения сахара с мочой требуется большое количество жидкости, организм берет ее из своих клеток - начинается обезвоживание организма. Отсюда понятно возникновение и сухости во рту, и сухости кожи, и жажды. Таким образом, человек выделяет много мочи не потому, что много пьет, а наоборот, много пьет, потому что теряет много мочи. Отсюда можно сделать практический вывод: при высоком сахаре обязательно надо много пить, чтобы предотвратить обезвоживание организма. • Слабость, вялость, утомляемость, сниженная работоспособность. Появлении этих признаков, при знании механизма действия инсулина, достаточно легко объяснимо. При условии, что обнаружено много сахара в крови, можем сказать, что в достаточном количестве внутрь клеток он непопадает и образование энергии, которая очень необходимая для нормальной работы нашего организма, не происходит. • Наблюдается снижение массы тела и появляется повышенный аппетит. В связи с тем, что при недостатке инсулина энергия из сахара крови не образуется, организм начинает искать другие источники ее получения, не требующие участия инсулина. Одним из таких источников является запас жира, поэтому человек начинает худеть и у него возникает постоянное чувство голода. Также к снижению веса приводит и потеря жидкости. • Плохое заживление повреждений кожи (ранок, царапин), возникновение фурункулов. Протекание в организме процессов связано со снижением иммунитета, высоким уровнем сахара крови, снижению сопротивляемости организма к инфекции. • Зуд кожи или слизистых оболочек. Не всегда перечисленные признаки встречаются все вместе; больной может отмечать всего один или два из них.

Введение 3 1. Необходимость инсулина в организме 5 2. Биомедицинское обоснование моделирования 13 3. Концептуальная модель регулирования уровня глюкозы в крови 20 4. Математическая постановка задачи 21 5. Решение задачи 22 6. Исследование решения задач 23 Заключение 26 Список использованной литературы 27

1. Бернштейн Н. А. Физиология движений и активность. - М.: Наука, 2007. - С. 373 - 392. 2. Гладков А.В., Черепанов Е.А. Клиническая биомеханика в диагностике патологии позвоночника. Хирургия позвоночника/ 2004. - С. 103—109) 3. Гоменюк С.М., Емельянов А.О., Карпенко А.П., Чернецов С.А. Методы прогнозирования оптимальных доз инсулина для больных сахарным диабетом I типа. Обзор // Наука и образование: электронное научно- техническое издание, www.technomag.edu.ru, апрель, 2009. 4. Гоменюк С.М., Емельянов А.О., Карпенко А.П., Чернецов С.А. Обзор методов и систем прогнозирования оптимальных доз инсулина для больных сахарным диабетом I типа // Информационные технологии. 2010, №3, с.46-57. 5. Донской Д. Д., Дмитриев С. В. Психосемантические механизмы управления двигательными действиями человека // Теория и практика физ. культуры. 2009, № 9. - С. 2-6. 6. Заенцев И.В. Нейронные сети: основные модели. – Воронеж, 2009. – 65 с. 7. Кисляков Ю. Я., Кислякова Л. П. Математическое моделирование динамики транспорта О2 в эритроцитах и плазме крови в капилляре // Научное приборостроение, 2008, том 10. - № 1. - С. 44–51 8. Клиническая биомеханнка /Под ред. В. И. Филатова. – Л.: Медицина, 2010. - 200 с. 9. Круглов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика / В.В. Круглов, В.В. Борисов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 382 с. 10. Сироткина И.Е. Биомеханика между наукой и искусством // Вопросы истории естествознания и техники. 2011. - №1. С. 46-70. 11. Угнивенко В. И., Никитин С. Е. Применение оптической компьютерной топографии для повышения эффективности назначения протезно-ортопедических изделий. Вестник гильдии протезистов-ортопедов, 2010. - № 5. - C.35-39. 12. Chernetsov S.A., Emelyanov A.O., Karpenko A,P. Research of Neural Network-Based Blood Glucose Level Forecasting Systems for Insulin-Dependant Diabetes Patients // The 6th international workshop on Wearable Micro and Nanosystems for Personalised Health (in print).