[发明专利]生物器官功能模拟系统

说明书

技术领域：

本发明涉及使用计算机模拟生物器官功能、特别是生物器官中的葡萄糖摄取、储存和代谢等功能以及胰岛素分泌、输送和作用等功能的模拟系统。 

背景技术：

生物体内的物质浓度、特别是血糖和血中胰岛素浓度，由于在诊断糖尿病方面具有代表性这一医学上的理由，过去也一直有使用数字模型的记载。在此使用的数字模型比如可以是贝格曼的最小模型(Bergman’s minimalmode1)(如：Bergman et al.，American Joumal of Physiology，vol.236(6)，p.E-667-77(1979)，and Bergman et al.，Journal of Clinical Investigation，vol.68(6)，p.1456-67(1981))。 

这种最小模型以血糖值、血浆胰岛素浓度和末梢组织的胰岛素作用点的胰岛素作用量即远程胰岛素为变量。其中，如果设t时刻的血糖值为G(t)、血浆胰岛素浓度为I(t)、远程胰岛素为X(t)，则G(t)、I(t)、X(t)分别可以用以时间微分为左边的以下微分方程式来表述。 

dG(t)/dt＝-p₁(G(t)-G_b)-X(t)G(t) 

dX(t)/dt＝-p₂X(t)+p₃(I(t)-I_b) 

dI(t)/dt＝-n(I(t)-I_b)+γ(G(t)-h) 

                                 (但是，G(t)＞h) 

＝-n(I(t)-I_b)+γ(G(t)-h) 

(但是，G(t)＜＝h) 

在此，式中各参数为： 

p1：胰岛素非依赖型葡萄糖代谢速度 

Gb：血糖值基底值 

p2：胰岛素作用点上的胰岛素摄取能力 

p3：对于胰岛素依赖型葡萄糖代谢的胰岛素消耗率 

Ib：胰岛素浓度基底值 

n    ：单位时间的胰岛素消耗量 

γ：胰岛素对葡萄糖刺激的分泌敏感度 

h    ：胰岛素分泌开始的血糖阈值 

这些参数均因人而异。 

本来，在生物体内，由因血糖刺激而分泌胰岛素的胰脏、根据胰岛素浓度和血糖值而从血液中摄取葡萄糖或向血液释放葡萄糖的肝脏、将胰岛素分配给末梢组织的循环动态系统和在胰岛素作用下代谢葡萄糖的末梢组织四部分互相关联，控制着血糖值。另一方面，在上述最小模型中，模型的构成要素为抽象的，与上述生物的四部分不对应，因此，生物的血糖值变动和胰岛素浓度变化的模拟结果很难与生物的四部分联系起来。 

作为其他血糖值再现手法，还有预测糖尿病患者血糖值的方法（比如参照专利文献1)。用此方法可以预测血糖值，但是无法了解与控制血糖相关器官的状况。 

于是，本申请人率先提出了能够了解肝脏中的糖代谢尤其是对糖尿病治疗有用的该肝脏功能状况(病情)的模拟系统及其程序(美国专利申请公告No.2006/0277015)。 

本模拟系统具有用数理模型表现生物器官功能的生物模型，用此生物模型通过计算机模拟上述生物器官的功能，上述生物模型具备可对肝脏功能进行一定的输入输出、模拟该肝脏功能的肝脏模块。上述系统还有根据对上述肝脏模块的输入值用可实际测定的肝脏状态变量演算其输出值的演 算单元。 

在此模拟系统中，模拟肝脏功能的肝脏模块输出的输出值是可实际测定的状态变量，因此通过比较模拟结果和实际测定的状态变量可以使表现上述肝脏功能的数理模型中的参数最佳化。其结果，可以建立更能表现肝脏功能的模型，正确模拟该肝脏与病情相关的肝脏功能。 

发明内容：

本发明的范围只由后附权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。 

本发明提供一种生物器官功能模拟系统，包括： 

接受对表现受检者生物应答的时系列实测数据输入的输入部分； 

用输入的时系列实测数据推测该实测数据中未测时刻的上述受检者生物应答，生成表示上述受检者生物应答的时系列参照数据的参照数据生成单元； 

储存具有复数个参数并表示生物器官功能的数理模型的存储单元；