| Title: | Distributed Assessment of Virtual Insulin-Pump Settings Using SmartCGMS and DMMS.R for Diabetes Treatment |
| Other Titles: | Distribuované vyhodnocení nastavení inzulínové pumpy s využitím SmartCGMS a DMMS.R pro léčbu diabetu |
| Authors: | Úbl, Martin Koutný, Tomáš Della Cioppa, Antonio De Falco, Ivanoe Tarantino, Ernesto Scafuri, Umberto |
| Citation: | ÚBL, M. KOUTNÝ, T. DELLA CIOPPA, A. DE FALCO, I. TARANTINO, E. SCAFURI, U. Distributed Assessment of Virtual Insulin-Pump Settings Using SmartCGMS and DMMS.R for Diabetes Treatment. Sensors, 2022, roč. 22, č. 23, s. 1-17. ISSN: 1424-8220 |
| Issue Date: | 2022 |
| Publisher: | MDPI |
| Document type: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85143794515 http://hdl.handle.net/11025/51662 |
| ISSN: | 1424-8220 |
| Keywords: | diabetes;inzulínová pumpa;regulátor;in silico;smartcgms |
| Keywords in different language: | diabetes;insulin pump;controller;in silico;smartcgms |
| Abstract: | Diabetes je heterogenní skupina onemocnění, která se projevuje zvýšenou hladinou glukózy v krvi. Inzulín snižuje tuto hladinu tím, že umožňuje spotřebu glukózy, a tedy zabraňuje krátkodobé i dlouhodobé poškození orgánů kvůli zvýšené koncentraci glukózy. Pacient s diabetem používá inzulínovou pumpu k dávkování inzulínu. Pumpa používá regulátor k výpočtu a dávkování odpovídající dávky inzulínu, aby zajistila, že se bude glykemie pohybovat v bezpečném rozmezí. Vývoj regulátoru inzulínové pumpy je neustálý proces, jež má za cíl získat plně uzavřenou regulační smyčku. Regulátory vstupující na trh musí být vyhodnoceny, aby byla zajištěna jejich bezpečnost. Navrhujeme metodu založenou na simulátoru diabetického pacienta schváleného organizací FDA. Tato metoda vyhodnocuje kartézský součin individuálních parametrů inzulínové pumpy s jemnou granularitou. Vzhledem k tomu, že jde o výpočetně náročný úkol, simulátor běží v distribuovaném prostředí. Metodou nalezneme bezpečné a potenciálně nebezpečné kombinace nastavení parametrů inzulínové pumpy užitím binomického modelu a rozhodovacích stromů. Výsledkem je nástroj pro ověření bezpečnosti regulátorů. V tomto článku demonstrujeme tento nástroj na algoritmu Low-Glucose Suspend a nástroji OpenAPS. V průměru s ± standardní odchylkou, LGS a OpenAPS vykazovalo 1.7 ± 0.6% a 3.2 ± 1.8% lokálních extrémů (dobrých nastavení inzulínové pumpy) vzhledem ke všem možným prvkům kartézského součinu. Souvislý region kolem nejlepších kombinací (globálního extrému) se rozprostíral v oblasti 4.0 ± 1.1% a 4.1 ± 1.3% prvků kartézského součinu. |
| Abstract in different language: | Diabetes is a heterogeneous group of diseases that share a common trait of elevated blood glucose levels. Insulin lowers this level by promoting glucose utilization, thus avoiding short- and long-term organ damage due to the elevated blood glucose level. A patient with diabetes uses an insulin pump to dose insulin. The pump uses a controller to compute and dose the correct amount of insulin to keep blood glucose levels in a safe range. Insulin-pump controller development is an ongoing process aiming at fully closed-loop control. Controllers entering the market must be evaluated for safety. We propose an evaluation method that exploits an FDA-approved diabetic patient simulator. The method evaluates a Cartesian product of individual insulin-pump parameters with a fine degree of granularity. As this is a computationally intensive task, the simulator executes on a distributed cluster. We identify safe and risky combinations of insulin-pump parameter settings by applying the binomial model and decision tree to this product. As a result, we obtain a tool for insulin-pump settings and controller safety assessment. In this paper, we demonstrate the tool with the Low-Glucose Suspend and OpenAPS controllers. For average ± standard deviation, LGS and OpenAPS exhibited 1.7 ± 0.6% and 3.2 ± 1.8% of local extrema (i.e., good insulin-pump settings) out of all the entire Cartesian products, respectively. A continuous region around the best-discovered settings (i.e., the global extremum) of the insulin-pump settings spread across 4.0 ± 1.1% and 4.1 ± 1.3% of the Cartesian products, respectively. |
| Rights: | © authors |
| Appears in Collections: | Články / Articles (KIV) OBD |
Files in This Item:
| File | Size | Format | |
|---|---|---|---|
| Úbl, Koutný a kol. clanek.pdf | 724,98 kB | Adobe PDF | View/Open |
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11025/51662Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.