Inclusión de bioseñales como funciones de peso en un sistema de control retroalimentado para manejo de glucemia en Diabetes Mellitus Tipo 1

Abstract

"En esta tesis, se aborda el diseño de controladores de glucosa para su aplicación en la terapia llamada páncreas endocrino artificial en Diabetes Mellitus Tipo 1. La aportación principal es el diseño de controladores que permitan calcular la cantidad y la forma en la que la insulina deba ser suministrada a una persona con Diabetes Mellitus Tipo 1 para que se suministro exógeno sea millar al patrón de secreción de insulina de una persona sana. El principal objetivo de los controladores de glucosa propuestos es evitar tanto escenarios de hipoglucemia como hiperglucemia, así como manejo de la glucemia durante escenarios de ejercicio. Con la finalidad de diseñar esquemas de control que manejaran los escenarios anteriores, se propone la inclusión de información sobre de las relaciones entre glucosa y la insulina, lactato y adrenalina; bioseñales relacionadas con los escenarios de hiperglucemia, ejercicio e hipoglucemia, respectivamente. Dicha información es incluida en forma de funciones de peso en el sistema retroalimentado de control. Los controladores de glucosa fueron diseñados haciendo uso de la teoría de coontrol robusto H∞ y probados mediante simulaciones numéricas sobre un modelo matemático del metabolismo de glucosa en una persona con Diabetes Mellitus Tipo 1. Las simulaciones numéricas que se realizaron permiten sugerir que los controladores de glucosa que se proponen en esta tesis mejorarían el manejo de la glucemia en personas con Diabetes Mellitus Tipo 1 ya que el suministro exógeno sería una mejor aproximación a la liberación pancreática de insulina de una persona sana. Lo anterior con el uso de una bomba de insulina capaz de suministrar la cantidad y la forma que indican los controladores, así como un sistema de medición de glucosa adecuado."

"In this thesis, the design of feedback-based glucose controllers for artificial endocrine pancreas therapy in Type 1 Diabetes Mellitus is addressed. The main contribution of the proposed controllers is to compute the amount and pattern of exogenous insulin release to accurately reproduce the pancreatic pattern of a healthy person. The aim of the controllers is to avoid hyper-hypoglycemic and exercise scenarios. In order to achieve this objective, metabolic information was added into the feedback control. Three weighting functions were identified which contain information about the relationship between glucose and insulin, lactate and epinephrine, all of them being biosignals involved in hyperglycemic, exercise and hypoglycemic scenarios, respectively. The glucose controllers were synthetized via robust H∞ control theory and implemented via numerical simulations in a mathematical model describing the glucose metabolism in a Type 1 Diabetes Mellitus patient. The numerical simulations suggest that the controllers enhance the glucose management in Type 1 Diabetes Mellitus, because the exogenous release which they reproduce could be closer to the pancreatic insulin release of a healthy person. Such enhancement can be effective if we have an insulin pump able to release the insulin amount and pattern required and a suitable monitoring glucose system."