| 研究課題/領域番号 |
17K06493
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
古谷 栄光 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (40219118)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 血糖値制御 / 重症患者 / インスリン感度 / 範囲モデル予測制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，重症患者の血糖値を死亡率や合併症の罹患率を低下できるとされている範囲に維持する厳格な血糖値管理を安全に行う方法の開発を目的として，インスリン感度の予測に基づく血糖値予測法および範囲モデル予測制御を用いた血糖値制御法の検討を行った．得られた結果は以下のとおりである．
1. オンライン同定により得られる過去のインスリン感度の変動から現時刻以降のインスリン感度の予測を行う方法についての昨年度の検討結果に基づいて，過去2時間のインスリン感度の同定結果から線形近似により30分先まで予測したインスリン感度を用いて血糖値を予測する血糖値制御システムを構成し，シミュレーションにより制御性能を確認したところ，変動傾向が変わらない時間帯での制御性能は向上したが，傾向が変化するところでは予測のずれが大きくなるため応答が悪化し，低血糖になる時間率は改善されたものの最低血糖値が悪化する結果となった．事前にインスリン感度の変動傾向を把握することは困難であるので，さらに血糖値低下を回避するためには，予測インスリン感度の低下時にインスリン投与速度の増加を抑制するなどの対応を行う必要がある．
2. 範囲モデル予測制御を用いた血糖値制御法において，インスリン感度のオンライン同定に用いる評価関数についてはモデルと測定値の血糖値変化量の差を評価するものに変更するとともに，制御性能の評価関数については目標範囲から外れた場合のペナルティを範囲の境界との差の二乗に比例する項として改めて重みを調整した．その結果，従来より望ましい血糖値範囲での維持時間率は2%程度悪化したものの，低血糖時間率と最低血糖値を改善できることがわかった．今後目標範囲の設定について検討することでさらに低血糖回避性能を向上することが可能となると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で今年度に行う予定であった重症患者のインスリン感度変動のモデル化に必要な臨床データは，新型コロナウイルス感染症の影響で十分に取得することができなかったため，統計的に有意な結果を得るには至っていない．しかし，インスリン感度の予測値を利用した場合の血糖値制御性能の改善点と問題点が明らかになり，改良のために検討すべき点が明確になった．また，範囲モデル予測制御を用いた血糖値制御法については，インスリン感度のオンライン同定と制御性能の評価関数を変更することで性能を改善できた．
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| 今後の研究の推進方策 |
手術や疾患の種類の影響を考慮したインスリン感度変動モデルを構築するため，臨床データを追加して検討を行う．まず，インスリン感度の変動の大きい時間帯について一般性があるかどうかを明らかにするとともに，手術や疾患の影響があるかどうかを統計的に検討する．また，以上の結果を考慮に入れて，インスリン感度変動のモデルを構築し，臨床データに基づいて検証および修正を行う．
また，範囲モデル予測制御を用いた血糖値制御法のさらなる改良を行う．まず，インスリン感度の予測に基づく血糖値制御法についてより低血糖を回避できる方法を検討する．また，目標範囲を変化させた場合の制御性能への影響を調査し，適切な目標範囲について検討する．そのうえで，臨床応用時に要求される性能を考慮に入れて，臨床応用への課題を明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究では，重症患者のインスリン感度の経時的変動を明らかにし，モデル化を行うことを一つの目的としており，統計的に信頼性の高い結果を得るために，追加の臨床データ取得と解析を行う予定であったが，新型コロナウイルス感染症の影響でデータが十分に取得できず，解析も十分に行えなかった．次年度には不足しているデータ取得を行い，解析を行う．
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