基于群智能的胰島素泵療法優(yōu)化策略研究.pdf

1、糖尿病作為一種常見的內(nèi)分泌疾病，嚴(yán)重困擾了患者的日常生活并危害了患者的健康，長期高血糖會引發(fā)一系列的并發(fā)癥。目前臨床上常用的方法是胰島素強(qiáng)化治療，可以分為每日多次皮下胰島素注射和胰島素持續(xù)皮下注射（胰島素泵）。胰島素持續(xù)皮下注射更接近于人體的生理模式。胰島素泵可以通過調(diào)整胰島素基礎(chǔ)率使血糖保持穩(wěn)定，通過輸入大劑量有效控制餐后引起的高血糖。盡管胰島素泵的應(yīng)用日益廣泛，但關(guān)于胰島素泵基礎(chǔ)量和大劑量輸注模式研究卻很少。臨床中常根據(jù)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和

2、胰島素泵使用手冊的一些公式估算，然而糖尿病人差異很大，不同病人之間的體重差異很大，可以從50千克到100千克不等，不同病人之間對于胰島素的敏感性也不一樣，這些影響因素差異很大，不能為每個病人設(shè)計(jì)一個合理的胰島素基礎(chǔ)輸注率和大劑量，容易引起高血糖或低血糖的產(chǎn)生，危害糖尿病患者的生命。因此對基礎(chǔ)量和大劑量的優(yōu)化極為重要。
　　本文提出了基于改進(jìn)的粒子群算法的優(yōu)化方法，首先提出了一種基于智能權(quán)重機(jī)制的粒子群算法，主要是提出了一個框架，是

3、由任意搜索方法組合而成的，由一個時變的權(quán)重將其結(jié)合在一起，進(jìn)一步提高優(yōu)化的結(jié)果。該方法的核心是如何選取權(quán)重，本文權(quán)重的選取是與優(yōu)化效果成正比的。本文采用非均勻變異算子、微分變異算子和隨機(jī)局部搜索算法三種搜索算法，利用了非均勻變異的局部搜索的優(yōu)點(diǎn)、微分變異算子使粒子保持多樣性的優(yōu)點(diǎn)以及隨機(jī)局部搜索算法平衡局部搜索和全局搜索的能力的優(yōu)點(diǎn)。因此改進(jìn)粒子群算法有著很好的局部搜索和全局搜索的能力。本文對提出的新的粒子群算法進(jìn)行了性能測試，主要在1

4、5個基準(zhǔn)測試函數(shù)上進(jìn)行了詳細(xì)的測試，并與其它四個優(yōu)化算法的測試效果進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明，相對于其它四個優(yōu)化算法，改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法具有很好的收斂速度和搜索精度。其次本文基于改進(jìn)粒子群算法提出了一種自動調(diào)節(jié)胰島素泵基礎(chǔ)輸注率和大劑量的優(yōu)化方法，該方法能夠根據(jù)病人的血糖數(shù)據(jù)計(jì)算并自動調(diào)節(jié)病人的基礎(chǔ)輸注率和大劑量，不需要人為的干預(yù)，并在10個虛擬病人身上進(jìn)行了仿真測試，并且與其它四個優(yōu)化算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明該方法能夠很好地控制病人的血