胰島素抵抗評價輔助系統、胰島素抵抗評價輔助方法及其電腦程式的製作方法

2023-10-10 17:31:04

專利名稱：胰島素抵抗評價輔助系統、胰島素抵抗評價輔助方法及其電腦程式的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種幫助評價受檢者胰島素抵抗的系統、方法及使計算機作為胰島素 抵抗評價輔助系統發揮作用的電腦程式。
背景技術：
目前認為，胰島素抵抗是糖尿病的病症之一，又是代謝綜合症發生的重要原因。過 去評價胰島素抵抗使用的是葡萄糖鉗夾試驗。此葡萄糖鉗夾試驗要用人工胰臟在受檢者靜 脈注射胰島素，調節葡萄糖的注入速度，使血糖值保持在一定水平，是一種對受檢者侵襲度 高，受檢者負擔重的檢查方法。專利文獻1中公開了一種診斷輔助系統，其輸入值中包含「空腹時胰島素值」、「餐 後2小時血糖值」、「H0MA-IR」和「胰島素OGTT頂值」，分別就這些輸入值實施末梢胰島素抵 抗判斷處理，即將其與預先給予的判斷標準值進行比較，求出分值，以此分析患糖尿病和代 謝綜合症的疾病風險。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 專利公開2006-304833號公報。

發明內容
發明要解決的課題1.然而，專利文獻1中記述的診斷輔助系統需要以口服葡萄糖耐量試驗(0GTT Oral Glucose Tolerance Test)的檢查結果作為輸入信息。在OGTT中，口服葡萄糖，過一 定時間後採血數次，測定血糖值和血中胰島素濃度，與葡萄糖鉗夾法相比，雖然給受檢者造 成的負擔小，但試驗時間需要數小時。有鑑於此，本發明的主要目的是提供一種能夠解決上述問題的胰島素抵抗評價輔 助系統、胰島素抵抗評價輔助方法及其電腦程式。解決課題的辦法為解決上述課題，本發明內容之一的胰島素抵抗評價輔助系統是一種幫助評價受 檢者胰島素抵抗的胰島素抵抗評價輔助系統，它具有接受從受檢者測得的血中葡萄糖濃 度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息的輸入的輸入系統及根據上述輸入系統所接 受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度相關信息推測受檢者葡萄糖攝入 速度的推測系統。在本發明內容中，上述推測系統最好具有根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度 的相關信息推測與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值的第一推測系統和根據上述第一推 測系統推測出的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值和血中葡萄糖濃度推測葡萄糖攝入 速度的第二推測系統。
在這種情況下，最好上述第一推測系統具有根據血中游離脂肪酸濃度的相關信息 推測脂肪酸醯基輔酶A複合物濃度的第三推測系統及根據血中胰島素濃度和上述第一推 測系統推測的脂肪酸醯基-輔酶A複合物濃度推測與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值的 第四推測系統。在這種情況下，最好上述推測系統還具有根據上述第二推測系統推測的葡萄糖攝 入速度推測細胞內丙酮酸濃度的第五推測系統、根據上述第三推測系統推測的脂肪酸醯 基-輔酶A複合物濃度和上述第五推測系統推測的丙酮酸濃度推測細胞內乙醯輔酶濃度的 第六推測系統、以及根據上述第六推測系統推測的乙醯輔酶濃度調整從脂肪酸醯基-輔酶 A複合物生成乙醯輔酶的生成速度的調整系統；上述第六推測系統可以根據上述調整系統 調整後的乙醯輔酶生成速度，再次推測乙醯輔酶的濃度。在上述發明內容中，最好所述輸入系統還可以接受受檢者肌肉量相關信息的輸 入，所述第二推測系統根據上述第一推測系統推測的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值 和血中葡萄糖濃度，推測受檢者每單位肌肉量的葡萄糖攝入速度，所述推測系統根據上述 第二推測系統推測的受檢者每單位肌肉量的葡萄糖攝入速度和上述輸入系統接受輸入的 受檢者肌肉量信息，推測受檢者每單位體重的葡萄糖攝入速度。在上述發明內容中，最好所述推測系統反覆進行如下處理在與生物體內的葡萄 糖向丙酮酸的轉化相關的數種物質的生成反應中，根據生成反應前各物質的濃度獲取各物 質每一定時間的生成量，並分別使各物質的上述生成量反映在上述生成反應前的物質濃度 中，以此獲取上述一定時間後的各物質濃度，根據獲取的各物質濃度，推測葡萄糖攝入速度。在這種情況下，最好上述推測系統判斷葡萄糖攝入速度是否達到恆常狀態，在判 斷葡萄糖攝入速度達到恆常狀態之前反覆進行獲取上述各物質濃度的處理。在上述發明內容中，最好上述輸入系統可接受所輸入的受檢者空腹時血中葡萄糖 濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，上述推測系統包括第一葡萄糖攝入速度 推測系統以及第二葡萄糖攝入速度推測系統，其中第一葡萄糖攝入速度推測系統根據上述 輸入系統接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，獲取空 腹時各物質濃度，並根據獲取的各物質濃度推測空腹時葡萄糖攝入速度，上述第二葡萄糖 攝入速度推測系統根據上述第一葡萄糖攝入速度推測系統獲取的空腹時各物質濃度，獲取 在胰島素濃度為一定值時的各物質濃度，根據獲取的各物質濃度推測胰島素濃度為一定值 時的葡萄糖攝入速度。在上述發明內容中，最好其構成中還包括還包括輸出上述推測系統推測的葡萄糖 攝入速度的輸出系統，或者是還包括具有根據上述推測系統推測的葡萄糖攝入速度的相關 信息推測受檢者胰島素抵抗的胰島素抵抗推測系統和輸出上述胰島素抵抗推測系統的推 測結果的輸出系統。本發明之一的胰島素抵抗評價輔助方法是一種通過具有輸入設備的計算機輔助 對受檢者胰島素抵抗評價的胰島素抵抗評價輔助方法，其具有以下步驟通過上述輸入設 備接受測定受檢者而獲得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息的 輸入；根據上述輸入設備接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相 關信息，通過上述計算機推測受檢者的葡萄糖攝入速度。
在此情況下，最好推測上述受檢者的葡萄糖攝入速度的步驟包括以下二個步驟 根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，通過上述演算部件推測與葡萄糖轉運 蛋白表達量相應的數值；根據推測的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值和血中葡萄糖濃 度，通過上述計算機推測葡萄糖攝入速度。本發明之一的電腦程式使具備輸入設備的計算機執行以下步驟通過上述輸入 設備接受測定受檢者而獲得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息 的輸入；根據通過上述輸入設備接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃 度以及受檢者的血中葡萄糖濃度，推測受檢者的葡萄糖攝入速度。在此情況下，最好在上述推測受檢者葡萄糖攝入速度的步驟中，使上述計算機執 行以下二個步驟根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，推測與葡萄糖轉運 蛋白表達量相應的數值；根據推測的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值和血中葡萄糖濃 度，推測葡萄糖攝入速度。發明效果本發明涉及的胰島素抵抗評價輔助系統、胰島素抵抗評價輔助方法及電腦程式 與過去相比，可以減少在推測有關胰島素抵抗相關的生物信息時受檢者所必須承擔的負 荷。


圖1為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的結構框圖；圖2為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的功能性結構的示意圖；圖3為在實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統中假設的物質反應流程示 意圖；圖4為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助程序的處理流程圖；圖5為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的輸入界面的一例示圖；圖6為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的第一葡萄糖攝入速度推測 處理的步驟流程圖；圖7為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的第二葡萄糖攝入速度推測 處理的步驟流程圖；圖8為實施方式一涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的輸出界面的一例示圖；圖9為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的結構框圖；圖10為在實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統中假設的物質反應流程示 意圖；圖11為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助程序的處理流程圖；圖12為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的輸入界面的一例示圖；圖13為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的第一葡萄糖攝入速度推測 處理的步驟流程圖；圖14為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的第二葡萄糖攝入速度推測 處理的步驟流程圖；圖15為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統評價實驗中的模擬結果顯示界面的示圖；圖16為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統評價實驗中的血中葡萄糖濃 度的模擬結果圖；圖17為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統評價實驗中的血中胰島素濃 度的模擬結果圖；圖18為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統評價實驗中的血中脂肪酸濃 度的模擬結果圖；圖19為實施方式二涉及的胰島素抵抗評價輔助系統評價實驗中的葡萄糖攝入速 度的模擬結果圖；圖20為文獻中的實測值和模擬結果的比較結果的示圖。
具體實施例方式下面參照

本發明的優選實施方式。(實施方式一)本實施方式涉及一種胰島素抵抗評價輔助系統，該系統先接受測定受檢者而獲得 的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度、游離脂肪酸濃度的相關信息以及骨骼肌單位時間的耗氧 量和二氧化碳生成量的輸入，再根據所輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度、游離脂肪酸濃 度的相關信息以及骨骼肌單位時間的耗氧量、骨骼肌單位時間的二氧化碳生成量，推測受 檢者的葡萄糖攝入速度，根據推測的葡萄糖攝入速度對受檢者的胰島素抵抗進行推測，並 輸出推測結果。[胰島素抵抗評價輔助系統的結構]圖1為本實施方式涉及的胰島素抵抗評價輔助系統的結構框圖。本實施方式涉 及的胰島素抵抗評價輔助系統1通過計算機Ia來實施。如圖1所示，計算機Ia包括主機 11、圖像顯示器12、輸入設備13。主機11包括CPUlla、ROMllb, RAMllc、硬碟lid、讀取裝 置lie、輸出輸入接口 Ilf及圖像輸出接口 llg，CPUlla、ROMllb、RAMllc、硬碟lid、讀取裝 置lie、輸出輸入接口 Ilf及圖像輸出接口 Ilg由總線Ili連接。CPUlla可執行下載到RAMllc的電腦程式。計算機Ia通過該CPUlla執行後述 胰島素抵抗評價輔助程序Ha來實現其作為胰島素抵抗評價輔助系統1的功能。ROMllb由掩膜ROM、PROM、EPROM或EEPROM等構成，用於存儲供CPUlla執行的計 算機程序及其所需數據等。RAMllc由SRAM或DRAM等構成，用於讀取存儲在硬碟Ild的胰島素抵抗評價輔助 程序14a。還可以作為CPUlla執行電腦程式時的工作空間。硬碟Ild裝有作業系統和應用程式等供CPUlla執行的各種電腦程式以及執行 該電腦程式所需的數據。後述胰島素抵抗評價輔助程序Ha也裝在這個硬碟Ild中。讀取裝置lie由軟碟機、⑶-ROM驅動器或DVD-ROM驅動器等構成，可讀取存儲於移 動型存儲介質14的電腦程式或數據。移動型存儲介質14存儲有使計算機實現胰島素抵 抗評價輔助系統功能的胰島素抵抗評價輔助程序14a，計算機Ia可從該移動型存儲介質14 讀取胰島素抵抗評價輔助程序14a，將該胰島素抵抗評價輔助程序1 裝入硬碟lid。上述胰島素抵抗評價輔助程序1 不僅可由移動型存儲介質14提供，也可以通過電子通信線路由通過該電子通信線路(不論有線、無線)連接的、可與計算機Ia通信的外 部機器提供。比如，上述胰島素抵抗評價輔助程序Ha存儲於網絡伺服器的電腦硬碟中，計 算機Ia可訪問此伺服器，下載該程序，裝入硬碟lid。硬碟Ild比如裝有美國微軟公司產銷的windows (註冊商標)等多任務處理操作 系統。在以下說明中，本實施方式的胰島素抵抗評價輔助程序Ha在該作業系統上運行。另 外，關於胰島素抵抗評價輔助程序14a的結構，待後詳述。輸出輸入接口 Ilf由比如USB、IEEE1394或RS-232C等串行接口、SCSI、IDE或 IEEE1284等並行接口和由D/A轉換器、A/D轉換器等組成的模擬接口構成。輸出輸入接口 Ilf連接由鍵盤和滑鼠構成的輸入設備13，用戶可以用輸入設備13向計算機Ia輸入數據。圖像輸出接口 Ilg與由IXD或CRT等構成的圖像顯示器12連接，將與從CPUlIa 接收的圖像數據相應的映象信號輸出到圖像顯示器12。圖像顯示器12按照輸入的映像信 號顯示圖像(畫面)。[胰島素抵抗評價輔助系統的功能性結構]下面，進一步詳細說明胰島素抵抗評價輔助程序14a。圖2為通過胰島素抵抗評 價輔助程序Ha所實現的胰島素抵抗評價輔助系統的功能性結構的示意圖，圖3為在該胰 島素抵抗評價輔助系統中假設物質的反應流程示意圖。胰島素抵抗評價輔助程序14a以受 檢者的體重、骨骼肌的單位時間耗氧量、二氧化碳生成量、骨骼肌率、空腹時的血中葡萄糖 濃度、血漿胰島素濃度及血中游離脂肪酸濃度的各生物信息為輸入信息，以受檢者的末梢 組織(骨骼肌)的攝糖速度(攝糖率)的推測值為輸出信息。此胰島素抵抗評價輔助程序 Ha將與身體攝糖相關的生物器官(功能)按功能劃分，並包含假設性地再現各功能的四個 模塊21 24。各模塊21 M含有數個參數，用以演算與葡萄糖攝入相關的物質的生成反 應的速度。胰島素抵抗評價輔助程序Ha從上述反應速度算出與葡萄糖攝入相關的物質的 生成速度(每一定時間的生成量)，再算出反映上述演算求出的一定時間後生成量的一定 時間後的物質濃度。下面就各模塊的詳細構成進行說明，不過，在說明前，先就各模塊中的演算基 礎——一般代謝反應速度的概念進行說明。在生物器官中一般不可逆的酶反應如下式所 示X+Y+Ei — V+W+E," (1)在此，X、Y表示代謝的底物濃度，V、W表示生成的底物濃度，EpE2表示ATP、ADP或 ADP、ATP 及 / 或 NADH、NAD 或 NAD、NADH0式(1)所表示的酶反應也可以如下式(2)所示。[化1]
權利要求
1.一種幫助評價受檢者胰島素抵抗的胰島素抵抗評價輔助系統，包括輸入系統，接受從受檢者測得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相 關信息的輸入，推測系統，根據所述輸入系統所接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪 酸濃度的相關信息，推測受檢者葡萄糖攝入速度。
2.根據權利要求1所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於 所述推測系統具有第一推測系統，根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息推測與葡萄糖轉運 蛋白表達量相應的數值；第二推測系統，根據血中葡萄糖濃度和所述第一推測系統推測出的與葡萄糖轉運蛋白 表達量相應的數值推測葡萄糖攝入速度。
3.根據權利要求2所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於 所述第一推測系統還具有第三推測系統，根據血中游離脂肪酸濃度的相關信息推測脂肪酸醯基-輔酶A複合物 的濃度；第四推測系統，根據血中胰島素濃度和所述第三推測系統推測的脂肪酸醯基-輔酶A 複合物濃度推測與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值。
4.根據權利要求3所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於 所述推測系統還具有第五推測系統，根據所述第二推測系統推測的葡萄糖攝入速度推測細胞內丙酮酸濃度；第六推測系統，根據所述第三推測系統推測的脂肪酸醯基-輔酶A複合物濃度和所述 第五推測系統推測的丙酮酸濃度推測細胞內乙醯輔酶濃度；以及調整系統，根據所述第六推測系統推測的乙醯輔酶濃度調整從脂肪酸醯基-輔酶A復 合物生成乙醯輔酶的生成速度；其中，所述第六推測系統能夠根據所述調整系統調整後的乙醯輔酶生成速度，再次推 測乙醯輔酶的濃度。
5.根據權利要求2至4其中任意一項所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於 所述輸入系統可以接受受檢者肌肉量相關信息的輸入；所述第二推測系統根據血中葡萄糖濃度和所述第一推測系統推測的與葡萄糖轉運蛋 白表達量相關的數值，推測受檢者每單位肌肉量的葡萄糖攝入速度；所述推測系統根據所述第二推測系統推測的受檢者每單位肌肉量的葡萄糖攝入速度 和所述輸入系統接受輸入的受檢者肌肉量的相關信息，推測受檢者每單位體重的葡萄糖攝 入速度。
6.根據權利要求1至5其中任意一項所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於所述推測系統反覆進行如下處理在與生物體內的葡萄糖向丙酮酸轉化相關的數種物 質的生成反應中，根據生成反應前各物質的濃度獲取各物質每一定時間的生成量，並分別 使各物質的所述生成量反映在所述生成反應前的所述物質濃度中，以此獲取所述一定時間 後的各物質濃度，根據獲取的各物質濃度，推測葡萄糖攝入速度。
7.根據權利要求6所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於所述推測系統判斷葡萄糖攝入速度是否達到恆常狀態，在判斷葡萄糖攝入速度達到恆 常狀態之前反覆進行獲取所述各物質濃度的處理。
8.根據權利要求6或7其中任意一項所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於所述輸入系統能接受受檢者空腹時血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的 相關信息的輸入；所述推測系統包括第一葡萄糖攝入速度推測系統，根據所述輸入系統接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島 素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，獲取空腹時各物質濃度，並根據獲取的各物質濃度 推測空腹時葡萄糖攝入速度；第二葡萄糖攝入速度推測系統，根據所述第一葡萄糖攝入速度推測系統獲取的空腹時 各物質濃度，獲取在胰島素濃度為一定值時的各物質濃度，根據獲取的各物質濃度推測胰 島素濃度為一定值時的葡萄糖攝入速度。
9.根據權利要求1至8其中任意一項所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於它 還具有輸出所述推測系統推測的葡萄糖攝入速度的輸出系統。
10.根據權利要求1至8其中任意一項所述胰島素抵抗評價輔助系統，其特徵在於還 包括根據所述推測系統推測的葡萄糖攝入速度的相關信息推測受檢者胰島素抵抗的胰島 素抵抗推測系統；輸出所述胰島素抵抗推測系統的推測結果的輸出系統。
11.一種通過具有輸入設備的計算機幫助評價受檢者胰島素抵抗的胰島素抵抗評價輔 助方法，包括以下步驟通過所述輸入設備接受測定受檢者獲得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸 濃度的相關信息的輸入；根據通過所述輸入設備接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的 相關信息，用所述計算機推測受檢者的葡萄糖攝入速度。
12.根據權利要求11所述胰島素抵抗評價輔助方法，其特徵在於 推測所述受檢者葡萄糖攝入速度的步驟包括以下二個步驟根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，通過演算部件推測與葡萄糖轉運 蛋白表達量相應的數值；根據推測的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值和血中葡萄糖濃度，通過所述計算機 推測葡萄糖攝入速度。
13.一種電腦程式，其特徵在於使具備輸入設備的計算機執行以下步驟通過所述輸入設備接受測定受檢者獲得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸 濃度的相關信息的輸入；根據通過所述輸入設備接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度以 及受檢者的血中葡萄糖濃度，推測受檢者的葡萄糖攝入速度。
14.根據權利要求13所述電腦程式，其特徵在於在所述推測受檢者的葡萄糖攝入速度的步驟中，使所述計算機執行以下二個步驟根據血中胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息，推測與葡萄糖轉運蛋白表達量相 應的數值；根據推測的與葡萄糖轉運蛋白表達量相應的數值和血中葡萄糖濃度，推測葡萄糖攝入 速度。
全文摘要
本發明提供一種胰島素抵抗評價輔助系統、胰島素抵抗評價輔助方法及電腦程式，與過去相比可以減少在推測有關胰島素抵抗的生物信息時受檢者所必須承擔的負荷。解決辦法胰島素抵抗評價輔助系統1具有接受從受檢者測得的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度的相關信息的輸入的輸出輸入接口11f、根據所接受輸入的血中葡萄糖濃度、胰島素濃度和游離脂肪酸濃度相關信息推測受檢者葡萄糖攝入速度的CPU11a及輸出所推測的葡萄糖攝入速度的圖像輸出接口11g。
文檔編號A61B5/00GK102076266SQ20098012479
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月29日 優先權日2008年6月30日
發明者高畑隆之 申請人:希森美康株式會社