FR3139659A1 - Système permettant d'estimer un repas imprévu ingéré - Google Patents
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Abstract
Système permettant d'estimer un repas imprévu ingéré Une méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur, étant appliquée par un système, ce système comprenant : - un module de stockage enregistrant des valeurs de glycémie de l'utilisateur, - un module de prévision déterminant une variation attendue de la glycémie à un instant donné, - un module d'estimation estimant la taille du repas imprévu ingéré en se basant sur : - une différence de variation entre une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment précédent et la variation de la glycémie attendue entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment précédent - au moins un paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur. Fig. : 4
Description
DOMAINE D'INVENTION
L'invention relève du domaine des systèmes en boucle fermée ou ouverte permettant la gestion de la glycémie d'un utilisateur. Notamment, l'invention relève du domaine de l'estimation d'un repas ingéré par un utilisateur.
CONTEXTE TECHNOLOGIQUE
Les systèmes en boucle fermée permettant la gestion ou le contrôle de la glycémie des personnes atteintes d'un diabète de type 1 (DT1), c'est-à-dire les systèmes de pancréas artificiel (PA), reposent toujours sur des actions préalables, comme les notifications de repas, pour parvenir à un contrôle ou une gestion efficace. Les systèmes en boucle ouverte permettant la gestion ou le contrôle de la glycémie des personnes atteintes d'un diabète de type 1 (DT1), par exemple les stylos intelligents associés à un système de surveillance de la glycémie en continu, reposent également toujours sur des actions préalables, comme les notifications de repas, pour parvenir à un contrôle ou une gestion efficace.
De nombreuses études ont indiqué qu'un grand nombre de bolus repas étaient manqués ; notamment chez les adolescents pendant le traitement par pompe à insuline. Par exemple, de nombreuses études ont rapporté un lien entre les taux d'hémoglobine glyquée (HbA1c) et les bolus repas manqués [1-3], en signalant une augmentation moyenne de 4 mmol/mol (0,3 %) de HbA1c pendant une période de 2 semaines due à des bolus repas manqués.
Des augmentations de HbA1c accroissent le risque de complications sur le long terme, comme les rétinopathies, les néphropathies, les neuropathies, les maladies du cœur et les accidents vasculaires cérébraux.
Chez les sujets sains, l'hypoglycémie et l'hyperglycémie sont contrées par un système de contrôle physiologique incluant des hormones pancréatiques comme l'insuline, le glucagon et l'amyline. Dans le cas du DT1, ce système de contrôle est défaillant, ce qui se remarque tout particulièrement après un repas, avec une augmentation importante postprandiale de la glycémie. Les repas sont difficiles à compenser pour les systèmes de gestion de la glycémie en raison du démarrage retardé des formulations actuelles d'insuline à action rapide et de l'écart de 5 à 15 minutes inhérent au décalage de mesure du SGC entre les valeurs de glycémie et les valeurs de glycémie interstitielles mesurées dans l'espace interstitiel. C'est pour cette raison que ces systèmes nécessitent toujours la réalisation d'actions préalables par l'utilisateur comme les notifications de repas. Mais, comme évoqué précédemment, des repas imprévus peuvent survenir et avoir des conséquences négatives importantes.
Certains systèmes ont donc été créés pour détecter la survenue d'un repas imprévu ingéré. Certains systèmes sont basés sur un filtrage optimal ou une observation de l'état. D'autres sont basés sur la détection d'anomalies dans le flux des valeurs de glycémie associée à des techniques d'apprentissage automatique. Des systèmes flous ou des systèmes d'estimation de l'horizon mobile ont également été proposés.
Cependant, la détection ne représente qu'une seule étape vers l'obtention d'un système de gestion de la glycémie entièrement autonome. En effet, une estimation du repas imprévu ingéré détecté est nécessaire pour assurer une gestion fiable de la glycémie. Les systèmes et méthodes actuels de détection des repas n'estiment pas la taille du repas détecté, ou le font avec un délai supplémentaire. Le délai d'une estimation est d'environ 20 minutes.
Ce délai est dû au fait que la détection se base sur l'intégration de la hausse glycémique et sur l'estimation de l'aire sous la courbe, au lieu de s'appuyer uniquement sur la hausse glycémique.
Pour certains systèmes et méthodes, la compensation est réalisée par le biais d'un régulateur PD, ce qui implique encore des délais supplémentaires.
Par conséquent, une meilleure méthode, surtout une méthode plus rapide, d'estimation des repas imprévus doit être mise en œuvre.
L'invention concerne une méthode d'estimation de la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur, la méthode étant appliquée par un système, ce système comprenant :
- un module de stockage, ce module de stockage enregistrant une série temporelle de valeurs de glycémie de l'utilisateur dans un stockage de glycémie,
- un module de prévision, ce module de prévision déterminant une variation attendue de la glycémie à un instant donné,
- un module d'estimation, ce module d'estimation estimant la taille du repas imprévu ingéré en se basant sur :
- une différence de variation entre
une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné,
les valeurs de glycémie étant recueillies par un système d'acquisition de la glycémie ou enregistrées dans le stockage de glycémie ;
et
la variation de la glycémie attendue entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné ;
- au moins un paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur.
La taille du repas imprévu ingéré est calculée à l'instant donné T0, c'est-à-dire dès que l'ingestion d'un repas imprévu a été détectée. En effet, les données nécessaires à l'estimation du repas imprévu sont déjà disponibles. Cette disponibilité permet l'application de la méthode dès l'instant T0. Cette méthode est donc plus rapide que les méthodes connues qui exigent des données supplémentaires après T0pour l'intégration.
Grâce à cette méthode, l'estimation commence avec le processus de détection ou dès que la détection a été confirmée.
De préférence, le module de prévision détermine la variation attendue de la glycémie à un instant donné en se basant au minimum sur :
- le facteur de sensibilité à l'insuline de l'utilisateur, et/ou
- une consommation instantanée de l'insuline par l'utilisateur.
De préférence, le paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur est basé sur le poids de l'utilisateur.
De préférence, le système comprend également un premier module de sécurité de l'estimation, ce premier module de sécurité de l'estimation déterminant
- si la mesure de la différence de variation de la glycémie déterminée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramétrant la différence de variation sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la différence de variation déterminée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil de différence de variation.
De préférence, le système comprend également un deuxième module de sécurité de l'estimation, ce deuxième module de sécurité de l'estimation déterminant si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrant la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil d'estimation de repas.
Le premier et le deuxième module de sécurité de l'estimation peuvent être rassemblés en un seul module de sécurité de l'estimation qui détermine :
- si la mesure de la différence de variation de la glycémie déterminée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramètre la différence de variation sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la différence de variation déterminée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil de différence de variation ; et
- si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramètre la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil d'estimation de repas.
Le seuil de variation correspond à une mesure de sécurité pour l'utilisateur. En effet, le paramétrage d'un seuil de variation - c'est-à-dire une valeur maximale au niveau de laquelle, si la valeur de la variation calculée dépasse cette valeur maximale, la variation est plafonnée - permet au pancréas artificiel de calculer une dose d'insuline maximale pour le repas imprévu en se basant sur ce seuil de variation maximal. Cette dose d'insuline maximale pour le repas imprévu ne peut pas être trop élevée grâce au seuil de variation. Étant donné que la dose d'insuline maximale pour le repas imprévu ne peut pas être trop élevée, l'utilisateur ne risque pas de se retrouver en hypoglycémie à cause d'elle.
Il s'agit d'une première action ou mesure de sécurité.
Le seuil d'estimation de repas a un objectif similaire : la dose maximale d'insuline pour le repas imprévu ne peut pas être trop élevée grâce au seuil appliqué à la taille estimée. Étant donné que la dose d'insuline maximale pour le repas imprévu ne peut pas être trop élevée, l'utilisateur ne risque pas de se retrouver en hypoglycémie à cause d'elle.
Il s'agit d'une deuxième action ou mesure de sécurité.
De préférence, la valeur seuil d'estimation de repas est calculée en se basant sur un paramètre de seuil déterminé pour l'instant donné.
De préférence, le système comprend en outre un module de correction,
ce module de correction corrigeant la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation en appliquant au minimum un coefficient de correction,
ce coefficient de correction minimal étant prédéterminé en fonction du profil de l'utilisateur en se basant au minimum sur l'âge, le poids, le sexe de l'utilisateur et/ou les besoins en insuline de l'utilisateur.
De préférence, le système comprend également un module d'agressivité, ce module d'agressivité calculant une estimation d'agressivité personnalisée de la taille du repas en appliquant un facteur d'agressivité à la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation.
Dans un autre aspect, l'invention concerne un système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur qui comprend :
- un module de stockage adapté pour enregistrer une série temporelle de valeurs de glycémie de l'utilisateur dans un stockage de glycémie- un module de prévision adapté pour déterminer une variation attendue de la glycémie à un instant donné,
- un module d'estimation adapté pour estimer la taille du repas imprévu ingéré en se basant sur :
- une différence de variation entre
- une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné,
et
- la variation de la glycémie attendue entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné ;
Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend également un premier module de sécurité de l'estimation adapté pour
- déterminer si la différence de variation déterminée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramétrer la différence de variation sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la différence de variation déterminée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil de différence de variation.
Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend également un deuxième module de sécurité de l'estimation adapté pour déterminer si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrer la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil d'estimation de repas.
Dans un mode de réalisation préféré, le premier et le deuxième module de sécurité de l'estimation sont rassemblés en un seul module de sécurité de l'estimation adapté pour déterminer :
- si la mesure de la différence de variation de la glycémie déterminée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramétrer la différence de variation sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la différence de variation déterminée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil de différence de variation ; et
- si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrer la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation dépasse la valeur seuil d'estimation de repas.
Dans un mode de réalisation préféré, la valeur seuil d'estimation de repas est calculée en se basant sur un paramètre de seuil déterminé pour un instant donné.
Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend également un module de correction adapté pour corriger la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation en appliquant au minimum un coefficient de correction,
ce coefficient de correction minimal étant prédéterminé en fonction du profil de l'utilisateur en se basant au minimum sur l'âge, le poids, le sexe de l'utilisateur et/ou les besoins en insuline de l'utilisateur.
Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend également un module d'agressivité adapté pour calculer une estimation d'agressivité personnalisée de la taille du repas en appliquant un facteur d'agressivité à la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation.
Dans un autre aspect, l'invention concerne un programme informatique permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur, ce programme informatique étant adapté, quand il est exécuté sur un processeur, pour demander au processeur d'appliquer la méthode de l'invention.
Le programme informatique est adapté, quand il est exécuté sur un processeur, pour demander au processeur d'appliquer chaque étape de la méthode de l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES SCHÉMAS
Les modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-dessous, en lien avec les schémas suivants :
Sur les schémas, les mêmes signes de référence indiquent des objets identiques ou similaires.
DÉFINITIONS
Unité d'insuline
Dans la présente description détaillée et conformément au Comité OMS d'experts de la standardisation biologique, une unité d'insuline internationale (1 U) est définie comme étant l'« équivalent biologique » de 34,7 microgrammes (µg) d'insuline cristalline pure. Cette unité est l'unité pertinente pour discuter de la quantité d'insuline à injecter chez un utilisateur, et elle ne peut pas être convertie dans le Système international d'unités parce que la conversion dépendrait du type d'insuline utilisé. Afin de faciliter la présentation de la présente invention, il est important que les quantités d'insuline soient exprimées dans un système pertinent pour l'invention, les lecteurs et la communauté scientifique.
Système en boucle fermée ou ouverte
Un système de contrôle en boucle fermée est un ensemble de dispositifs mécaniques ou électroniques qui régulent automatiquement une variable du processus jusqu'à un état ou un point de consigne souhaité sans intervention humaine. Les systèmes de contrôle en boucle fermée diffèrent des systèmes de contrôle en boucle ouverte, qui nécessitent une intervention manuelle.
Facteur de sensibilité à l'insuline (FSI)
Un facteur de sensibilité à l'insuline (FSI) ou facteur de correction décrit dans quelle mesure une unité d'insuline rapide ou ordinaire diminue la glycémie. Par exemple :
Un FSI de 1 signifie : 1 unité d'insuline diminue la glycémie d'1 mmol/L
Un FSI de 2 signifie : 1 unité d'insuline diminue la glycémie de 2 mmol/L
Un FSI de 3 signifie : 1 unité d'insuline diminue la glycémie de 3 mmol/L
Rapport insuline/glucides
Le rapport insuline/glucides correspond au nombre de grammes de glucides couverts par 1 unité d'insuline à action rapide.
Présentation générale
Un pancréas artificiel 1 est un système qui régule de manière automatique l'apport en insuline d'un utilisateur diabétique en se basant sur ses antécédents en matière de glycémie, de repas et d'insuline.
Un pancréas artificiel 1 est souvent un pancréas artificiel basé sur un modèle avec différents modules. Ces modules peuvent être informatisés. D'un point de vue très général, quatre modules peuvent être distingués au sein du pancréas artificiel 1 :
- un système d'acquisition de données 2,
- un système de traitement de données 3 comprenant ou en communication avec un module de prédiction de la glycémie 31 et un module de calcul de la dose d'insuline (et potentiellement aussi de la dose de glucagon) 32. Ces deux modules peuvent être rassemblés dans un système de traitement de données 3 ou seulement communiquer entre eux,
- un système actif 4 adapté pour fournir une dose d'insuline ou de glucagon
- un système contrôleur 5.
Le système de traitement de données 3 comprend une horloge adaptée pour déterminer l'heure et la durée des périodes.
Le système d'acquisition de données 2 est responsable de la gestion des différents capteurs portés par l'utilisateur ou en communication avec le pancréas artificiel 1. Il peut gérer un système de surveillance de la glycémie en continu (SGC) ou être en communication avec lui. L'objectif du système de traitement de données 3 est de traiter les différentes données recueillies par le système d'acquisition de données 2 et de transmettre une dose d'insuline (ou une dose de glucagon) au système actif 4.
L'objectif du module de prédiction de la glycémie 31 est de prédire la glycémie future en se basant sur la glycémie actuelle ainsi que sur les variables ou paramètres physiologiques capables d'influencer l'évolution de la glycémie.
Le module de prédiction de la glycémie 31 est adapté pour réaliser une prédiction concernant une valeur temporelle. Cette prédiction est une valeur de donnée de prédiction. Ici la valeur temporelle est la glycémie.
Pour déterminer la valeur de donnée de prédiction, le module de prédiction de la glycémie 31 peut être adapté pour utiliser un modèle prédictif. Le module de prédiction de la glycémie 31 peut être basé sur un modèle prédictif physiologique ou sur un modèle prédictif d'apprentissage en profondeur ou d'apprentissage automatique.
Par exemple, les variables du module de prédiction de la glycémie 31 peuvent être une valeur actuelle de l'insuline active dans le corps de l'utilisateur, les glucides ingérés (CHO) ou les antécédents en matière de repas, et les paramètres physiologiques utilisés par le module de prédiction de la glycémie 31 peuvent être le facteur de sensibilité à l'insuline (FSI) ou le rapport glucides/insuline. Le module de prédiction de la glycémie 31 est responsable de la prédiction d'un état hypoglycémique ou hyperglycémique de l'utilisateur.
Ce modèle prédictif est adapté pour déterminer ou calculer une prédiction P, c'est-à-dire une valeur prédite P. Cette prédiction est le résultat du modèle d'un point de vue algorithmique. Il peut être nommé le résultat prédictif du modèle. Cette prédiction concerne une caractéristique physique d'un système temporel, qui varie dans le temps, c'est-à-dire un paramètre (ou une caractéristique) temporel représentatif du système temporel. Ici la variable ou le paramètre temporel est la glycémie.
En outre, cette prédiction concerne un instant futur prédéterminé.
Par convention, en partant d'un instant initial T0, une prédiction P avec une durée préalable Δt est une prédiction temporelle Pxréalisée lors de l'instant initial T0pour un instant futur Tt= T0+ Δt, où Δt correspond à une durée.
Ici, le module de prédiction de la glycémie 31 calcule ou fournit une prédiction de la glycémie PGly avec un intervalle préalable constant prédéterminé, par exemple une, deux, cinq ou dix minutes. La prédiction PGly peut s'appliquer pour n'importe quelle durée ΔX à venir. Par exemple, elle peut correspondre aux cinq minutes, dix minutes, quinze minutes, trente minutes à venir. Il est également possible que plusieurs prédictions soient réalisées lors du même instant initial.
L'objectif du module de calcul de la dose d'insuline (et potentiellement aussi de glucagon) 32 est de déterminer si une dose d'insuline (ou de glucagon) est nécessaire en se basant sur la glycémie actuelle et sur la glycémie prédite calculée par le module de prédiction de la glycémie 31 pour conserver ou atteindre une valeur cible de glycémie ou une plage cible de glycémie et, si c'est le cas, de calculer la dose d'insuline (ou de glucagon) appropriée pour conserver ou atteindre la valeur cible de glycémie ou la plage cible de glycémie.
Le système actif 4 est responsable de l'administration de l'insuline (ou du glucagon) en se basant sur la dose d'insuline (ou de glucagon) calculée par le module de calcul de la dose d'insuline 32. Le système actif 4 comprend un système de perfusion. Par exemple, le module de calcul de la dose d'insuline 32 peut être éloigné du système actif 4 et adapté pour communiquer avec lui par tous les moyens adéquats, que ce soit sans fil (radiofréquence, comme Bluetooth) ou avec fil.
Le système contrôleur 5 est responsable de la coordination et du contrôle des différents modules du pancréas artificiel 1.
En particulier, la présente invention concerne les antécédents en matière de repas et surtout les repas imprévus ingérés.
Comme décrit ci-dessus, les antécédents en matière de repas sont pris en compte par le module de prédiction de la glycémie 31. Un repas instantané ingéré peut également être pris en compte mais, tel que cela a été évoqué précédemment, une saisie de la part de l'utilisateur est alors nécessaire. Si l'utilisateur n'indique pas qu'un repas a été ingéré et la quantité de glucides (CHO) ingérés, la prédiction réalisée par le module de prédiction de la glycémie 31 sera probablement fausse.
L'absence de détection et d'estimation d'un repas imprévu ingéré entraîne une hausse de la glycémie qui n'est prise en considération que lorsqu'elle est détectée par le système SGC. Ensuite, le module de calcul de la dose d'insuline 32 calcule une dose d'insuline en se basant sur la hausse de la glycémie due au repas imprévu ingéré.
Ce processus peut être trop lent pour éviter un état hyperglycémique de l'utilisateur.
Il est par conséquent souhaitable de parvenir à améliorer les performances du pancréas artificiel 1 et, plus particulièrement, à améliorer la précision et la réactivité du modèle de prédiction afin de mieux estimer les besoins en matière d'insuline et réduire le risque d'hyperglycémie.
Solution – estimation du repas imprévu et compensation de ce repas
Méthode d'estimation
Composants du système général appliquant la méthode d'estimation
Les composants exigés par le système général, c'est-à-dire le pancréas artificiel 1, appliquant la méthode d'estimation sont ceux qui ont été décrits précédemment dans la présentation générale :
- un système d'acquisition de données 2 ;
- un système de traitement de données 3 adapté pour l'utilisation des types de modules détaillés plus loin ;
- un système contrôleur 5.
Modules pour la méthode d'estimation
Différents modules peuvent être utilisés par le système de traitement des données 3 du système général, c'est-à-dire le pancréas artificiel 1 :
- un module d'acquisition de la glycémie 21 adapté pour recevoir un signal de glycémie Gly envoyé par un système d'acquisition de la glycémie et l'enregistrer dans un module de stockage 301,
- un module de prévision 302 adapté pour déterminer une variation de la glycémie attendue à un instant donné en déterminant une glycémie attendue et en la comparant avec la glycémie actuelle,
- un module d'estimation (module CHO) 11, un module de correction (module CHOcorr) 12, un module d'agressivité (module CHOagr) 14, un module de sécurité de l'estimation (CHO sécu) 13, tous ces modules étant adaptés pour réaliser des opérations mathématiques avec les valeurs données par les signaux envoyés par les autres modules du pancréas artificiel 1 ou avec les valeurs de différents paramètres enregistrés dans la mémoire du système de traitement de données 3. Notamment, les précédents modules sont adaptés pour réaliser des additions, soustractions, divisions et multiplications.
Ces modules sont informatisés.
Le module d'acquisition de la glycémie 21 est adapté pour recevoir un signal de glycémie Gly envoyé par un système d'acquisition de la glycémie avec un intervalle prédéterminé. Par exemple, cet intervalle peut être de une, deux, cinq minutes ou n'importe quelle durée entre une et dix minutes.
Méthode d'estimation - proposition générale
On suppose qu'un repas a déjà été détecté.
L'objet de la méthode est d'estimer la taille du repas qui est soit imprévu soit prévu sans notification de la quantité de glucides. La suggestion de la méthode est de convertir un écart de glycémie en un repas, ou une estimation des glucides (CHO).
De préférence, la conversion a lieu immédiatement après la détection de l'écart, pour une estimation instantanée.
Le système de traitement de données 3 possède également dans sa mémoire un ensemble de variables concernant l'utilisateur ou différents champs de données temporelles : un paramètre FSI qui peut être réévalué régulièrement, les antécédents en matière d'insuline administrée à l'utilisateur, l'insuline active de l'utilisateur déterminée par les antécédents en matière d'insuline administrée.
Ces variables peuvent varier dans le temps en fonction des mises à jour de l'ensemble des paramètres. Cependant, au moment de l'application de la méthode, ces variables sont fixes et déterminées.
La proposition de l'invention est, à un instant donné de la série temporelle de la glycémie, de comparer les dernières mesures de glycémie avec les mesures de la glycémie précédentes et de détecter un écart entre les dernières mesures de la glycémie et les mesures de la glycémie attendues. Ensuite, la proposition est d'utiliser cet écart pour estimer la taille du repas imprévu ayant provoqué l'écart.
On suppose que le module de stockage a enregistré une série temporelle des mesures de glycémie envoyées au fil du temps par le module d'acquisition des données de glycémie 21.
En se basant sur ces mesures de glycémie, potentiellement un repas ingéré notifié, et l'ensemble des différents paramètres concernant l'utilisateur, le module de prévision 302 détermine une variation attendue de la glycémie de l'utilisateur.
Cette variation attendue de la glycémie peut être déterminée selon différentes approches.
Par exemple, le module de prévision 302 détermine la variation attendue de la glycémie à un instant donné en se basant au minimum sur :
- le facteur de sensibilité de l'insuline de l'utilisateur, et
- une consommation instantanée de l'insuline par l'utilisateur.
Dans un autre exemple, la variation de glycémie peut être déterminée en calculant une glycémie attendue à un instant futur et la différence attendue entre la glycémie attendue et la première mesure de glycémie postérieure. Ensuite, cette différence peut être comparée à la différence entre la glycémie actuelle et la première mesure de glycémie postérieure (c'est-à-dire deux mesures de glycémie consécutives).
Cette glycémie attendue peut être déterminée pour n'importe quel moment dans le futur. Par exemple, la glycémie attendue peut être déterminée pour un instant futur situé 5, 10, 15, 20, 25, 30 minutes plus tard, 5 à 30 minutes plus tard. L'instant futur est l'instant donné où la méthode est appliquée.
En se basant sur cette glycémie attendue à un instant futur, c'est-à-dire l'instant donné, le module de prévision 302 compare la glycémie attendue à la glycémie actuelle dans l'instant futur, c'est-à-dire l'instant donné et détermine la variation attendue.
Par extension, la variation attendue peut être déterminée pour un instant futur situé 5, 10, 15, 20, 25, 30 minutes plus tard, 5 à 30 minutes plus tard.
En se basant sur cette variation attendue, la proposition est de détecter un écart entre la variation de glycémie actuelle et la variation de glycémie attendue à l'instant donné.
Grâce à cette fonctionnalité, la méthode permet d'estimer le repas imprévu dès qu'il est détecté.
Cet écart peut être déterminé par un module d'écart dédié, le module de prévision 302 ou le module d'estimation 11.
Autrement dit, l'écart est une différence de variation entre :
- une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à l'instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné, et
- la variation attendue de la glycémie à l'instant donné.
Ensuite, en se basant sur cette variation, au moins une valeur de glycémie enregistrée pour le moment précédant l'instant donné et au moins un paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur, le module d'estimation 11 estime la taille du repas imprévu ingéré.
De préférence, le paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur est basé sur le poids de l'utilisateur comme cela sera décrit plus précisément dans un mode de réalisation détaillé.
En se basant sur cette prévision, le système de gestion de la glycémie détermine une quantité d'insuline à administrer à l'utilisateur. Une surestimation peut ainsi conduire à une quantité d'insuline trop importante, ce qui pourrait entraîner un état hypoglycémique de l'utilisateur. Pour éviter un tel état dangereux pour l'utilisateur, la méthode propose d'utiliser un premier module de sécurité de l'estimation 13a et un deuxième module de sécurité de l'estimation 13b ou un module de sécurité de l'estimation 13 rassemblant le premier et le deuxième module de sécurité de l'estimation 13a et 13b.
Les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b ont pour objectif d'éviter une estimation trop élevée de la taille du repas imprévu. À cet effet, les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b surveillent deux seuils :
- le premier module de sécurité de l'estimation 13a surveille un seuil de variation s'appliquant à la différence de variation,
- le deuxième module de sécurité de l'estimation 13b surveille un seuil d'estimation de repas s'appliquant à la taille estimée du repas imprévu.
Les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b surveillent la différence de variation déterminée et la taille estimée, et définissent les valeurs déterminées de la différence de variation et de la taille estimée au niveau des valeurs de seuil.
Ces valeurs de seuil peuvent être déterminées pour l'utilisateur.
Ainsi, le module de sécurité de l'estimation 13a détermine :
- si la différence de variation déterminée par le module d'estimation 11 dépasse un seuil de variation et définit la différence de variation au niveau de ce seuil dans ce cas. De même, le module de sécurité de l'estimation 13b détermine :
- si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation 11 dépasse un seuil d'estimation de repas et il définit la taille au niveau de ce seuil dans ce cas.
Les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b peuvent être rassemblés en un seul module de sécurité de l'estimation 13 qui applique la même surveillance que les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b. Il peut aussi appliquer uniquement la surveillance du module de sécurité de l'estimation 13a ou uniquement la surveillance du module de sécurité de l'estimation 13b.
Le seuil d'estimation de repas peut être calculé en se basant sur un paramètre de seuil déterminé pour un instant donné.
Outre ces mesures de sécurité, la méthode peut également utiliser un module de correction 12 et un module d'agressivité 14 pour personnaliser l'estimation en fonction de l'utilisateur.
Le module de correction 12 est configuré pour corriger la taille estimée du repas imprévu ingéré estimé par le module d'estimation 11 en appliquant au minimum un coefficient de correction, le coefficient de correction minimal étant prédéterminé selon un profil de l'utilisateur basé au minimum sur l'âge, le poids, le sexe de l'utilisateur et/ou les besoins en insuline de l'utilisateur.
Ce module de correction 12 permet de personnaliser l'estimation en fonction de l'utilisateur grâce au coefficient de correction minimal.
Dans un mode de réalisation privilégié, deux coefficients de correction sont utilisés par le module de correction 12 pour corriger la taille estimée avec une correction linéaire.
Le module d'agressivité 14 est configuré pour calculer une estimation d'agressivité personnalisée de la taille du repas en appliquant un facteur d'agressivité à la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation 11.
Le facteur d'agressivité peut également être personnalisé selon et par l'utilisateur.
Ces deux étapes de personnalisation appliquées par le module de correction 12 et le module d'agressivité 14 peuvent être associées de toutes les manières possibles : d'abord la mesure de correction puis la mesure d'agressivité, ou vice-versa.
Mode de réalisation détaillé
Dans ce mode de réalisation, le module d'estimation 11 utilise un module d'impact de la glycémie pour déterminer la variation de glycémie attendue de l'utilisateur.
Le module d'impact de la glycémie calcule l'impact de la glycémie. L'impact de la glycémie correspond à la glycémie attendue à un instant donné. Il peut être considéré comme la variation de glycémie attendue instantanée.
Par exemple, l'impact de la glycémie (BGI) est calculé avec la formule suivante :
où :
activité_insuline (t)est déterminé par l'insuline active à l'instant t,
FSI(t)est le facteur de sensibilité à l'insuline [mg/dL/U] de l'utilisateur à l'instant t, et
Δtest l'intervalle entre les instants donnés.
L'activité de l'insuline peut être définie comme la disparition ou consommation instantanée d'insuline.
Si l'activité de l'insuline est mesurée comme étant négative, sa valeur est égale à zéro.
Un modèle décrit la disparition progressive de l'insuline après une injection de bolus, généralement sous la forme d'une cloche (disparition lente rapidement après l'injection, puis pic d'absorption de l'insuline, ensuite consommation lente longtemps après l'injection). La variable IOB(t) est la quantité totale d'insuline disponible, et l'activité de l'insuline est l'opposé de sa dérivée, la disparition instantanée de l'insuline. Cette activité de l'insuline découle du modèle et repose sur la chronologie et les quantités d'insuline injectée. Lorsque de l'insuline est injectée, la variable IOB(t) augmente brusquement, donc l'opposé de sa dérivée est artificiellement négatif pendant un instant et sa valeur est paramétrée sur zéro.
Cette mise à zéro pour une activité de l'insuline négative représente également une étape ou mesure de sécurité, car une activité de l'insuline inférieure à 0 n'a aucun sens physique, donc elle est fixée sur 0.
Par conséquent :
Ensuite, le module d'estimation 11 du système de traitement de données 3 applique les formules suivantes à l'instant donné :
- une différence G(T0) entre une valeur de glycémie à T0provenant du signal de glycémie et une valeur de glycémie à l'instant précédant T0dans la série temporelle Gly(T0 - :
- une différence D(T0) entre la valeur de glycémie G(T0) et la valeur d'impact de la glycémie à T0BGI(T0) :
- une valeur estimée des CHO du repas imprévu ingéré en calculant la formule suivante :
oùRappSuc (t)est un rapport sucrant [g/g/L] prédéterminé basé sur le poids de l'utilisateur.
Le rapport sucrant dépend du poids et il est connu d'après les recherches sur le diabète pour une portion de glucides de 20 g CHO.
Dans ce mode de réalisation, une formule de rapport sucrant permet de déterminer avec précision un rapport sucrant pour une personne d'un poids situé entre 20 et 220 kg, puis d'utiliser ce rapport sucrant pour déterminer la valeur des CHO du repas imprévu ingéré.
Les valeurs limites pour le rapport sucrant sont 5 et 90 par exemple.
L'ingestion du repas étant déjà détectée comme on le suppose, il est probable que G(T0) soit positive.
Cependant, étant donné que le repas détecté n'était pas prévu, il est également probable que G(T0) soit supérieure à BGI(T0) et donc que D(T0) soit positive.
Avec une D(T0) positive, les CHO(T0) du repas imprévu ingéré sont estimés par la formule mentionnée précédemment.
Ensuite, comme décrit plus loin, la taille estimée est utilisée pour gérer la hausse imminente de la glycémie. Elle peut être utilisée pour contrôler l'administration d'insuline et/ou de glucagon afin de gérer la glycémie de l'utilisateur.
Modules supplémentaires
Certaines améliorations vont maintenant être décrites. Ces améliorations peuvent être associées et sont appliquées par les modules supplémentaires suivants : le module de sécurité de l'estimation 13 (13a ; 13b), le module de correction 12 et le module d'agressivité 14.
Dans un mode de réalisation, le module de sécurité de l'estimation 13a met en place une mesure de sécurité relative à l'hypoglycémie.
En effet, cette mesure de sécurité relative à l'hypoglycémie sert à éviter une réponse trop importante du module de calcul de la dose d'insuline 32 après l'estimation du repas imprévu ingéré. La dose d'insuline calculée avec une quantité élevée de CHO estimée peut entraîner une hypoglycémie si l'estimation des CHO n'était pas exacte.
Pour mettre en place cette mesure de sécurité relative à l'hypoglycémie, une première étape de sécurité compare la différence G(T0) à un seuil de sécurité prédéterminé. Ce seuil de sécurité prédéterminé peut être nomméUMM_DELTA_G_MAX_SLOPE.Ainsi, la première étape de sécurité détermine si
a)
Ou
b)
Si la condition a) est vérifiée, alors la première étape de sécurité paramètre G(T0) surUMM_DELTA_G_MAX_SLOPE.
Autrement dit, la différence G(T0) est limitée par une valeur supérieure qui évite une réponse trop importante d'administration d'insuline par le module de calcul de la dose d'insuline 32.
Le seuil de sécurité prédéterminé UMM_DELTA_G_MAX_SLOPE est de préférence compris entre deux et six mg/dL/min et, dans l'idéal, défini sur deux, trois, quatre, cinq ou six mg/dL/min.
Le module de sécurité de l'estimation 13b applique une deuxième étape de sécurité : une mesure maximale de la taille. Selon cette mesure, la taille estimée est plafonnée par une taille maximale CARBSMAX. Même si l'écart induit la détermination d'une taille estimée supérieure à la taille maximale CARBSMAX, la deuxième étape de sécurité paramètre la valeur de la taille estimée sur CARBSMAX.
Par exemple, pendant la deuxième étape de sécurité, le module de sécurité de l'estimation 13 calcule l'estimation du repas ingéré de sécurité par rapport à l'hypoglycémie CHOsécu en appliquant la formule suivante :
où
CHOtotalest la somme des CHO estimés, CHOcorr ou CHOagr depuis la dernière détection de repas, et
CARBSMAX peut avoir deux valeurs prédéterminées et en fonction de l'heure de la journée :
- pour le temps de repas,
- durant les autres périodes.
Par exemple, les périodes de repas correspondent aux périodes [11 h ; 14 h] et [18 h ; 22 h].
Par exemple, la valeur prédéterminée de UMM_MAX_ESTIM_CHO_PRANDIAL est comprise entre 30 et 70 et
Par exemple, la valeur prédéterminée de UMM_MAX_ESTIM_CHO_OUT_PRANDIAL est comprise entre 10 et 50.
Les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b peuvent être rassemblés dans un seul module de sécurité de l'estimation 13 ou constituer deux modules distincts. Si les modules de sécurité de l'estimation 13a et 13b sont distincts, il est possible de n'en utiliser qu'un seul des deux.
Le module de correction 12 vise à personnaliser l'estimation en fonction de l'utilisateur.
À cet effet, le module de correction 12 corrige la taille estimée en s'appuyant sur au moins un facteur de correction.
Par exemple, le module de correction 12 calcule une estimation améliorée CHOcorr en appliquant un modèle linéaire de correction de l'estimation du repas aux CHO du repas ingéré avec la formule suivante :
où
les coefficientsUMM_A_CORRetUMM_B_CORRsont prédéterminés en fonction du profil de l'utilisateur en se basant au minimum sur l'âge, le poids et/ou le sexe de l'utilisateur.
Par exemple, pour des adolescents d'un poids moyen, et .
UMM_B_CORR peut être égal à zéro. Dans ce cas, le module de correction 12 n'utilise qu'un seul facteur de correction.
Autrement dit, il permet une simple personnalisation en fonction de l'utilisateur en se basant sur une personnalisation des paramètres selon une classification de la population.
Dans un mode de réalisation, l'estimation des CHO(T0) du repas ingéré peut être paramétrée ou personnalisée en fonction de l'utilisateur (et potentiellement par l'utilisateur) avec un facteur d'agressivité lié à l'utilisateur représenté par β. Ce facteur d'agressivité lié à l'utilisateur doit être comparé au facteur d'agressivité standard β0 .
Par exemple, β peut être personnalisé par l'utilisateur dans la plage [0,1 ; 2] et de préférence dans la plage [0,3 ; 1,3].
Par exemple, β0est un facteur d'agressivité standard dont la valeur se situe dans la plage [0,1 ; 2] et est de préférence égale à 0,7.
Le module d'agressivité 14 calcule une estimation d'agressivité personnalisée CHOagr en appliquant un facteur d'agressivité aux CHO(T0) estimés avec la formule suivante :
Comme évoqué précédemment, les modes de réalisation peuvent être combinés. Autrement dit, le module d'agressivité 14 peut calculer une estimation d'agressivité personnalisée CHOagr en appliquant un facteur d'agressivité à l'estimation améliorée CHOcorr(T0) avec la formule suivante :
Ces différents modes de réalisation sont illustrés par les différentes variations dans la dans les relations entre les différents modules.
Comme évoqué précédemment, les modes de réalisation peuvent être combinés. Par conséquent, le module de sécurité de l'estimation 13 peut appliquer la deuxième étape de sécurité sur l'estimation améliorée CHOcorr obtenue à partir des CHO estimés, sur l'estimation d'agressivité personnalisée CHOagr obtenue à partir des CHO estimés et même sur l'estimation d'agressivité personnalisée CHOagr obtenue à partir de l'estimation améliorée CHOcorr. Ces combinaisons correspondent aux formules suivantes :
Ces différents modes de réalisation sont également illustrés par les différentes variations dans la dans les relations entre les différents modules.
Deuxième mode de réalisation
Ce mode de réalisation diffère uniquement en ce qui concerne la façon dont la variation de glycémie attendue à l'instant donné T0est déterminée.
Dans le mode de réalisation précédent, l'impact de la glycémie correspond à la variation de glycémie attendue instantanée à un instant donné.
Dans cet autre mode de réalisation, la glycémie attendue est déterminée par le module de prédiction de la glycémie 31.
Comme décrit précédemment, le module de prédiction de la glycémie 31 peut calculer une prédiction PGly ΔX au préalable avec un intervalle constant. La fiabilité de cette prédiction peut être testée pendant la durée ΔX. On suppose que la fiabilité de la prédiction a été évaluée pour une utilisation par le système de traitement de données 3.
Dans cet autre mode de réalisation, le module de prédiction de la glycémie 31 produit toutes les cinq minutes une prédiction PGly trente minutes au préalable. Ainsi, à l'instant donné T0, le module de prédiction de la glycémie 31 a déjà calculé une prédiction PGly(T0) pour l'instant T0.
Cette prédiction PGly(T0) aurait pu être réalisée à n'importe quel moment précédent tant que sa fiabilité est évaluée.
Entre-temps, comme décrit dans le premier mode de réalisation, le module d'acquisition de la glycémie 21 adapté pour recevoir un signal de glycémie Gly envoyé par un système d'acquisition de la glycémie reçoit le signal transmis par le système d'acquisition de données 2.
Par conséquent, pour un même instant, le système de traitement de données 3 possède dans sa mémoire la prédiction PGly réalisée pour cet instant et la valeur de glycémie actuelle Gly.
Dans le deuxième mode de réalisation, la différence D(T0) est calculée à l'aide de la formule suivante :
Compte tenu de cette différence entre le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation, les CHO(T0) sont calculés par le module d'estimation 11 en appliquant les formules suivantes
Avantages de la méthode d'estimation
La méthode d'estimation résout les inconvénients de l'état de la technique mentionnés précédemment.
Pour rappel, la concentration de la glycémie au fil du temps chez un sujet est considérée comme un système temporel avec une inertie temporelle d'environ 30 minutes. Autrement dit, il y a un délai de 30 minutes entre une injection d'insuline et l'effet correspondant sur la glycémie.
Notamment, la méthode permet une estimation immédiate du repas imprévu étant donné que l'estimation démarre dès la confirmation de la détection d'un repas imprévu.
Cette estimation immédiate est possible en prenant en compte la différence D, qui est basée sur la valeur de la glycémie actuelle Gly(T0) et les valeurs passées.
Étant donné que l'inertie temporelle est d'environ 30 minutes, tolérer un délai pour la gestion algorithmique du repas imprévu induit inévitablement une hausse de la glycémie qui peut avoir des conséquences négatives pour la santé de l'utilisateur.
En outre, en estimant immédiatement le repas imprévu ingéré, la méthode permet une amélioration de la prédiction de la glycémie future et donc un meilleur calcul de la dose d'insuline nécessaire pour atteindre ou conserver une glycémie dans la plage cible ou au niveau d'une valeur cible.
Autrement dit, la méthode permet un cercle vertueux algorithmique.
Comme détaillé auparavant, la méthode permet de gérer la hausse imminente dès le début, ici par exemple en 5 minutes, et donc permet une gestion fluide de la glycémie.
Compensation
La compensation représente la gestion de la glycémie par le pancréas artificiel 1.
La compensation est appliquée par un système incluant un système actif ou un serveur à distance, c'est-à-dire un serveur en communication avec le système de l'utilisateur.
Composants
La méthode et le système de l'invention peuvent être utilisés pour améliorer la gestion de la glycémie des personnes atteintes de diabète de type 1 (DT1).
Les composants exigés par le système général, c'est-à-dire le pancréas artificiel 1, pour appliquer la compensation sont ceux qui ont été décrits précédemment dans la présentation générale :
- un système d'acquisition de données 2 ;
- un système de traitement de données 3 adapté pour l'utilisation des types de modules détaillés plus loin ;
- un système contrôleur 5.
- un système d'acquisition de données 2 ;
- un système de traitement de données 3 adapté pour l'utilisation des types de modules détaillés plus loin ;
- un système contrôleur 5.
Cependant, le pancréas artificiel 1 a besoin d'un composant supplémentaire par rapport aux composants utilisés pour la méthode d'estimation : un système actif 4, qui comprend un système de perfusion.
Il est également possible que le pancréas artificiel 1 possède un système d'interface permettant à l'utilisateur de voir des productions visuelles du système de traitement de données 3 ou de saisir des notifications dans le système de traitement de données 3.
Par exemple, le système de traitement de données 3 peut être éloigné du système actif 4 et adapté pour communiquer avec lui par tous les moyens adéquats, que ce soit sans fil (radiofréquence, comme Bluetooth) ou avec fil.
La méthode d'estimation de la taille d'un repas imprévu peut être appliquée régulièrement par le système de gestion de la glycémie. Cette estimation est de préférence réalisée toutes les cinq minutes.
Ensuite, la taille estimée, qu'elle soit ou non améliorée par les modules supplémentaires détaillés ci-dessus, est utilisée pour gérer la glycémie de l'utilisateur.
En se basant sur la taille estimée du repas imprévu, le système de gestion de la glycémie détermine ou estime un bolus d'insuline permettant de contrer la hausse attendue de la glycémie due au repas imprévu.
Modules du système
La compensation peut être appliquée par un système comprenant différents modules utilisés par le système de traitement de données 3. Le système peut être un terminal ou un serveur à distance en communication avec un terminal.
Ces modules sont les suivants :
- un module de détection 101 adapté ou configuré pour détecter un repas imprévu dès le départ,
- un module d'estimation 102 adapté ou configuré pour estimer la taille du repas imprévu détecté par le module de détection 101,
- un module de compensation 103 adapté ou configuré pour calculer la quantité d'insuline permettant de compenser le repas imprévu détecté et estimé.
Le module de détection 101 peut détecter un repas imprévu en appliquant n'importe quelle méthode.
Dans un mode de réalisation, la détection se base sur un écart entre la variation de glycémie attendue et la variation de glycémie actuelle. La différence de variation comparant une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à l'instant donné et une valeur de la glycémie à un instant dans la série temporelle antérieur à l'instant donné utilisé par le module d'estimation 102 impliqué dans la méthode d'estimation peut être utilisée par le module de détection 101 impliqué dans la compensation.
Le module d'estimation 102 peut être l'un des modules suivants déjà présentés : un module d'estimation (module CHO) 11, un module de correction (module CHOcorr) 12, un module d'agressivité (module CHOagr) 14, un module de sécurité de l'estimation (CHO sécu) 13.
Comme décrit précédemment, tous ces modules sont adaptés pour estimer la taille du repas imprévu en se basant sur :
- une différence de variation entre :
- une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à l'instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné, et
- la variation attendue de la glycémie à l'instant donné.
et
- au moins un paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur.
Le module de compensation 103 est adapté ou configuré pour calculer ou estimer une quantité d'insuline en se basant sur la taille estimée du repas imprévu.
N'importe quelle méthode peut être utilisée pour estimer ou calculer la quantité d'insuline nécessaire pour faire diminuer la glycémie après sa hausse due au repas imprévu ou, encore mieux, pour anticiper la hausse de glycémie due au repas imprévu.
Dans des modes de réalisation particuliers, le système peut également comprendre un module de sécurité de la taille du repas 23 adapté pour déterminer si la taille estimée du repas imprévu dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrer la taille estimée sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille estimée du repas imprévu dépasse la valeur seuil d'estimation de repas. Ce module de sécurité de la taille du repas 23 peut être le module de sécurité de l'estimation 13.
Dans un autre mode de réalisation particulier, le système comprend en outre un module de condition 15 adapté pour superviser la compensation et notamment l'étape de calcul. Le module de condition 15 est adapté pour vérifier si au moins une condition est remplie, l'une des conditions minimales étant : une variable IOB(t), représentative de la variation dans le temps de la quantité d'insuline active de l'utilisateur, est inférieure à une valeur prédéterminée et/ou une quantité totale d'insuline calculée pendant une période passée prédéterminée est inférieure à une valeur prédéterminée.
Si cette condition minimale est remplie, alors l'étape de calcul est appliquée par le module de compensation 103.
Dans un mode de réalisation particulier, la quantité d'insuline calculée par le module de compensation 103 peut comprendre un ou plusieurs des composants suivants :
- un composant résiduel basé sur au moins une taille estimée précédente d'un repas imprévu précédent et un profil d'ingestion prédéterminé lié à et personnalisé selon l'utilisateur.
- un composant repas calculé en fonction d'un ratio repas prédéterminé et de la taille estimée du repas imprévu.
- un composant IOB nette calculé selon l'insuline active nette de l'utilisateur.
Le composant repas est calculé en fonction d'un ratio repas prédéterminé et de la taille estimée du repas imprévu. Par exemple, la formule suivante peut être utilisée :
Le composant repas vise à compenser uniquement le repas imprévu.
Le composant résiduel vise à compenser une partie résiduelle d'un repas imprévu précédent qui n'aurait pas été entièrement compensé par une quantité d'insuline précédente calculée par le module de compensation 103.
Tout d'abord, le module de compensation 103 doit évaluer dans quelle mesure le dernier repas imprévu ingéré estimé s'est diffusé dans le sang de l'utilisateur depuis la dernière estimation. À cet effet, on utilise une courbe de diffusion spécifique à l'utilisateur reliant une quantité (CHO) d'un repas ingéré au temps de diffusion correspondant dans le sang. Selon la courbe de diffusion, la totalité d'un repas ingéré est diffusée dans le sang au bout d'une durée D spécifique à l'utilisateur.
La courbe de diffusion peut être personnalisée en fonction de l'utilisateur en se basant sur des mesures d'étalonnage comme la durée D spécifique à l'utilisateur, mais elle peut également être une courbe de diffusion de type d'utilisateur choisie parmi un certain nombre de types ou catégories d'utilisateur.
En se basant sur la courbe de diffusion, le module de compensation 103 peut juger qu'une partie résiduelle du dernier repas imprévu estimé n'a pas été entièrement compensée par la dernière quantité d'insuline calculée. Par exemple, il est possible d'utiliser la formule suivante :
Dès le début de l'estimation de la taille du repas imprévu, toutes les quantités de repas résiduelles pour la durée D spécifique à l'utilisateur sont calculées en se basant sur la courbe de diffusion avec un différent pour chaque repas résiduel. Ensuite, en se basant sur toutes les quantités résiduelles estimées, le module de compensation 103 estime le composant résiduel pour compenser la somme des quantités résiduelles estimées.
Le début de l'estimation de la taille du repas imprévu glisse avec un intervalle de temps .
Le composant IOB nette calculé par le module de compensation 103 reflète l'insuline précédemment injectée toujours active dans le corps qui doit être prise en compte afin d'éviter tout potentiel surdosage en insuline. Il est lié à l'insuline active de base correspondant à l'insuline basale de référence de l'utilisateur.
Une valeur positive de l'IOB nette implique une insuline active au-dessus de la base tandis qu'une valeur négative implique une insuline active en dessous de la base. Cette valeur du composant IOB nette est soustraite de la quantité d'insuline calculée par le module de compensation 103 uniquement dans le cas d'une valeur positive ou nulle afin de permettre au module de compensation 103 de réduire la quantité d'insuline calculée.
Le composant IOB nette est donc un composant nul ou négatif de la quantité d'insuline calculée par le module de compensation 103.
En outre, dans le mode de réalisation particulier précédent, la quantité d'insuline calculée par le module de compensation 103 peut également comprendre un autre composant défini comme étant un composant glycémie.
Le composant glycémie vise à conserver la glycémie de l'utilisateur dans une plage de glycémie cible de l'utilisateur ou au niveau d'une valeur cible de glycémie de l'utilisateur en se référant à la glycémie actuelle mesurée (ou reçue) avant la détection du repas imprévu ingéré.
Le module de compensation évalue si la glycémie actuelle avant la détection du repas imprévu se situe en dessous d'une limite d'hypoglycémie prédéterminée (par exemple, comprise entre 70 et 85 mg/dL) ou au-dessus d'une valeur cible de glycémie prédéterminée de l'utilisateur.
Dans ce cas, le module de compensation 103 estime le composant glycémie de la quantité d'insuline en se basant sur la glycémie actuelle avant la détection du repas imprévu, la valeur cible de glycémie prédéterminée de l'utilisateur (ou les limites de la glycémie) et un rapport de compensation déterminé.
Par exemple, le composant glycémie de la quantité d'insuline peut être estimé à l'aide de la formule suivante :
Si la glycémie actuelle avant la détection du repas imprévu est en dessous de la limite d'hypoglycémie prédéterminée, alors la formule précédente induit une valeur négative du composant glycémie, ce qui signifie que la quantité d'insuline est réduite en fonction de la valeur négative du composant glycémie.
Si la glycémie actuelle avant la détection du repas imprévu est au-dessus d'une valeur cible de glycémie prédéterminée de l'utilisateur, alors la formule précédente induit une valeur positive du composant glycémie, ce qui signifie que la quantité d'insuline est augmentée pour atteindre la valeur cible de glycémie et compenser le repas imprévu (avec le composant repas).
Si la glycémie actuelle avant la détection du repas imprévu n'est pas comprise entre des limites d'hypoglycémie prédéterminées (par exemple, comprise entre 70 et 85 mg/dL) et n'est pas au-dessus d'une valeur cible de glycémie prédéterminée de l'utilisateur, alors le composant glycémie est égal à zéro.
Étapes de compensation
D'un point de vue algorithmique, la compensation reçoit en entrée une quantité de glucides (CHO) ingérés et transmet en sortie une quantité d'insuline pour compenser les glucides ingérés.
La méthode commence dès que le repas imprévu ingéré a été estimé par le module d'estimation 102, qui peut appliquer n'importe quel mode de réalisation de la méthode d'estimation.
Comme décrit précédemment, la méthode d'estimation de la taille d'un repas imprévu peut être appliquée régulièrement par le système de gestion de la glycémie. Cette estimation est de préférence réalisée toutes les cinq minutes.
Ensuite, le module de compensation 103 applique une étape de calcul de la quantité d'insuline en se basant au moins sur la taille estimée du repas imprévu.
N'importe quelle méthode peut être utilisée pour estimer ou calculer la quantité d'insuline.
Cependant, la compensation peut être supervisée par le module de sécurité de l'estimation 23 et/ou le module de condition 15.
Le module de sécurité de l'estimation 23 est adapté pour déterminer si la taille estimée du repas imprévu dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrer la taille estimée sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille estimée du repas imprévu dépasse la valeur seuil d'estimation de repas.
Il peut être considéré comme un superviseur de l'entrée étant donné que le module de sécurité de l'estimation 23 supervise l'entrée algorithmique de la compensation.
Ainsi, en contrôlant la valeur d'entrée maximale du module de compensation 103, la quantité d'insuline estimée par le module de compensation 103 est également contrôlée. Il s'agit d'une première mesure de sécurité.
D'un autre côté, le module de condition 15 peut être considéré comme un superviseur de sortie étant donné qu'il est adapté pour vérifier si au moins une condition est remplie avant d'appliquer la compensation et, surtout, l'étape de calcul et/ou avant de recommander à l'utilisateur l'estimation fournie par le module de compensation 103.
Cette condition peut être également considérée comme une exigence de sécurité. Pour garantir la sécurité de l'utilisateur, il peut être pertinent de surveiller l'insuline active (IOB) de l'utilisateur. La condition minimale peut également être liée à la quantité totale d'insuline calculée pendant une durée passée prédéterminée, par exemple la dernière heure. C'est pour cette raison que la condition minimale peut être : une variable IOB(t), représentative de la variation dans le temps de la quantité d'insuline active de l'utilisateur, est inférieure à une valeur prédéterminée et/ou une quantité totale d'insuline calculée pendant une période passée prédéterminée est inférieure à une valeur prédéterminée.
Si la condition minimale n'est pas remplie, l'étape de calcul n'est pas appliquée ou la sortie de l'étape de calcul est paramétrée sur zéro ou est nulle. La sortie peut également être : « pas de recommandation ».
Fréquence
La compensation est appliquée par le système au bout de chaque période prédéterminée, par exemple toutes les cinq minutes. Dans ce mode de réalisation, la taille estimée du repas imprévu correspond à un écart de la glycémie pendant cinq minutes. Il s'agit généralement d'un petit écart qui induit une petite taille estimée et donc un petit bolus d'insuline si on compare à un écart pendant une plus longue période, par exemple 15 minutes, comme c'est généralement le cas.
C'est pour cette raison que l'étape d'estimation et l'étape de calcul sont répétées par le module d'estimation 102 et le module de compensation 103 un nombre de fois déterminé, par exemple quatre fois à la suite, avec une fréquence déterminée, par exemple toutes les cinq minutes.
Le nombre de fois prédéterminé peut être compris entre 2 et 10, de préférence entre 3 et 5, et dans l'idéal égal à 4, tel que décrit ci-dessus.
La fréquence prédéterminée est comprise entre 1 et 15 minutes, de préférence entre 1 et 10 minutes, et dans l'idéal égale à 5 minutes, tel que décrit ci-dessus.
Cette petite période permet une gestion fine de la glycémie dès le début d'un repas imprévu.
Par exemple, un apéritif peut durer 20 minutes. Toutes les cinq minutes, la compensation est appliquée et une taille estimée du repas ingéré correspondante est déterminée, puis utilisée pour gérer la hausse imminente de la glycémie due aux cinq minutes d'apéritif.
Le système permet de gérer la hausse imminente dès le début, ici les 5 premières minutes, et donc favorise une gestion fluide de la glycémie en administrant de l'insuline si nécessaire en fonction de l'estimation du repas imprévu ingéré.
Claims (15)
- Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur, la méthode étant appliquée par un système, ce système comprenant :
- un module de stockage (301), ce module de stockage enregistrant une série temporelle de valeurs de glycémie de l'utilisateur dans un stockage de la glycémie,
- un module de prévision (302), ce module de prévision (302) déterminant une variation attendue de la glycémie à un instant donné,
- un module d'estimation (11), ce module d'estimation (11) estimant la taille du repas imprévu ingéré en se basant sur :
- une différence de variation entre- une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné,
et- la variation de la glycémie attendue entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné ;
- Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à la revendication précédente,
dans laquelle le module de prévision (302) détermine la variation attendue de la glycémie à un instant donné en se basant au minimum sur :
- le facteur de sensibilité à l'insuline de l'utilisateur, et/ou
- une consommation instantanée de l'insuline par l'utilisateur. - Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 2, dans laquelle le paramètre utilisateur lié à et personnalisé selon l'utilisateur est basé sur le poids de l'utilisateur.
- Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 3, dans laquelle
le système comprend également un premier module de sécurité de l'estimation (13a), ce premier module de sécurité de l'estimation (13a) déterminant :
- si la variation de la glycémie mesurée déterminée par le module d'estimation (11) dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramétrant la variation de glycémie mesurée sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la variation de glycémie mesurée déterminée par le module d'estimation (11) dépasse la valeur seuil de différence de variation. - Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 4, dans laquelle
le système comprend également un deuxième module de sécurité de l'estimation (13b), ce deuxième module de sécurité de l'estimation (13b) déterminant :
- si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrant la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) dépasse la valeur seuil d'estimation de repas. - Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à la revendication précédente dans laquelle la valeur seuil d'estimation de repas est calculée en se basant sur un paramètre de seuil déterminé pour un instant donné.
- Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 6, dans laquelle le système comprend également un module de correction (12),
ce module de correction (12) corrigeant la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) en appliquant au minimum un coefficient de correction,
ce coefficient de correction minimal étant prédéterminé en fonction du profil de l'utilisateur en se basant au minimum sur l'âge, le poids, le sexe de l'utilisateur et/ou les besoins en insuline de l'utilisateur. - Méthode permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, dans laquelle le système comprend également un module d'agressivité (14),
ce module d'agressivité (14) calculant une estimation d'agressivité personnalisée de la taille du repas en appliquant un facteur d'agressivité à la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11). - Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur comprenant :
- un module de stockage (301) adapté pour enregistrer une série temporelle de valeurs de glycémie de l'utilisateur dans un stockage de la glycémie,
- un module de prévision (302) adapté pour déterminer une variation attendue de la glycémie à un instant donné,
- un module d'estimation (11) adapté pour estimer la taille d'un repas imprévu ingéré en se basant sur :
- une différence de variation entre- une variation de la glycémie mesurée entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné,
et- la variation de la glycémie attendue entre une valeur de la glycémie à un instant donné et une valeur de la glycémie à un moment de la série temporelle qui précède l'instant donné ;
- Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur conformément à la revendication précédente, ce système comprenant également un premier module de sécurité de l'estimation (13a) adapté pour :
- déterminer si la différence de variation déterminée par le module d'estimation (11) dépasse une valeur seuil de différence de variation et paramétrer la différence de variation sur une valeur égale à la valeur seuil de différence de variation si la différence de variation déterminée par le module d'estimation (11) dépasse la valeur seuil de différence de variation. - Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 9 ou 10, ce système comprenant également un deuxième module de sécurité de l'estimation (13b) adapté pour :
- déterminer si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) dépasse une valeur seuil d'estimation de repas et paramétrer la taille sur une valeur égale à la valeur seuil d'estimation de repas si la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) dépasse la valeur seuil d'estimation de repas. - Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 9 à 11, pour lequel la valeur seuil d'estimation de repas est calculée en se basant sur un paramètre de seuil déterminé pour un instant donné.
- Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 9 à 12 comprenant également un module de correction (12) adapté pour corriger la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11) en appliquant au minimum un coefficient de correction,
ce coefficient de correction minimal étant prédéterminé en fonction du profil de l'utilisateur en se basant au minimum sur l'âge, le poids, le sexe de l'utilisateur et/ou les besoins en insuline de l'utilisateur. - Système permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur conformément à l’une quelconque des revendications précédentes 9 à 13 comprenant également un module d'agressivité (14) adapté pour calculer une estimation d'agressivité personnalisée de la taille du repas en appliquant un facteur d'agressivité à la taille du repas imprévu ingéré estimée par le module d'estimation (11).
- Un programme informatique permettant d'estimer la taille d'un repas imprévu ingéré par un utilisateur, ce programme informatique étant adapté, quand il est exécuté sur un processeur, pour demander au processeur d'appliquer la méthode des revendications 1 à 8.
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| ENG EMILIA FUSHIMI: "Artificial Pancreas: Evaluating the ARG Algorithm Without Meal Announcement", JOURNAL OF DIABETES SCIENCE AND TECHNOLOGY DIABETES TECHNOLOGY SOCIETY, 22 March 2019 (2019-03-22), pages 1035 - 1043, XP055789905, Retrieved from the Internet <URL:https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/1932296819864585> [retrieved on 20210325] * |
| FATHI ANAS EL ET AL: "An Unannounced Meal Detection Module for Artificial Pancreas Control Systems", 2019 AMERICAN CONTROL CONFERENCE (ACC), AMERICAN AUTOMATIC CONTROL COUNCIL, 10 July 2019 (2019-07-10), pages 4130 - 4135, XP033605328 * |
| GODOY J L ET AL: "Meal detection and carbohydrate estimation based on a feedback scheme with application to the artificial pancreas", BIOMEDICAL SIGNAL PROCESSING AND CONTROL, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 68, 18 May 2021 (2021-05-18), XP086638853, ISSN: 1746-8094, [retrieved on 20210518], DOI: 10.1016/J.BSPC.2021.102715 * |
| SIKET MATE ET AL: "Automatically estimated meals in Model Predictive Control-Moving Horizon Estimation control strategy", 2022 13TH ASIAN CONTROL CONFERENCE (ASCC), ACA, 4 May 2022 (2022-05-04), pages 1367 - 1372, XP034152495, DOI: 10.23919/ASCC56756.2022.9828202 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4338667A1 (fr) | 2024-03-20 |
| US20240082492A1 (en) | 2024-03-14 |
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