Індивідуальні завдання

1. Прогнозування рівня глюкози в крові хворого на діабет Опис предметної галузі

Діабет – захворювання, що характеризується відносною або абсолютною інсуліновою недостатністю, яка веде до порушення всіх видів обміну речовин, розвитку підвищеного значення рівня глюкози в крові (РГК). Основним регулятором створення і секреції інсуліну є РГК: навіть короткочасне його підвищення підсилює створення і надходження інсуліну в кров, зниження РГК дає зворотний ефект. Оптимальний РГК здорової людини натщесерце 3,35-5,55 ммоль/л або 60-100 мг у 100 мл крові та не більше 8,88 ммоль/л після їди. Інсулін знижує РГК, підтримує його оптимальний вміст.

Введення хворому розрахованих доз інсуліну в конкретний час дає можливість імітувати роботу здорової підшлункової залози і наблизити його життя до життя здорової людини.

Таке лікування вимагає співпраці пацієнта з лікарем. Хворий зобов'язаний постійно контролювати РГК, тобто вести так званий надомний моніторинг: через певні інтервали часу вимірювати РГК за допомогою спеціального приладу – глюкометра і фіксувати ці вимірювання і дози ін'єкцій інсуліну, які він отримує. Це дає можливість лікарю вести лікування в домашніх умовах.

Кількість інсуліну вимірюється в інтернаціональних одиницях (І.Е.): 1 І.Е. інсуліну відповідає такій його кількості, яка може знизити РГК кролика вагою 4 кг на 1 ммоль/л. Як правило, інсулін вводять хворому 1-2 рази на день. Зараз, в основному для молодих пацієнтів, застосовують так звані інтенсивні інсулінові режими. Це означає, що інсулін вводиться 3-4 рази на день і дозування його наближається до природного рівня інсуліну в крові.

Задача надомного лікування діабету розв’язувалась спільно Міжнародним науково-навчальним центром інформаційних технологій та систем НАН та МОН України з вченими лабораторії прикладної логіки (Угорщина), які надали вибірку даних медичного моніторингу діабету.

Вектор стану пацієнта включає такі показники як стать хворого, його вік, зріст, вага тощо. Поточний стан пацієнта характеризують такі показники, які вимірюються ним самим протягом дня: чотири значення РГК о 6 годині ранку перед сніданком (x₁), о 12 перед обідом (x₂), о 17 годині 15 хвилин (x₃) та перед сном о 22 годині (x₄), а також дози інсуліну (короткої або тривалої дії), призначені хворому чотири рази протягом доби: дози інсуліну вранці о 6 годині (короткої дії, х₅), о 11 годині 45 хвилин (х₆), о 17 годині (х₇) та перед сном о 22 годині (тривалої дії, х₈).

Користуючись вибіркою даних можна побудувати моделі для короткострокового прогнозу РГК. Таким чином, лікар одержує інформацію про майбутню зміну РГК на добу наперед.

Вибірка даних:

Дата	x1		x2		x3		x4		x5		x6		x7		x8		y
27.03.1993	14,2		14,6		5,6		13,7		11		8		10		14		15,3
28.03.1993	15,3		16,5		13,8		3,9		11		8		9		14		12,8
29.03.1993	12,8		9,3		9,4		12		11		8		8		14		8,3
30.03.1993	8,3		6,9		13,1		12,5		11		8		8		14		13,9
31.03.1993	13,9		11,5		13,6		10		11		8		9		14		12,4
01.04.1993	12,4		10,3		11,2		5,6		11		8		10		14		5,6
02.04.1993	5,6		10,9		11,5		7,7		12		8		10		14		12
03.04.1993	12		6,8		11,2		9,3		12		8		11		14		12,5
04.04.1993	12,5		10,1		12,9		10,8		12		8		11		14		13,5
05.04.1993	13,5		15,4		11		4,3		12		8		11		14		10,9
06.04.1993	10,9		12,9		9		4,8		12		8		12		14		12,8
07.04.1993	12,8		16		12,8		14,5		13		8		12		14		8,7
08.04.1993	8,7		14,4		17,1		8,2		13		8		12		14		8,2
09.04.1993	8,2		16,8		10,9		6		13		8		12		16		6,7
10.04.1993	6,7		15		16,9		14,6		13		8		12		16		5,1
11.04.1993	5,1		5,9		9,7		5,8		13		8		12		16		4
12.04.1993	4		13,1		11		12,8		13		8		12		16		10,3
13.04.1993	10,3		7,9		1,7		4,6		13		8		12		16		9
14.04.1993	9		8,5		9,2		10,6		13		8		12		14		10,3
15.04.1993	10,3		11,4		11,3		3,2		12		8		12		16		11,3
16.04.1993	11,3		4		9,8		8,5		13		8		12		16		5,4
17.04.1993	5,4		13,2		2,4		5,9		12		8		12		16		12,2
18.04.1993	12,2		6		2,9		10,6		13		8		11		16		16,4
19.04.1993		16,4		14,1		16,8		13,2		13		8		11		16		12,5
20.04.1993		12,5		11,9		22,9		10,3		13		8		11		16		4,8