Tip 1 diyabet hastaları için geliştirilen glikoz-insülin metabolizması modelleme çalışmalarının incelenmesi ve insülin infüzyonu kontrol uygulamaları
An investigation of glucose-insulin metabolism modeling studies developed for Type 1 diabetics and insulin infusion control applications
Yazar: SELİM SOYLU
Danışman: PROF. DR. KENAN DANIŞMAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Tıp dilinde Diabetes Mellitus olarak adlandırılan diyabet, tip 1 ve tip 2 olmak üzere iki çeşittir. Birçok komplikasyona sebep olan diyabetin kesin bir tedavisi yoktur. Özellikle tip 1 diyabet hastaları insülin ile desteklenmektedirler. Hasta sayısının çokluğu klinik yetersizliğe sebep olmaktadır. Glikoz-insülin etkileşiminin iyi anlaşılabilmesi için matematiksel modellerin gelişimi artmaktadır. Bu artışla birlikte kan şekeri kontrolü için klasik ve gelişmiş kontrol yöntemlerinin kullanımı yaygınlaşmıştır.
Yapılan tez çalışmasında literatürde oldukça yaygın olan ve sadece üç hal değişkeni içeren Bergman modeli ve Stolwijk-Hardy dinamik modeli kullanılmıştır. Tek öğün ve günlük yaşamı yansıtacak şekilde üç öğün yemek alınımlarının benzetimi ve kontrol stratejilerinin uygulanması için MATLAB/Simulink kullanılmıştır. Harici insülin infüzyonu ile plazma glikoz yoğunluğunun normal değerlerde tutulabilmesi amaçlanmış ve bu amaçla her iki modele farklı kontrol stratejileri uygulanmıştır. Açık döngü kontrol yönteminde maksimum ve minimum insülin infüzyonuna dayalı kontrol stratejisi, kapalı döngü kontrol yönteminde ise oransal-integral-türevsel (PID) denetleyici, Bulanık Mantık denetleyici ve Bulanık-PID denetleyici kullanılmıştır. Benzetim sonuçlarından plazma glikoz yoğunluğunun kontrolünde en uygun tekniğin Bulanık-PID denetleyici olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Diabetes called as Diabetes Mellitus in the medical terminology consists of two types as type 1 and type 2 diabetes. There is no certain cure for treatment of diabetes which causes many complications. But especially type 1 diabetic patients are supported by insulin. The sheer number of patients causes clinical inadequacy. In order to better understand the interaction of glucose-insulin, development of mathematical models has increased. With this increase, usage of conventional and advanced control methods for controlling of blood glucose has become widespread.
In this thesis, Bergman model which is quite common in the literature contains only three state variable and Stolwijk-Hardy dynamic model are used. MATLAB/Simulink is used for implementation of control strategies and simulation of a single meal intake and three meals intake daily. For keeping blood glucose concentration in a normal range by an external insulin infusion, different control strategies are applied to both models. The control strategy based on minimum and maximum insulin infusion is used for open-loop control. Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, Fuzzy Logic controller and Fuzzy-PID controller are used for closed-loop control. From simulation results Fuzzy-PID controller is determined as the most suitable strategy for controlling blood glucose.