شماره مدرك
21254
شماره راهنما
18199
پديد آورنده
محمدعلي، علي
عنوان
بررسي معادلات ديفرانسيل معمولي (ODE) مينيمال از اثرات تغيير هورموني بر جذب گلوكز با واسطه انسولين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
بيوالكتريك
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
79ص
توصيفگر ها
مدلسازي گلوكز , انسولين , معادلات ديفرانسيل معمولي , ؛ مقاومت به انسولين , تنظيم قند خون
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/28
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/29
كد ايرانداك
23252890
چكيده فارسي
ديابت شيرين يك اختلال متابوليكي عمده است كه با اختلال در تنظيم گلوكز مشخص ميشود و در نتيجه كاهش ترشح انسولين، كاهش حساسيت به انسولين و فعاليت غيرطبيعي هورمونها ايجاد ميشود. هموستازي گلوكز خون به تعاملات پيچيده ميان گلوكز، انسولين و هورمونهاي تنظيمكننده متقابل وابسته است؛ ازاينرو، مدلسازي رياضي رويكردي ارزشمند براي بررسي رفتار متابوليكي در شرايط فيزيولوژيك و پاتولوژيك به شمار ميرود. در اين مطالعه، يك مدل حداقل غيرخطي مبتني بر معادلات ديفرانسيل معمولي (ODE) براي تحليل برداشت گلوكز با واسطه انسولين تحت سناريوهاي مختلف تغييرات هورموني ارائه شده است. اين مدل، برهمكنشهاي پوياي ميان غلظت گلوكز خون، انسولين پلاسما، حساسيت به انسولين، برداشت گلوكز و اثرات تنظيمي هورمونها را توصيف ميكند. براي پيادهسازي عددي و شبيهسازي مدل در شرايط فيزيولوژيك طبيعي، مقاومت به انسولين، ديابت، افزايش شديد قند خون و عدم تعادل هورموني، از MATLAB/Simulink استفاده شد. مدل پيشنهادي توانست پاسخهاي متابوليكي متمايزي را در سناريوهاي بررسيشده با موفقيت بازتوليد كند. در شرايط فيزيولوژيك طبيعي، گلوكز از نظر پويايي پايدار باقي ماند، اگرچه سطح پيشبينيشده گلوكز اندكي پايينتر از محدوده مورد انتظار در حالت ناشتا بود. مقاومت به انسولين منجر به افزايش خفيف و پايدار قند خون همراه با افزايش جبراني ترشح انسولين شد. در شرايط ديابت، افزايش قابلتوجه و پايدار قند خون مشاهده شد و ميانگين غلظت گلوكز تقريباً 302 mg/dL بود كه بيانگر اختلال قابلتوجه در تنظيم گلوكز است. افزايش شديد قند خون بيشترين اختلال متابوليكي را ايجاد كرد، بهطوريكه سطح گلوكز در بخش عمدهاي از شبيهسازي از 300 mg/dL فراتر رفت. در مقابل، در شرايط عدم تعادل هورموني، با وجود افزايش تأثير هورمونها و افزايش خفيف فعاليت انسولين، سطح گلوكز نزديك به محدوده فيزيولوژيك باقي ماند. تمامي سناريوهاي شبيهسازيشده از نظر پويايي پايدار بودند و تفاوتهاي مشخصي در كارايي برداشت گلوكز و حساسيت به انسولين نشان دادند. اگرچه شاخصهاي حساسيت به انسولين و برداشت گلوكز بهدستآمده از مدل، معيارهاي محاسباتي نرمالشده هستند و نبايد بهعنوان مقادير باليني مستقيم تفسير شوند، اين شاخصها بهطور پايدار تغييرات نسبي مورد انتظار ميان وضعيتهاي فيزيولوژيك و پاتولوژيك را نشان دادند.
چكيده انگليسي
Diabetes mellitus is a major metabolic disorder characterized by disturbances in glucose regulation resulting from impaired insulin secretion, reduced insulin sensitivity, and abnormal hormonal activity. Blood glucose homeostasis depends on complex interactions among glucose, insulin, and counter-regulatory hormones, making mathematical modeling a valuable approach for investigating metabolic behavior under both physiological and pathological conditions. This study proposes a minimal nonlinear Ordinary Differential Equation (ODE)-based model to analyze insulin-mediated glucose uptake under different hormonal variation scenarios. The model describes the dynamic interactions among blood glucose concentration, plasma insulin, insulin sensitivity, glucose uptake, and hormonal regulatory effects. MATLAB/Simulink was used for numerical implementation and simulation under normal physiological, insulin-resistant, diabetic, severe hyperglycemic, and hormonal imbalance conditions. The proposed model successfully reproduced distinct metabolic responses across the investigated scenarios. Under normal physiological conditions, glucose remained dynamically stable, although the predicted glucose level was slightly below the expected fasting range. Insulin resistance resulted in persistent mild hyperglycemia accompanied by compensatory elevation of insulin secretion. The diabetic condition produced pronounced and sustained hyperglycemia, with a mean glucose concentration of approximately 302 mg/dL, indicating substantially impaired glucose regulation. Severe hyperglycemia produced the greatest metabolic disturbance, with glucose levels exceeding 300 mg/dL throughout much of the simulation. In contrast, the hormonal imbalance condition maintained glucose close to the physiological range despite increased hormonal influence and mildly elevated insulin activity. All simulated scenarios remained dynamically stable and showed clear differences in glucose uptake efficiency and insulin sensitivity. Although model-derived insulin sensitivity and glucose uptake indices are normalized computational measures and should not be interpreted as direct clinical values, they consistently reflected the expected relative changes among physiological and pathological states.
استاد راهنما
جعفر قيصري
استاد داور
احسان روحاني , امير اخوان بي تقصير