GM(1,1)模型在糖尿病患者短期血糖预测中的有效性及准确性评估

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目的:
  血糖监测是糖尿病治疗和管理中的重要组成部分,但如果能预测血糖,针对糖尿病未来血糖变化,对糖尿病早期预防、早期治疗和管理有重要意义。随着机器学习算法的兴起,已有大量的研究通过不同的学习算法来预测血糖变化。本研究主要通过动态血糖监测系统(continuous glucose monitoring system,CGMS)建立GM(1,1)血糖预测模型,获得血糖预测值,比较血糖预测值与实际测定值的差异来评估GM(1,1)模型在糖尿病患者短期血糖预测中的有效性、准确性。
  方法:
  本研究采用回顾性研究的方法,纳入2017年1月-2017年9月于我院内分泌代谢科接受皮下胰岛素泵治疗的163例糖尿病患者,所有患者均佩戴CGMS连续监测72小时,同时每日至少输入4次指端血糖进行校正。(1)从121例糖尿病患者中选取50例符合连续、无断点的原始血糖数据序列,建立GM(1,1)血糖预测模型,比较在未来5分钟、15分钟、30分钟血糖预测模型精度;(2)从42例糖尿病患者中选取16例符合连续、无断点的原始血糖数据序列,建立GM(1,1)血糖预测模型,应用相关分析、误差分析等方法评估未来30分钟在不同血糖水平血糖预测值和测定值之间的变化关系。
  结果:
  @(1)50例糖尿病患者GM(1,1)预测值和与之相匹配CGMS测定值的相关系数在未来5分钟、15分钟、30分钟分别为0.99、0.98、0.92(P<O.OO1)。但随着预测时间的延长,相关性降低。而平均绝对误差、平均相对误差、均方差根值随着预测时间的延长升高。Clarke误差网格分析(error grid analysis,EGA)结果示未来5分钟、15分钟、30分钟分别有99.87%、99.70%、99.53%的点落在区域A和区域B。
  (2)16例糖尿病患者在未来30分钟这一预测时域共收集到13552对GM(1,1)预测值和CGMS测定值。在总体血糖水平,84.3%的GM(1,1)预测值在CGMS值的±20%范围内,93.1%在CGMS值的±30%范围内;相关性分析显示两者相关性显著(r=0.94,P<O.O01);平均绝对误差、相对误差、标准差分别为0.78、11、1.28,均在临床接受范围;EGA结果示99.63%的点落在区域A和区域B;偏差趋势分析中总体血糖水平90.5%的配对值偏差集中在-2mmol/L,2mmol/L,而两者之间偏差绝对值超过3mmol/L只有4.g%
  结论:
  基于CGMS建立的GM(1,1)血糖预测模型可以有效地对血糖进行前瞻性测定,并且能准确反映未来5分钟、15分钟、30分钟血糖变化趋势,且在未来30分钟预测值和实际测定值具有良好的相关性、一致性和准确性。
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