Hier finden Sie Erläuterungen zu unserer Methodik, technische Details, und wissenschaftlichen Quellen.
Physiologisches Modell
Zur mathematischen Beschreibung der physiologischen Vorgänge im Körper stehen derzeit folgende Modelle zur Auswahl:
- UVA/Padova nach Dalla Man et al. Sehr ähnliche Gleichungen liegen auch dem kommerziellen UVA/PADOVA Type 1 Diabetes Simulator (T1DMS) zugrunde.
- Cambridge nach Hovorka et al.
Detaillierte Informationen finden Sie unter dem jeweiligen Link. Es muss ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass es sich stets nur um mathematische Modelle handelt, die die realen Vorgänge im menschlichen Körper höchstens näherungsweise und in Teilen beschreiben können. Die Simulationsergebnisse ähneln daher zwar klinischen Kurven qualitativ, müssen aber mit Vorsicht interpretiert werden und sind nicht geeignet, individuelle Behandlungsstrategien von ihnen abzuleiten (siehe Disclaimer).
AID-Algorithmen
Derzeit sind zwei Algorithmen im Simulator enthalten; die Auswahl soll zukünftig erweitert werden.
Basalrate+Bolus
Die Einstellung „Basalrate+Bolus“ realisiert eine gewöhnliche Pumpentherapie mittels fester Basalrate und Mahlzeiten-Bolus. Bei Änderungen am virtuellen Patienten wird die Basalrate automatisch auf einen physiologischen Wert gesetzt, kann aber manuell überschrieben werden. Der Mahlzeitenbolus wird für angekündigte Mahlzeiten mit einem einstellbaren Spritz-Ess-Abstand abgegeben; auch der KE-Faktor (d.h. die Einheiten Insulin pro Kohlenhydrateinheit, also 10g) ist konfigurierbar.
OpenAPS (oref0)
Hinter „OpenAPS (oref0)“ verbirgt sich der von der Do-It-Yourself (DIY)-Community entwickelte und gepflegte Open-Source-Algorithmus, der unverändert und im Original eingebunden wird, da er ebenfalls in JavaScript programmiert ist.
Die manuelle Abgabe eines Mahlzeitenbolus durch die virtuelle Patientin wird genauso konfiguriert wie oben; die Anpassung der Basalrate erfolgt automatisch durch den Algorithmus. Diesem können verschiedene Einstellungen mitgegeben werden, darunter die Sensitivität (ISF), der Zielbereich der Glukosekonzentration, die Dauer der Insulin-Aktivität (DIA) und weitere. Für nähere Angaben zu deren Bedeutung und Wirkung im Algorithmus sei auf die Dokumentation von OpenAPS verwiesen.
Mahlzeiten
Für die Simulation kann eine beliebige Anzahl an Mahlzeiten definiert werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eingenommen werden und aus einer einstellbaren Menge an Kohlenhydraten bestehen. Mahlzeiten können angekündigt oder ungekündigt sein.
Im Expertenmodus lässt sich v.a. die Ankündigung noch filigraner parametrieren: Zum einen kann der angekündigte Zeitpunkt der Mahlzeit vom tatsächlichen Zeitpunkt beliebig abweichen; gleiches gilt für die Menge an Kohlenhydraten. Außerdem kann exakt eingestellt werden, zu welchem Zeitpunkt die Ankündigung überhaupt erfolgt; so kann beispielsweise vorgegeben werden, mit wie viel Vorlauf der AID-Algorithmus von einer bevorstehenden Mahlzeit erfährt.
Technische Umsetzung
Die Umsetzung des Simulator erfolgte vollständig in der Sprache JavaScript, die von allen modernen Browsern interpretiert wird. So können alle Berechnungen direkt auf dem Endgerät der Nutzer:innen ausgeführt werden. Eingegebene Daten oder Parameter können auf Wunsch heruntergeladen werden, werden aber nie automatisch außerhalb des genutzten Browsers gespeichert.
Numerische Simulation
Zur numerischen Lösung des Differentialgleichungssystems kommt ein klassisches Runge-Kutta-Verfahren mit einer festen Schrittweite von 1min zum Einsatz. Dies gewährleistet einen guten Kompromiss zwischen kurzer Simulationsdauer und hoher Genauigkeit. Außerdem erleichtert die feste Schrittweite die Berücksichtigung impulsförmiger Signale wie z.B. die sprunghafte Zunahme der Insulinkonzentration infolge eines Bolus.
Verwendete Werkzeuge und Bibliotheken
Die grafische Visualisierung der Simulationsergebnisse erfolgt mithilfe von Chart.js. Zur Bündelung der JavaScript-Pakete und als lokaler Server kommt Webpack zum Einsatz, als Framework Vue.js.