ICU患者葡萄糖-胰岛素系统的可预测性失效

内容形式：摘要译文

现代医学隐含地假定，干预所引发的生理反应能够由所实施的治疗措施以可预测的方式决定。然而，在刺激被检测到与产生生物学反应之间存在内在延迟的生理系统中，这一假定可能并不成立。我们研究了超昼夜（Ultradian）模型所描述的人体葡萄糖—胰岛素系统，并通过数学方法证明，临床相关的驱动方案——例如脉冲式胰岛素输注和阶跃式葡萄糖输注，这两种方式在重症监护病房（ICU）中均较为常用——可能诱发持续性时间混沌，从而妨碍对生理反应的准确预测。如果不加以考虑，这些混沌动力学可能导致在临床或家庭护理环境中给予葡萄糖和胰岛素时，难以实现最佳的剂量与给药时机。这种现象被称为延迟诱导不确定性（delay-induced uncertainty，DIU），源于生理延迟、极限环附近的内禀剪切以及外部驱动之间的相互作用。利用超昼夜葡萄糖—胰岛素模型，我们计算了最大李雅普诺夫指数，以量化系统的可预测性。在一系列脉冲式和阶跃式驱动机制下，包括振幅取自马尔可夫过程的随机驱动方案，我们观测到正的李雅普诺夫指数，表明系统存在持续性混沌。我们的结果表明，延迟的内分泌调节可能从根本上限制用于制定血糖管理策略的模型的预测价值，并对重症监护病房中的临床方案产生影响。

关键词：葡萄糖-胰岛素调控 · 延迟诱导不确定性 · 时间混沌 · 李雅普诺夫指数 · 重症监护血糖管理 · 数学建模

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.26.747449v1?rss=1