用于導(dǎo)出個(gè)體的自我平衡反饋控制的參數(shù)的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求新加坡專(zhuān)利申請(qǐng)SG 201208940-5的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用方 式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)出個(gè)體的自我平衡反饋控制的參數(shù)的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)和 方法尤其適合于（但不限于）確定個(gè)體的自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)，并將在此背景下進(jìn)行描述。
【背景技術(shù)】
[0004] 對(duì)本發(fā)明的背景的以下討論僅是旨在便于理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，該討論 不確認(rèn)或承認(rèn)所提及的任何材料在本發(fā)明的優(yōu)先權(quán)日期時(shí)是公開(kāi)的、已知的、或者是任何 管轄范圍中本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)的部分。
[0005] 在正常條件下，甲狀腺產(chǎn)生某些預(yù)定量的如甲狀腺素（以下被稱(chēng)為[T4])的甲狀 腺激素和三碘甲腺氨酸（以下被稱(chēng)為[FT3])，以用于對(duì)身體功能的適當(dāng)調(diào)節(jié)。在生理學(xué)中， 要調(diào)節(jié)的主要甲狀腺成分是稱(chēng)為游離甲狀腺素[T4]的游離形式（以下被稱(chēng)為[FT4])。已 知此調(diào)節(jié)機(jī)制根據(jù)負(fù)反饋過(guò)程來(lái)操作。由下丘腦-腦垂體（以下被稱(chēng)為HP)單元密切監(jiān)視 [FT4]的水平。
[0006] 甲狀腺機(jī)能減退和甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)由甲狀腺的受損功能引起，并且表現(xiàn)為甲狀腺 激素的產(chǎn)物的失衡。它使得包括但不限于人的眾多哺乳動(dòng)物受到折磨。因此，受到導(dǎo)致甲狀 腺激素失衡的甲狀腺疾病折磨的術(shù)語(yǔ)"病人"或"個(gè)體"可以指代受到影響的任何哺乳動(dòng)物。 甲狀腺機(jī)能減退由其中甲狀腺激素的產(chǎn)物的減少的甲狀腺的活性不足引起，并且甲狀腺機(jī) 能亢進(jìn)由其中甲狀腺激素的產(chǎn)物的增大的甲狀腺的過(guò)度活躍引起。已知了 HP將血流中的 [FT4]的水平與預(yù)定水平或設(shè)定點(diǎn)相比較。HP可以借助于促甲狀腺激素（該激素以下被稱(chēng) 為[TSH])刺激甲狀腺產(chǎn)生或多或少的[FT4]。為了示例，如果[FT4]的水平超過(guò)設(shè)定點(diǎn)水 平，則將減少[TSH]的刺激。當(dāng)[FT4]的所檢測(cè)水平低于設(shè)定點(diǎn)水平時(shí)，則增大[TSH]的量， 以便保持[FT4]的水平與設(shè)定點(diǎn)值盡可能接近。這個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制由[FT4]與[TSH]之 間的關(guān)系來(lái)表征。
[0007] 已經(jīng)存在對(duì)[FT4]與[TSH]之間的關(guān)系的進(jìn)行中的研宄。然而，大多數(shù)當(dāng)前的研 宄將生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)假定為在個(gè)體之間變化不大的相對(duì)恒定的值。
[0008] 盡管現(xiàn)有對(duì)于設(shè)定點(diǎn)和HPT系統(tǒng)的研宄，當(dāng)前沒(méi)有用于準(zhǔn)確地定義或預(yù)測(cè)給定個(gè) 體的生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)的定義明確的標(biāo)準(zhǔn)或方法來(lái)，尤其是與用于不同個(gè)體的最佳 [TSH]和[FT4]水平相關(guān)的最佳設(shè)定點(diǎn)。還存在對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行微調(diào)來(lái)解釋在不同個(gè)體的 生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)之間的變化的需要，其結(jié)果可以用于臨床應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明尋求提供一種至少部分地滿(mǎn)足以上需要的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)促甲狀腺素（促甲狀腺激素，[TSH])的最佳水平和游離甲狀腺素 (游離T4)的相對(duì)應(yīng)水平對(duì)于每一個(gè)獨(dú)特個(gè)體都不同。這是與生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)在 大多數(shù)個(gè)體之間類(lèi)似的現(xiàn)有假設(shè)的范式轉(zhuǎn)移（paradigm shift)。
[0011] [TSH]和[FT4]值的正常參考間隔落在"膝"區(qū)內(nèi)（即，定義為在示出[TSH]與 [FT4]之間的關(guān)系的圖形上具有最大曲率的區(qū)域）。在"膝"區(qū)也相巧合地發(fā)現(xiàn)了對(duì)于每一 個(gè)個(gè)體獨(dú)特的最佳[TSH]-[FT4]設(shè)定點(diǎn)。這暗示了大多數(shù)脊椎動(dòng)物生來(lái)賦予的進(jìn)化生存優(yōu) 勢(shì)魯棒地響應(yīng)并校準(zhǔn)其[TSH]輸出，以實(shí)現(xiàn)其[FT4]水平在窄生理窗口內(nèi)的嚴(yán)格的體內(nèi)平 衡。
[0012] 進(jìn)一步發(fā)展典型地以負(fù)指數(shù)模型形式的圖形，以如根據(jù)本發(fā)明以下方面中表征地 那樣來(lái)表征在自我平衡測(cè)量之間的關(guān)系（具體而言，但不限于[FT4]與[TSH]之間的關(guān) 系）。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種導(dǎo)出個(gè)體的生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)的方 法，包括以下步驟：獲得個(gè)體的預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值的數(shù)據(jù)集；根據(jù)負(fù)指數(shù)衰減函 數(shù)來(lái)對(duì)預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值的數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合；以及識(shí)別對(duì)于個(gè)體獨(dú)特的生理自我 平衡操作設(shè)定點(diǎn)并將所述生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為與在所擬合的負(fù)指數(shù)衰減函數(shù) 上的最大曲率的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
[0014] 優(yōu)選地，預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值中的每一個(gè)自我平衡測(cè)量值是個(gè)體的促甲狀 腺激素[TSH]水平和相對(duì)應(yīng)的游離甲狀腺素[FT4]水平，在受控的預(yù)定測(cè)量條件下獲得自 我平衡測(cè)量值。
[0015] 優(yōu)選地，負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)數(shù)學(xué)表示為以下公式：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)出個(gè)體的生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)的方法，包括以下步驟： a. 獲得所述個(gè)體的預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值的數(shù)據(jù)集； b. 根據(jù)負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)來(lái)對(duì)預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值的所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合；以 及 c. 識(shí)別對(duì)于所述個(gè)體獨(dú)特的所述生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)并將所述生理自我平衡操 作設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為與在所擬合的負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)上的所述最大曲率的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值中的每一個(gè)自 我平衡測(cè)量值是所述個(gè)體的促甲狀腺激素[TSH]水平和相對(duì)應(yīng)的游離甲狀腺素[FT4]水 平，所述自我平衡測(cè)量值在受控的預(yù)定測(cè)量條件下獲得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)數(shù)學(xué)表示為以下公式：
其中，S是乘法器參數(shù)；0是旋轉(zhuǎn)參數(shù)；以及exp表示指數(shù)函數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)以下公式由所述個(gè)體的第一自我平衡測(cè)量 值和第二自我平衡測(cè)量值來(lái)計(jì)算參數(shù)S和P:
其中，下標(biāo)1和下標(biāo)2分別表示所述第一自我平衡測(cè)量值和所述第二自我平衡測(cè)量值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)以下公式確定所述個(gè)體的所述生理自我平 衡操作設(shè)定點(diǎn)：
其中，[FT4]S#P[TSP]SP表示所述個(gè)體的所述生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值 的所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合的步驟基于內(nèi)插、平滑或外插技術(shù)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括以下步驟：在對(duì)所述 數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合的步驟之前，將任何離群數(shù)據(jù)從預(yù)定數(shù)量的自我平衡測(cè)量值的所述數(shù)據(jù)集 濾除。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括以下步驟：使用與至 少三個(gè)自我平衡測(cè)量值相比的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)（Rsq)來(lái)驗(yàn)證所擬合的負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對(duì)于在所述第二自我平衡測(cè)量值之后的任何測(cè) 量值，通過(guò)使用每一個(gè)隨后的自我平衡測(cè)量值與所述第一自我平衡測(cè)量值和所述第二自我 平衡測(cè)量值一起對(duì)所述參數(shù)S和P進(jìn)行迭代微調(diào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，與所述個(gè)體的所述生理自我平衡操作設(shè)定點(diǎn)相
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)以下數(shù)學(xué)表達(dá)式修改所述負(fù)指數(shù)衰減函數(shù) 以考慮滯后效應(yīng)：
并且參數(shù)a定義在完全甲狀腺機(jī)能減退條件下來(lái)自腦垂體前葉的最大[TSH]分泌。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟：基于控制系統(tǒng)模 型來(lái)驗(yàn)證所述個(gè)體的所