Nový flexibilný plug and play systém pre modelovanie, simuláciu a predpovedanie žalúdočné emptying

A novú flexibilnú plug and play systém pre modelovanie, simuláciu a predpovedanie vyprázdňovanie žalúdka
abstraktné
pozadia
In silico modelov, ktoré sa pokúšajú zachytiť a popisujú telesný správanie biologických organizmov, vrátane ľudí, sú komplexné a časovo náročné na výstavbu a simulovať vo výpočtovom prostredí. Miera podrobnosti popisu začlenený do modelu závisí na znalosti správanie systému na tejto úrovni. Tieto poznatky sú čerpané z literatúry a /alebo zlepšiť poznatkov získaných z nových experimentov. Tak model rozvoja je iteračného vývojové postup. Cieľom tohto článku je opísať nový plug and play systém, ktorý ponúka zvýšenú flexibilitu a jednoduchosť použitia pre modelovanie a simuláciu fyziologické správanie biologických organizmov.
Metódy
Táto schéma vyžaduje, aby modelár (Užívateľ) prvá dodávať štruktúru interagujúcich zložiek a experimentálnych dát v tabuľkovom formáte. Správanie zložiek popísaných v matematickej forme, aj poskytované modelárov, je externe prepojený počas simulácie. Výhodou schéme Plug and Play pri modelovaní je, že to vyžaduje menej programovacieho úsilia, ktoré možno rýchlo prispôsobiť novším požiadavkám modelovanie a zároveň pripravuje pôdu pre dynamického modelu budovy.
Výsledky
Pre ilustráciu možno uviesť, papierové modely dynamika žalúdočné správanie vyprázdňovanie skúsený ľuďmi. Flexibilne prispôsobiť model pre predpoveď správanie žalúdočné vyprázdnenie za rôznych typov živín infúziou do čreva (ileum) je preukázaná. Predpovede boli overené s ľudskou intervenčné štúdie. Bolo zistené, že chyba v predpovedanie Polčas vyprázdňovanie musí byť nižšia ako 6%.
Závery
nový plug-and-play pre biologickú modelovanie systémov bol vyvinutý, ktorý umožňuje zmeny modelované konštrukcie a správania s obmedzenou schopnosťou programovania snaha, tým, že odstráni biologického systému do siete menších subsystémov s nezávislým správaním. V novom systéme, modelovanie a simulácia stane automatickú strojovo čitateľné a spustiteľný úloha.
Kľúčové
Modeling vyprázdňovanie žalúdka funkčných modulov spätnoväzbová slučky zavedením
analýzy biologických systémoch s radom hypotéz na dosah ruky je cyklický proces ktorá začína s experimentálnym dizajnom, získavanie dát, analýzu dát, dáta alebo hypotéza riadený modelovanie, simuláciu a analýzu [1, 2]. V každom cykle, (časť) opis biologického systému je rafinovaný buď zlepšiť alebo přeadresování hypotézu. To znamená, že do analýzy biologických systémoch, data /hypotéza riadený model je neustále prechádza zmenami.
Väčšina systémov biológie modelovacie nástroje vyžadujú, aby užívateľ ručne pokyn počítač pomocou podporovaných programovacích nástrojov na dosiahnutie modelovanie a simulácia cieľov [3- 5]. Takýto úloha zahŕňa programovo popisujúce biologické zložky, spojené prenosové funkcie a interaktívne správanie medzi jednotlivými prvkami. Existuje niekoľko moderných systémov biológie modelovacie nástroje ako Simbiology [6] a PhysioDesigner [7], ktoré poskytujú užívateľovi grafických doplnkov na vyzdvihnutie bežne používa biologicky relevantné komponenty a konektory z palety nástrojov a umiestniť ich v rámci modelu budovy prostredia. Avšak, funkčné popisy všetkých komponentov a interakcie medzi nimi je potrebné ešte programatically popísaný. Tak, plný iteratívny systémová biológia modelovanie cyklus v praxi sa často stáva nesmierne náročná úloha. Zjednodušenie vo veľkom meradle v modelovaní môže byť dosiahnutá v prípade, programovanie funkčné správanie komponenty je možné sa vyhnúť a úlohu nahradiť tým, že integruje čiastkové jednotky vopred naprogramovaný na prenos funkčných prvkov.
Každého pomocného fyziologického subjekt, ako je orgán, alebo tkanivo môže byť považovaná za majúce dobre určenú funkčné správanie vymedzené v zmysle jeho vstupov a výstupov. Správanie biologického systému je integrovaný správanie týchto sub-fyziologických subjekty, ktoré pracujú v súlade. Tak z fyziologického hľadiska, integrácia sub-jednotky vopred naprogramovaný na prenos funkčných prvkov pre realizáciu funkcie biologické zložky alebo biologického systému, ako celok, je zjavne relevantná.
Tento článok popisuje prostredie vhodné pre biologickú modelovanie systémov a simulácie, ktoré zmierňuje preprogramovanie úsilie zvyčajne spojené so zmenami v experimentálnom dizajne a modelovanie. Na preukázanie fungovania navrhovaného modelovanie a simuláciu prostredia a svojou flexibilitou vyjsť v ústrety experimentálne zmeny, žalúdočné vyprázdňovanie správanie pozorované u človeka bol modelovaný. Regulácia vyprázdňovanie žalúdka tvoria kľúčovú úlohu v zložitom procese regulácie príjmu potravy, ktorá je aktívna oblasť výskumu [8-10]. Rôzne bunkové typy, hormóny, receptory a nervové signály všetky pôsobí súčasne v tomto systéme. V súčasnej dobe je do značnej miery jasné, ako signály pochádzajúce z rôznych častí v čreve konať spoločne spätnoväzobný spôsobom prostredníctvom centrálneho nervového systému, pre reguláciu správanie múčky. Navrhovaný modelovacie prístup môže byť nápomocné pre umožnenie výskumníkom rýchlo a jednoducho vytvárať modelové varianty a rozhodnúť, ktorá z nich ponúka najviac konzistentné interpretácii experimentálnych dát. Z tohto dôvodu, štúdie zamerané na ovplyvnenie vyprázdňovanie žalúdka črevnej infúzie živín bol vybraný pre proof-of-concept príkladu. Parametre modelu odvodenú z experimentálnych dát zhromaždených z kontrolnej skupiny pacientov boli použité na predikciu vyprázdňovanie žalúdka cenu za intervenčnú skupine, ktorá dostávala ilea infúzie živín.
Design a softvérové ​​prostredie, predaj z hľadiska biologického systému modelárov kto chce úľavu od úsilia preprogramovanie spojených s experimentálnymi a modelovanie zmien v čase, modelovanie a simulácia prostredia musí umožniť užívateľovi špecifikovať sub-fyziologické subjekty, ktoré sa zúčastňujú v biologickom systéme modelovaná spoločne so svojimi vstupnými /out vzťahov v každom jednoduché a ľahko modifikovateľné formátu. Užívateľ by mal byť tiež schopný poskytnúť modelovanie a simulácia prostredia s akýmikoľvek experimentálnych dát zhromaždených alebo ktoré sú poskytované na úrovni systému alebo sub-fyziologickej úrovni entít. Aj vzhľadom k tomu špecifikáciu modelu a experimentálnych dát spojené napr. ako vstup v textovom formáte, modelovanie a simulácia prostredia by malo automaticky zostaviť model a simulovať modelovanou behavior.A softvérovej architektúry schopné splniť požiadavky vyššie je znázornený na obrázku 1. Ústredným bodom tejto architektúry je všeobecný modelovanie a simulácia rámec ktorá obsahuje staviteľ model, model simulátor a zložku funkcie knižnice. Staviteľ model a simulátor predkompilovaných spustiteľné súbory. Simulátor dynamicky načíta Súčasť Funkcia knižnice v priebehu simulačného behu. Užívateľ dodáva špecifikáciu modelu a experimentálnych dát pre generické modelovanie a simulácia rámca prostredníctvom špecifikácie modelu a dátový súbor vo vopred definovanom formáte. Staviteľ modelu analyzuje špecifikácie súbor modelu a vytvorí model, ako je uvedené užívateľom. Simulátor načíta konštruovanou model a v spojení s funkcie knižnice súčasť napodobňuje modelovým správaním s vhodnými simulačných dát. Nasledujúce podkapitoly bude poskytovať podrobný opis staviteľ modelu, modelu simulátora, súčasť funkcie knižnice, a špecifikácie modelu a dátového súboru. Obrázok 1 Generic modelovanie a simulácia rámec.
Model Builder
biologický systém na modelovanie možno považovať za montáž nezávislých sub-fyziologické subjektom, ktoré pracujú v súzvuku na dosiahnutie určitej biologickej cieľov. Modelovať správanie takéhoto biologického systému, je vhodné zvoliť abstrakciou, ktorá predstavuje každý sub-fyziologické entitu ako nezávislé zložky, ktoré spolu s ďalšími komponentmi tvorí sieť prvkov. Taká sieť, ktorý sa používa pre modelovanie systému je potom systém modelu komponenta na báze.
Základnou jednotkou modelu systémové komponenty založené je zložka s určitým počtom vstupov a výstupov. Tieto vstupy a výstupy sú spojené matematickú funkcií. Konštrukčné špecifikácie
niektoré zložky je teda definovaný ako názov zložky spoločne s názvom jeho vstupov a výstupov, pričom funkčná špecifikácia
niektoré zložky je definovaná ako matematický vzťah medzi svojimi vstupmi a výstupmi. Funkcia staviteľa modelu je vybudovanie systémov modelu komponenta na báze s ohľadom na štrukturálne a funkčné špecifikácie komponentov tvoriacich modelovanou biologický systém.
Model simulátor
modelu simulátor simuluje systémový model komponentov založený na vopred definované číslo simulačných cyklov. Súčasť systému model s sadu vstupov sa hovorí, že simulované pre vopred definovaný počet cyklov, simulácie, ak je každý výstupný zložka vyhodnocuje v každom cykle simulácie. Daný simulácia cyklus je povedal, aby bol dokončený v prípade každej výstupov komponentný boli vyhodnotené pre daný simulačné cycle.The Model Builder vytvorí model stavebnicový systém založený takým spôsobom, že každá pridanie alebo odstránenie zložiek, ak je to nutné, je vždy možné u absolvovaní cyklu simulácie. Pre ilustráciu Táto konštrukcia na báze hypotetické systémový model komponentov s 3 zložiek, a to C1, C2, C3 a, a príslušných vzájomných prepojení A, B, C a D medzi zložkami je znázornená na obrázku 2a. Ktoré je iné vizuálne reprezentáciu rovnakého štruktúrneho modelu je znázornený na obrázku 2b. Tieto dve vizuálne zastúpené modelmi sústavy nie sú odlišné od seba navzájom s tým, že v druhom prípade sa hrany (prepojenie), spájajúce tieto komponenty sú reprezentované ako informačných kanálov, a každý komponent je pripojený k jednému z viacerých informačných kanálov. Táto reprezentácia intuitívne zodpovedá fyziologickej situácii orgánov prepojených ciev a /alebo nervových kanálov. V každom cykle simulácie údaje v súčasnej dobe k dispozícii na informačnom kanáli buď pre čítanie na vstupy komponentov (zapojených v súčasnom cykle simulácie), alebo zapísaná do informačného kanála z výstupov zložiek (v súčasnej dobe sú k dispozícii). Dáta budú čítať a zapisovať iba tie komponenty pripojenými k informačnej kanál v súčasnom cykle simulácie. Tento model konštrukcie a simulácia funkcia umožňuje ľubovoľné množstvo modelov komponentov, ktoré majú byť pridané alebo odstránené z modelu systému v priebehu simulácie s vhodnými riadiacich štruktúr. Obrázok 2 Príklad modelový systém. (A) opis Štrukturálne model modelový príklad systému. (B) Obdobne vizuálne reprezentácie štrukturálneho modelu.
Component knižnica funkcií
funkciu zložka knižnica obsahuje funkčné špecifikácie (to znamená, že matematický vzťah medzi vstupmi a výstupmi) každej zložky tvoriaci model komponentov systému. Vzhľadom k tomu, simulátor bol naprogramovaný tak, aby simulovali model v čase, funkčné špecifikácie komponentov sú popísané ako funkcia času rovnako. Funkčná špecifikácia komponentov, musia byť definované užívateľom a aktualizované tak, aby komponentný funkcie knižnice. Špecifikácia
modelu a experimentálne dátový súbor
špecifikáciu modelu a experimentálne dátovom súbore poskytnutého používateľom obsahuje dve sady informácií. Prvým z nich je konštrukčná špecifikácia komponentov tvoriacich modelových systémov a druhý je experimentálne údaje týkajúce sa experimentov vykonávaných v systéme. Názvy zložiek a príslušnými vstupy a výstupy sú radoch tabuľkovej. Názov výstupu komponentu je rovnaký ako vstup druhej súčasti v prípade, že dvaja sú spojené a je odlišný v prípade, že nie sú spojené. Prídavný stĺpec, "Connect", je prítomný a má hodnotu buď "áno" alebo "nie", ktorý sa pripája alebo odpája vstupy /výstupy z jednotlivých komponentov. Tento stĺpec je pridaná do zaviesť väčšiu pružnosť, aby priradiť ani zrušiť príslušné spojenie medzi komponentmi. Apartmán V hypotetickom modelu systému je znázornené na obrázku 2a skôr, komponenty, C1, C2, C3 a sú radoch uvedené v tabuľke 1. vstupné zložky, C1, je, a a D, a výstup je, B, ktorý potom je vstup do komponenty, C2. Popisy pre ostatné komponenty sú podobné. Všimnite si, že vstup C zo zložky C3 bol odpojený zadaním "Nie" v stĺpci "Connect". Experimentálne dáta sú časovo tabuľkovej v riadku pre každý vstup a výstup komponenty. Napríklad, je vstup A pre zložku C1 v čase 0, 20 jednotiek a zostáva nula po zvyšok času (5-30). Tieto položky sú prázdne, pokiaľ experimentálne dáta nie sú available.Table 1 Príklad špecifikácia modelu súboru pre štrukturálne popis modelu modelu na obrázku 2 a
Výsledky
vyprázdňovanie žalúdka, spolu s črevnej pohyblivosti, sekréciu tráviacich enzýmov a peptidové hormóny sú dôležité fyziologické procesy zapojené do regulácie procesu trávenia múčka [11, 12]. Vyprázdňovanie žalúdka je fyziologický proces, v ktorom sa postupne žalúdok vyprázdni svoj obsah do tenkého čreva. Obsah sa potom stimuluje uvoľňovanie niekoľkých hormónov (CCK, PYY, GLP-1 atď) črevnej sliznice, ktoré vyvolávajú signály spätnej väzby prostredníctvom rôznych nervových dráh. Jeden z týchto nervových dráh pôsobí ako spätná väzba na vyprázdňovanie žalúdka procesu. Predominanciou aferentné cesta začína z čreva a končí pri Nucleus tractus solitarius (NTS) centrálneho nervového systému [13]. Reakcia alebo negatívna spätná väzba vychádza z centrálneho nervového systému cez predominanciou efferents a končí v miestach, vrátane žalúdka, spomaľuje vyprázdňovanie žalúdka [14].
V niekoľkých štúdiách sa ukázalo, že ilea infúzie výsledky živín vo meškanie vyprázdňovanie žalúdka a tenkého čreva tranzitný čas a zvýšenú uvoľnenie gastrointestinálnych hormónov. Vyšetrovanie mechanizmus tejto takzvanej aktivácia črevným brzdy je potenciálne zaujímavé pre vývoj funkčných potravín, ktoré uvoľňujú živiny v distálnej časti tenkého čreva. Okrem toho, Maljaars et al. [12] ukázal, že ileální infúzie lipidov (požltový olej) malo za následok silnejšiu črevnej brzdového účinku v porovnaní s duodenual infúzie. Vyprázdňovanie žalúdka výrazne predĺžila v črevnom infúzii v porovnaní s duodenálnej infúzie (206 min vs 138 min) [12]. Početné modely boli uvedené v literatúre, ktorá je schopná simulovať alebo predvídať žalúdočné vyprázdňovanie u ľudí [14-16]. Avšak vo väčšine týchto modelov žalúdok a črevá boli považované za zúčastnené komponenty [17]. Úplné spätnej väzby k vyprázdňovanie žalúdka procesu sa teda o zapojenie postupného uvoľňovania živín z žalúdka a následné uvoľňovanie hormónov, ktoré vyvolávajú nervové signály z gastrointestinálneho traktu, ktoré účinok ďalšiemu úniku potravín zo žalúdka (a tiež príjmu nových potravín) v schéma spätná väzba prostredníctvom centrálneho nervového systému neboli komplexne zohľadnené. Okrem toho, že modelovanie a simulácia schémy, ako je uvedené v týchto publikáciách, zahŕňajú prísne kroky preprogramovanie v prípade, že potrebuje experiment byť re-design.
Pre ilustráciu procesu modelovania zložku, ktorá vychádza v rámci navrhovaného modelovanie simulačné prostredie, v nasledujúcich častiach sa bude diskutovať o vyprázdňovanie žalúdka modelovanie a simuláciu procesu s minimálnou sadou komponentov. Prediktívne schopnosť početne modelových systémov budú následne skúmané vhodnými pokusov na ľudských dobrovoľníkoch.
Modeling vyprázdňovanie žalúdka správanie
Pre konštrukciu na úrovni systému vyprázdňovania žalúdka model, štrukturálne špecifikáciu všetkých zložiek, ktoré tvoria model spolu s experimentálne dáta budú popísané v súbore špecifikácie modelu a dát. Funkčná špecifikácia komponentov sa potom pridá do zložky funkcie knižnice. Vytvorený vyprázdňovanie žalúdka modelu spoločne s knižnicou funkcií komponentov a experimentálnymi dátami uvedenými v špecifikácii modelu a dátového súboru budú simulované k odhadu parametrov modelu. V praxi je model použitý k nejakej konkrétnej výskumné otázky. tj., "Ako sa živina X ovplyvňuje rýchlosť vyprázdňovania žalúdka Y?"
štrukturálne špecifikácii
Tabuľka 2 ukazuje obsah štrukturálneho špecifikácie a dátový súbor pre vyprázdňovanie žalúdka modelu. Schematické znázornenie konštrukčného modelu je znázornená na obrázku 3. Prvky, ktoré tvoria konštrukčné model sú žalúdok, črevá (GI), a centrálny nervový systém (CNS). NUT_INP (Nutrient vstup), je vstup do žalúdka komponentov. Druhý vstup, IR_VE (Črevné Response - predominanciou efferents), je spätná väzba z CNS. Dôvodom, prečo je výstup a vstup žalúdka spojené a bežne označované ako NUT_INP bude zrejmé, kedy je opísaný funkčný model žalúdka. Druhý výstup žalúdka, matice (živín), je vstup na ďalší komponentov čreva. Externý vstup NUT viazaná na vstup čreva je infúzne vstup, ktorý môže modulovať vyprázdňovanie žalúdka javy. V laboratórnych podmienkach, to infúzie sa podáva pomocou katétra vloženého v gastrointestinálnom (GI) traktu, so špičkou katétra umiestneného v distálnom tenkom čreve (ilea). Výstup čreva, IR_VA (črevné reakcie - predominanciou aferentných) je vstup pre ďalšie komponenty CNS. Výstup z CNS, IR_VE, ako bolo vysvetlené vyššie, je spätná väzba pre zložku Stomach.Table 2 Obrázok 3 schematické znázornenie konštrukčného modelu pre príklad vyprázdňovanie žalúdka.
experimentálne dáta segment súboru štrukturálneho modelu obsahuje údaje o každom časovom bode, ktoré sú buď externý vstup hodnoty do modelu systému alebo experimentálne nameraných hodnôt na výstupoch zložiek, ktoré tvoria systém. V žalúdku modelový príklad je externý vstup dodávaný v NUT_INP vo forme štandardizovanej raňajkách jedlo [18] v dobe '0' min (vyjadrené ako kalorickú hodnotu štandardizovanými raňajkami) a infúzne externé vstupné NUT naraz '30 'min do "120" minút v krokoch po 5 minútach (vyjadrené ako kalorickou hodnotou dodávaného za 5 min). Zvyšok vstupných /výstupných hodnôt pre všetky komponenty medzi čase "0" a "240" s časovým krokom '5 minút boli buď nemeria alebo nie je prítomný, a preto ponechané prázdne.
Funkčná špecifikácia
dynamiky vyprázdňovanie žalúdka je funkčne popísaný v žalúdku komponentov. Črevné spätnoväzobný regulácii vyprázdňovania žalúdka, funkčne implementovaný ako brzdový mechanizmus, ktorý spomaľuje vyprázdňovanie žalúdka rýchlostnej konštanty. U komponentov čreva a CNS, namiesto detail fyziologického modelu, boli vybrané šedá-box model s minimálnymi funkčnými prvkami a príslušných parametrov. Funkčný model popisy jednotlivých komponentov tvoriacich žalúdočné modelu vyprázdnenie sú opísané v nasledujúcich odsekoch a príslušných parametrov, ktoré majú odhadovať pri kalibrácii modelu sú uvedené v tabuľke 3.Table 3 parametrov definícií
Názov parametra
parameter
jednotka
Hodnota
vyprázdňovanie žalúdka rýchlostná konštanta
k
m
aj
n
-1
k odhadnúť
prahu odvodnými signálu
THD
bezrozmerná
potrebné odhadnúť
IR prenosová rýchlosť konštantná
IR_TR
E
-1
byť odhadnuté
In-vivo rýchlosť rozpadu konštantná
INV_DR
m
aj
n
-1
potrebné odhadnúť
kalorický stupňa
CAL_GRD
bezrozmerné
0,6
čas v maximálnej amplitúdy
T_MAX
min
10
prejsť konštantný
TRF_K
bezrozmerné
1
Prestávka konštantný percento
BRK
bezrozmerná Sims 3
žalúdok
Komponent žalúdka má dva vstupy: N
U
T
_I
N
P
a ja
r
_V
E
, dva výstupy: NUT stroje a N
U
T
_I
N
P
. Pre počiatočné kalorickú vstup, N
U
T
_I
N
P
(0), kalorická vstup N
U
T
_I
N
P
(t
) udržal v žalúdku v čase t
je popísaná rovnicou 1, kde t je čas v minútach, k je vyprázdňovanie žalúdka rýchlostná konštanta per minútu a b je extrapolovaná na osi y z koncovej časti vyprázdňovacieho krivky [15]. NUT_INP (
t
)
=
NUT_INP (
0
)
*
1
-
1
-
e
-
k
*
t
b
(1) Prepisovanie rovnica 1 vo výsledkoch diferenčné rovnice formuláre v rovnici 2, pričom n
U
T
(t
+ Δ
t
) je kalórií vylúčený zo žalúdka do čreva u t
+ Δ
t stroje a Δ
t
je simulácia interval. NUT (
t
+
Dt
)
=
NUT_INP (
t
+
Dt
)
-
NUT_INP (
t
)
=
f
(
t
)
*
Dt
*
CAL_GRD ,
(2), kde f
(
t
)
=
NUT_INP (
0
)
*
b
*
k
*
1
-
e
-
k
*
t
b
-
1
*
e
k
*
t stroje a CAL_GRD je kalorická hodnota stupeň definovaná ako percentuálny kalorické vstupu absorbovanej v čreve. Za predpokladu, že rovnomerné rozloženie a absorpciu kalórií pozdĺž čreva, podiel kalórií absorbovanej ilea môže byť nahradená percento plochy povrchu ilea. Celková dĺžka duodena, jejuna a ilea je 25, 260, 395 cm [19]. Za predpokladu, že konštantným polomerom čreva, je povrchová plocha percento ilea je 60%, a teda hodnota 0,6 bol vybraný pre CAL_GRD [20].
V modeli je vyprázdňovanie žalúdka rýchlostná konštanta k, sa zníži o percento BRK po každom prípade, že prevod reakcia eferentných funkcie črevnej sgmd
prekročí pevnú prahovú konštantný THD (eferentných hranicou signál konštantný). Prenosová odpoveď eferentných funkcie črevnej sgmd
je definovaná rovnicou 3. hodnota b v rovnici 1 je potom vypočítaný ako b
= e
k
* T
_L
A
G
z k danej hodnota T
_L
G
, počiatočné oneskorenie vyprázdňovania žalúdka [15]. sgmd (
t
)
=
2
/
(
1
+
e
-
IR_TR *
IR_VE (
t
)
)
-
1
,
(3), kde som
R
_T
R
je prenosová rýchlosť črevnej konštantná, a ja
R
_V
E
je črevná vagu eferentných odpoveď CNS.
nájsť vhodnú hodnotu pre BRK, máme za to, že tento model je hodnotená s časovým rozlíšením 1 minúty, takže systém môže vykonávať pri maximálnom 1 rozpínací prípade za minútu. Okrem toho, pre rozsah kolísanie živín indukované vyprázdňovanie žalúdka pol, keď sme bral ako referenčné údaje z Robertson et al. [21], čo ukazuje, že pridanie n-6 polynenasýtené mastné kyseliny (PUFA) vs. n-3 PUFA na jedlo môže mať za následok zvýšenie žalúdočnej dobu polovice-vyprázdňovanie od 155 do 237 minút. potom sa vyžaduje, aby 15 prestávku udalosti byť dostatočná pre zvýšenie Thalf od 155 do 237 minút, aby sa umožnilo výrazné zníženie rýchlosti vyprázdňovania žalúdka aj v dĺžke doby infúzie 90 minút použitých v experimente. To viedlo k hodnote 0,03 alebo 3% BRK (tj 155 * 1,03 15≈237)
črevo
Komponent čreva má vstup :. NUT stroje a výstup I
R
_V
. Črevné predominanciou aferentné odozva Aj
R
_V
(t
+ Δ
t
) v čase t je spletitý vagu aferentné reakcie v E (ľubovoľne zvolená ) jednotiek, ktoré majú črevné kalorické vstupu od 0 až t, ako je uvedené v rovnici 4. IR_VA (
t
+
Dt
)
=
Σ
aj
=
0
t
/
Dt
a
*
(
t
-
(
Dt
*
aj
)
)
b
*
e
-
c
*
(
t
-
(
Dt
*
aj
)
)
(4), kde
= N
U
T
(Δ
t
* i
) * (c
* e
/b
) b
sa in vivo (črevná predominanciou aferentné odpoveď) rozpadu konštantu c
= i
N
v
_D
R
a b
= T
_M
X
* c
, kde T_MAX je čas, kedy je črevná vagu aferentné odpoveď na črevnú vstup maximum. Ak chcete zvoliť hodnotu pre T_MAX sme vzali čas na maximálnej odozvy hormónu najtesnejšie spojeného s reguláciou rýchlosti vyprázdňovania žalúdka, tj CCK, ako referencie. Tentokrát bola prečítaná z obr jednej A v [22], ako je 10 minút
CNS
zložka CNS má vstup :. I Still R
_V
a výstup I Still R
_V
E
. Reakcia efferentného CNS, ja
R
_V
E
na aferentné vstup Aj
R
_V
je definovaná v rovnici 5. IR_VE (
t
+
Dt
)
=
TRF_K *
IR_VA (
t
)
(5) Keďže sa nám nepodarilo nájsť kvantitatívne údaje o gut-mozog aferentné-to-eferentných nervové prenos signálu, sme predpokladali priamy úmerný prenosová jednotka (TRF_K = 1), pre jednoduchosť dôvodov.
vyprázdňovanie žalúdka protokol a kalibračné model
experimentálne protokol pre kalibráciu a predpovedanie vyprázdňovanie žalúdka modelu nasleduje hlavné zásady opísané v [23] s drobnými úpravami. V čase t = 0 minút, štandardná pevná jedlo bolo spotrebované dobrovoľník a. 13C oktánové kyseliny bol pridaný do štandardnej raňajkách jedlo pre meranie vyprázdňovanie žalúdka rýchlosť. Aj keď 13
CO 2
dychový test nie je priamo merať vyprázdňovanie žalúdka, bolo preukázané, že dobre koreluje s zlatý štandard scintigrafia v niekoľkých štúdiách. Avšak, žiadny z rôznych matematických modelov pre extrakciu Thalf hodnoty z nameraných 13C obohatenie dát bolo preukázané, že je univerzálne vhodné pre všetky rôzne aplikácie testu. Pre podrobnú diskusiu, odkazujeme na [24]. Metodika je založená na pevnom uchovávanie 13C-oktánové kyseliny v pevnej fáze sa štandardné skúšobné jedle počas priechodu prostredí žalúdka, nasledované rýchlym rozpadom pevnej fázy vo dvanástniku s následnou absorpciu 13C oktánové a pečeňové oxidácii 13
CO 2
, ktorý je vydýchol v dychu. Bolo preukázané, že po žalúdočnej metabolizmus (absorpcia 13C kyseliny oktánové, pečeňového metabolizmu na 13
CO 2 stroje a vylučovanie pomocou dychu) je podobná, teda menej vplyvné, medzi jednotlivcami [16]
v čase t = 30 minút, roztok obsahujúci buď fyziologický roztok (placebo) alebo požltový olej (SO) podaná do ilea. Premývanie bolo vykonávané s čerpadlom pripojeným k nasoileal trubice. Infúzia pokračovalo po dobu 90 minút (tj. Až do t = 120 minút) pri rýchlosti 1 ml /min. Tieto vzorky dychu boli odobraté v nasledujúcich časových bodoch; 15 minút pred jedlom a po 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 180, 210 a 240 minút po štandardnej raňajkách jedlo. Z každej vzorky dychu bolo merané percento dávky /h 13C vydychovaného. Thalf a Tlag boli vypočítané z percentuálne dávky /h meraniach 13C [25, 26].
Pri kontrole dych testovacie 13C dáta, ktoré sme boli konfrontovaní s veľkým inter-a intra individuálne variácie hodnoty Thalf odhadnúť z hodnotách 13C obohatenie. Z tohto dôvodu sme upustili od párové analýzy skúšobného ale trvalo prístup populačnej báze. Vykonali sme Prediktívne skúšku spôsobilosti pomocou 3 rôzne výbery z 13C údajov, takto, S1: kompletnú sadu dát; S2: dátový súbor, z ktorého boli vyradené všetky krivky, ktorý má jednu alebo viac inštancií výskytu negatívneho 13C obohatenie hodnoty; S3: dátový súbor, z ktorého sú všetky krivky klasifikované ako odľahlé hodnoty na základe kritéria Chi-kvadrát boli vyradené. Nameraná hodnota bola klasifikovaná ako outlier ak Chi-kvadrát skóre ( χ
aj
2
=
(
x
aj
-
x
̄
)
2
/
s
2
), kde x
i
je priemer skúšobnej 13C v dychu pre i
t
h
predmet, x
̄
je celkový priemer skúšobných 13C dych merania, a to je štandardná odchýlka, bol väčší ako 1. Výber S1 je najviac kompletný, ale má tú nevýhodu, že veľká interindividuálna kolísanie môže zakrývajú liečebný účinok, čím sa znižuje význam, ktorý môže byť spojený s testovaním modelu schopnosť predpokladať. Voľba S2 by mali menej trpieť týmto problémom, pri zachovaní viac dát. Výber S3 môže byť považovaný za najprísnejšie na našom modeli účely testovania. Preto sa zameriavame na základe výsledkov získaných pri výbere dát S3 a priniesť výsledky s výbery dát S1 a S2 len pre porovnanie.
V kalibračným kroku, boli odhadnuté na vyprázdňovanie žalúdka parametre modelu uvedené v tabuľke 3. Pre výber placebo údaje S3 je meraní 13C z dobrovoľníkov 1, 6, 13, 14, 15, 16, 17 (Dávka /h [% 13C]) a 18 (údaje nie sú k dispozícii ako doplnok k rukopis Ďalší súbor 1), zodpovedajúce infúzie placeba boli zvolené na odhad% 13C krivka konštanty (a, b, c, y = a
t
b
e
-c
t
[25]), z ktorých polovica vyprázdňovania čas (T
H
l
f
P
B
), a lag time (T
L
g
P
B
) pre infúziu s placebom boli vypočítané osadením jedinej krivky na všetky údaje (model populácie). Parametre žalúdočné empyting modelu potom boli odhadnuté simuluje model s experimentálnymi vstupných podmienok, ktoré zodpovedajú infúziu placeba a optimalizovaný za použitia nelineárne metódou najmenších štvorcov montážny postup, pokiaľ ide o parametre, ktoré majú za následok vyprázdnenie krivky žalúdka sa pol vyprázdňovanie čas, a zaostávajú dobu rovnajúcu sa T
H
l
f
P
B stroje a T
L
g
P
B
, resp.

• Ochranné účinky gastrointestinálne činidlom obsahujúcim Kórejský červený ženšen na žalúdočný vred modeloch u myší
• Pancreaticogastrostomy v čistom laparoskopickej pancreaticoduodenectomy-román pankreasu, žalúdka anastomózy technikou -