用于导出个体的自我平衡反馈控制的参数的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求新加坡专利申请SG 201208940-5的优先权，其全部内容通过引用方 式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种用于导出个体的自我平衡反馈控制的参数的系统和方法。系统和 方法尤其适合于（但不限于）确定个体的自我平衡操作设定点，并将在此背景下进行描述。
【背景技术】
[0004] 对本发明的背景的以下讨论仅是旨在便于理解本发明。应当意识到的是，该讨论 不确认或承认所提及的任何材料在本发明的优先权日期时是公开的、已知的、或者是任何 管辖范围中本领域技术人员的公知常识的部分。
[0005] 在正常条件下，甲状腺产生某些预定量的如甲状腺素（以下被称为[T4])的甲状 腺激素和三碘甲腺氨酸（以下被称为[FT3])，以用于对身体功能的适当调节。在生理学中， 要调节的主要甲状腺成分是称为游离甲状腺素[T4]的游离形式（以下被称为[FT4])。已 知此调节机制根据负反馈过程来操作。由下丘脑-脑垂体（以下被称为HP)单元密切监视 [FT4]的水平。
[0006] 甲状腺机能减退和甲状腺机能亢进由甲状腺的受损功能引起，并且表现为甲状腺 激素的产物的失衡。它使得包括但不限于人的众多哺乳动物受到折磨。因此，受到导致甲状 腺激素失衡的甲状腺疾病折磨的术语"病人"或"个体"可以指代受到影响的任何哺乳动物。 甲状腺机能减退由其中甲状腺激素的产物的减少的甲状腺的活性不足引起，并且甲状腺机 能亢进由其中甲状腺激素的产物的增大的甲状腺的过度活跃引起。已知了 HP将血流中的 [FT4]的水平与预定水平或设定点相比较。HP可以借助于促甲状腺激素（该激素以下被称 为[TSH])刺激甲状腺产生或多或少的[FT4]。为了示例，如果[FT4]的水平超过设定点水 平，则将减少[TSH]的刺激。当[FT4]的所检测水平低于设定点水平时，则增大[TSH]的量， 以便保持[FT4]的水平与设定点值尽可能接近。这个负反馈调节机制由[FT4]与[TSH]之 间的关系来表征。
[0007] 已经存在对[FT4]与[TSH]之间的关系的进行中的研宄。然而，大多数当前的研 宄将生理自我平衡操作设定点假定为在个体之间变化不大的相对恒定的值。
[0008] 尽管现有对于设定点和HPT系统的研宄，当前没有用于准确地定义或预测给定个 体的生理自我平衡操作设定点的定义明确的标准或方法来，尤其是与用于不同个体的最佳 [TSH]和[FT4]水平相关的最佳设定点。还存在对数学模型进行微调来解释在不同个体的 生理自我平衡操作设定点之间的变化的需要，其结果可以用于临床应用。
[0009] 本发明寻求提供一种至少部分地满足以上需要的系统和方法。
【发明内容】
[0010] 发明人已经发现促甲状腺素（促甲状腺激素，[TSH])的最佳水平和游离甲状腺素 (游离T4)的相对应水平对于每一个独特个体都不同。这是与生理自我平衡操作设定点在 大多数个体之间类似的现有假设的范式转移（paradigm shift)。
[0011] [TSH]和[FT4]值的正常参考间隔落在"膝"区内（即，定义为在示出[TSH]与 [FT4]之间的关系的图形上具有最大曲率的区域）。在"膝"区也相巧合地发现了对于每一 个个体独特的最佳[TSH]-[FT4]设定点。这暗示了大多数脊椎动物生来赋予的进化生存优 势鲁棒地响应并校准其[TSH]输出，以实现其[FT4]水平在窄生理窗口内的严格的体内平 衡。
[0012] 进一步发展典型地以负指数模型形式的图形，以如根据本发明以下方面中表征地 那样来表征在自我平衡测量之间的关系（具体而言，但不限于[FT4]与[TSH]之间的关 系）。
[0013] 根据本发明的第一方面，提供了一种导出个体的生理自我平衡操作设定点的方 法，包括以下步骤：获得个体的预定数量的自我平衡测量值的数据集；根据负指数衰减函 数来对预定数量的自我平衡测量值的数据集进行拟合；以及识别对于个体独特的生理自我 平衡操作设定点并将所述生理自我平衡操作设定点设定为与在所拟合的负指数衰减函数 上的最大曲率的点相对应的点。
[0014] 优选地，预定数量的自我平衡测量值中的每一个自我平衡测量值是个体的促甲状 腺激素[TSH]水平和相对应的游离甲状腺素[FT4]水平，在受控的预定测量条件下获得自 我平衡测量值。
[0015] 优选地，负指数衰减函数数学表示为以下公式：
[0016]
【主权项】
1. 一种导出个体的生理自我平衡操作设定点的方法，包括以下步骤： a. 获得所述个体的预定数量的自我平衡测量值的数据集； b. 根据负指数衰减函数来对预定数量的自我平衡测量值的所述数据集进行拟合；以 及 c. 识别对于所述个体独特的所述生理自我平衡操作设定点并将所述生理自我平衡操 作设定点设定为与在所拟合的负指数衰减函数上的所述最大曲率的点相对应的点。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定数量的自我平衡测量值中的每一个自 我平衡测量值是所述个体的促甲状腺激素[TSH]水平和相对应的游离甲状腺素[FT4]水 平，所述自我平衡测量值在受控的预定测量条件下获得。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述负指数衰减函数数学表示为以下公式：
其中，S是乘法器参数；0是旋转参数；以及exp表示指数函数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下公式由所述个体的第一自我平衡测量 值和第二自我平衡测量值来计算参数S和P:
其中，下标1和下标2分别表示所述第一自我平衡测量值和所述第二自我平衡测量值。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下公式确定所述个体的所述生理自我平 衡操作设定点：
其中，[FT4]S#P[TSP]SP表示所述个体的所述生理自我平衡操作设定点。
6. 根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，对预定数量的自我平衡测量值 的所述数据集进行拟合的步骤基于内插、平滑或外插技术。
7. 根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在对所述 数据集进行拟合的步骤之前，将任何离群数据从预定数量的自我平衡测量值的所述数据集 滤除。
8. 根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用与至 少三个自我平衡测量值相比的拟合优度检验（Rsq)来验证所拟合的负指数衰减函数。
9. 根据权利要求4所述的方法，其中，对于在所述第二自我平衡测量值之后的任何测 量值，通过使用每一个随后的自我平衡测量值与所述第一自我平衡测量值和所述第二自我 平衡测量值一起对所述参数S和P进行迭代微调。
10. 根据权利要求3所述的方法，其中，与所述个体的所述生理自我平衡操作设定点相
11. 根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下数学表达式修改所述负指数衰减函数 以考虑滞后效应：
并且参数a定义在完全甲状腺机能减退条件下来自脑垂体前叶的最大[TSH]分泌。
12. 根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：基于控制系统模 型来验证所述个体的所