Grammatical evolution for the prediction of hypoglycemia in diabetes

Abstract

Diabetic patients have to manage their blood sugar correctly to prevent complications. One such complication is hypoglycemia or low blood sugar, which occurs when the blood glucose concentration goes below a certain threshold. A hypoglycemic episode needs to be rectified before it becomes harmful and can be a very distressing situation for the patient. The main goal of this study is to program Structured Grammatical Evolution and Dynamic Structured Grammatical Evolution algorithms and use them to generate models for the prediction of hypoglycemic episodes in patients with diabetes. The algorithms will be used to obtain a white-box model made up of if-then-else statements that given some input data, comprised of the blood glucose and exercise readings of the patients from the previous 2 hours, optimizes a logical relation between these variables. The resulting formula will be able to determine if the patient is going to have a hypoglycemic episode in a 30, 60, 90 and 120 minutes prediction horizon.

Los pacientes con diabetes deben controlar correctamente su nivel de azúcar en sangre para evitar complicaciones. Una de estas complicaciones es la hipoglucemia o nivel bajo de azúcar en sangre, que ocurre cuando la concentración de glucosa en la sangre cae por debajo de cierto umbral. Un episodio de hipoglucemia debe corregirse antes de que se vuelva dañino y puede ser una situación muy angustiosa para el paciente. El objetivo principal de este estudio es programar los algoritmos de Gramáticas Evolutivas Estructuradas y Gramáticas Evolutivas Estructuradas Dinámicas, y utilizarlos para generar modelos de predicción de episodios hipoglucémicos en pacientes con diabetes. Los algoritmos se utilizarán para obtener un modelo de caja blanca formado por sentencias if-then-else que, dados unos datos de entrada, compuestos por el nivel de la glucosa en sangre y las lecturas de datos de ejercicio de los pacientes de las 2 horas anteriores, optimiza una relación lógica entre estas variables. La fórmula resultante se usa para determinar si el paciente va a tener un episodio de hipoglucemia en un plazo de 30, 60, 90 y 120 minutos.