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Enregistrement W4409085408 · doi:10.1016/j.compbiomed.2025.110015

A data-driven personalized approach to predict blood glucose levels in type-1 diabetes patients exercising in free-living conditions

2025· article· en· W4409085408 sur OpenAlexafffund
Anas Neumann, Yessine Zghal, Marzia A. Cremona, Adnène Hajji, Michael J. Morin, Monia Rekik

Notice bibliographique

RevueComputers in Biology and Medicine · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDiabetes Management and Research
Établissements canadiensUniversité LavalPolytechnique Montréal
Organismes subventionnairesFonds de Recherche du Québec - Santé
Mots-clésType 2 diabetesMedicineDiabetes mellitusPersonalized medicineComputer scienceType 1 diabetesInternal medicineEndocrinologyBioinformaticsBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

OBJECTIVE: The development of new technologies has generated vast amount of data that can be analyzed to better understand and predict the glycemic behavior of people living with type 1 diabetes. This paper aims to assess whether a data-driven approach can accurately and safely predict blood glucose levels in patients with type 1 diabetes exercising in free-living conditions. METHODS: Multiple machine learning (XGBoost, Random Forest) and deep learning (LSTM, CNN-LSTM, Dual-encoder with Attention layer) regression models were considered. Each deep-learning model was implemented twice: first, as a personalized model trained solely on the target patient's data, and second, as a fine-tuned model of a population-based training model. The datasets used for training and testing the models were derived from the Type 1 Diabetes Exercise Initiative (T1DEXI). A total of 79 patients in T1DEXI met our inclusion criteria. Our models used various features related to continuous glucose monitoring, insulin pumps, carbohydrate intake, exercise (intensity and duration), and physical activity-related information (steps and heart rate). This data was available for four weeks for each of the 79 included patients. Three prediction horizons (10, 20, and 30 min) were tested and analyzed. RESULTS: For each patient, there always exists either a machine learning or a deep learning model that conveniently predicts BGLs for up to 30 min. The best performing model differs from one patient to another. When considering the best performing model for each patient, the median and the mean Root Mean Squared Error (RMSE) values (across the 79 patients) for predictions made 10 min ahead were 6.99 mg/dL and 7.46 mg/dL, respectively. For predictions made 30 min ahead, the median and mean RMSE values were 16.85 mg/dL and 17.74 mg/dL, respectively. The majority of the predictions output by the best model of each patient fell within the clinically safe zones A and B of the Clarke Error Grid (CEG), with almost no predictions falling into the unsafe zone E. The most challenging patient to predict 30 min ahead achieved an RMSE value of 32.31 mg/dL (with the corresponding best performing model). The best-predicted patient had an RMSE value of 10.48 mg/dL. Predicting blood glucose levels was more difficult during and after exercise, resulting in higher RMSE values on average. Prediction errors during and after physical activity (two hours and four hours after) generally remained within the clinical safe zones of the CEG with less than 0.5% of predictions falling into the harmful zones D and E, regardless of the exercise category. CONCLUSIONS: Data-driven approaches can accurately predict blood glucose levels in type 1 diabetes patients exercising in free-living conditions. The best-performing model varies across patients. Approaches in which a population-based model is initially trained and then fine-tuned for each individual patient generally achieve the best performance for the majority of patients. Some patients remain challenging to predict with no straightforward explanation of why a patient is more challenging to predict than another.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,043
Tête enseignante GPT0,346
Écart entre enseignants0,303 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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