我就是1個月控制住糖尿病的清華教授（續2）——神奇的航天，神奇的人體

大家好！

我是清華大學的趙平。

2016年5月-8月，我們應用糖尿病移動管理系統，在北京平安醫院對124位糖尿病患者進行了三個月的臨床實驗。實驗結果顯示，參加實驗的糖友們餐前血糖波動平均下降了50%, 達標率平均提升了34%。

許多糖友和醫生問我：為什麼這套系統會有如此神奇的效果？為了解釋這種結果，我們在研究了大量文獻後，提出了糖尿病管理的量化與反饋控制理論。

一、神奇的航天，神奇的人體

近年，中國航天技術發展很快，從長征衛星到北斗衛星，從神舟飛船，到天舟飛船，成就舉世矚目。那麼，人體和航天有什麼共同之處嗎？有！這就是自動控制。

今天的航天，都是事先設定一個目標，然後由複雜的自動控制系統在飛行過程中對方向不斷地進行調整。因為在飛行過程中會有大量的不可預知的因素干擾，導致飛行器偏離預定方向，這種偏離被實時計量，然後作為輸入反饋到控制系統，控制系統據此對飛行方向做出調節，以確保飛行器達到預定目標。這樣一個控制過程叫做負反饋。“負”，是因為這種調節總是跟偏離反向的。當對實際偏離的計量本身出了偏差，即負反饋信號誤導，或者飛行器不能準確及時的按照指定調節量進行方向調節，則發生控制系統失靈，從而造成飛行器越飛越偏。

對於人體，也有類似機制。

一個人若要健康，首先有很多可以計量的指標必須在一定範圍之內，比如血壓，血糖，血脂，等等。同樣，人體內部也有很多自動控制系統，它們對每一項指標進行監控和調節。當這種監控和調節失靈時，這些指標就會因受到人體內外部因素的影響（食品、氣溫、空氣等）而偏離正常值，人因而會呈現病態。各種醫療手段無外乎是幫助人體修復自動控制的功能。

糖尿病就是這樣一種人體自動控制系統失調而引起的慢性疾病，在人體需要胰島素時，病人體內不能自動產生足夠的胰島素（反饋信號失真），或者病人機體對胰島素不敏感（調節失靈）。

通常的治療手段就是用藥、控制飲食、以及適當運動。

但這種手段有個缺陷：每個人的機體不一樣，基於統計平均給出的建議用藥量和飲食控制對不同的人有不同的效果。

這就提出了一個問題：怎樣根據每個具體的糖尿病患者推薦最合理的用藥和飲食控制方案呢？

換句話說，怎樣構建一套輔助的負反饋系統來幫助修復體內控制系統的失調呢？

答案之一就是讓患者本人對自己每日的飲食和活動加以檢測，同時對身體可查驗的血糖等指標採樣，結合二者的互動關係來建立一個信號體系。

利用這個信號體系，患者就可以主動的對自己的飲食活動乃至用藥進行相應的調整。

如果說人體自身的機制是在消費端對血糖進行控制，這一套體外信號體系就是從供給端對血糖進行控制。

當然這個體外控制體系的控制效果不會達到體內機制那麼靈敏的效果，而且要求患者高度自律，但是它的工作原理是一致的，只是一個控制消費，另一個控制供給。

二、糖尿病量化與反饋控制理論

通過以上的解釋，我們可以把糖尿病量化與反饋控制理論歸納為三個要點：

1. 糖尿病是人體內控制系統失調

糖尿病是血糖代謝功能紊亂導致的慢性疾病。

正常人攝入飲食，在胃中消化，進入小腸後轉換成葡萄糖並進入血管，然後在胰島素的作用下流向機體各種細胞，轉換成人體所需要的能量。這一過程是人體內控制系統自動調節的，當人體需要的能量多時，從血管輸送到細胞的葡萄糖就多，相反亦然。

當血管中的葡萄糖過多時，就被轉換成脂肪存儲起來；當血管中的葡萄糖不足時，肝臟會自動釋放血糖來補充。所以，血管中的葡萄糖數量總是保持在一個正常的區間內。

當人患了糖尿病以後，人體內部控制系統就不能有效地調節血管中葡萄糖的數量，代謝過程出現紊亂。

這個問題產生的原因是，人體胰島中的ß細胞不能產生足夠的胰島素來幫助血管中的葡萄糖進入各種細胞轉換成人體需要的能量；或者是人的肌肉和肝臟阻止胰島素髮揮作用，形成胰島素抵抗，也不能有效地把血管中的葡萄糖轉換成人體所需要的能量。葡萄糖在血管中堆積，出現高血糖。這種高血糖不是人體正常狀態所需要的，長此以往，人體就出現各種和糖尿病相關的併發症。

從科學的角度來看，到目前為止，人體內控制系統對血糖調節的失控還沒有根本的修復辦法，口服藥物、注射胰島素、甚至器官移植都無法完全解決問題。

2. 在人體外建立一種控制系統可以修正人體內控制系統的失調

人體血管中葡萄糖來源是從人體外部飲食中攝入的能量，如果在人體外建立一種控制系統來管控攝入的能量，包括飲食和運動帶來的能量攝入和消耗，就可以調節血管中葡萄糖的數量，修正體內控制系統的失調。

這種體外控制系統與體內控制系統的運行機制是不同的：

——體內控制系統根據需要自行調節供給，體外控制系統通過供給人為調節需要。體內控制系統的作用機制是人體需要多少葡萄糖能量，胰島中的ß細胞就分泌出與之相應數量的胰島素，來把這些葡萄糖從血管中運送到人體的相應細胞中去，這種調節是以一種自適應的方式進行的。

——體外控制系統的作用機制是人為調整飲食能量攝入，以便使血管中的葡萄糖數量保持在正常區間之內。運動則可以對能量供給做進一步調節。

3. 體外控制系統通過量化與反饋機制發揮作用

體外控制系統的量化是指要監測每天的血糖數值，這是結果；同時要把每天的飲食和運動信息全部轉換為用數量表示的熱量和營養成分，這是原因；當血糖數值超標時，就依據該結果信息人為調節飲食攝入的熱量和營養成分，即調節原因，或增加運動消耗的熱量，以便使血糖向相反的方向變動。通過這種反饋調節機制，血糖就能回到正常區間之內。

這種體外控制系統之所以要量化，就在於量化的信息比非量化信息能夠更清楚、更快速地被人識別，以便進行及時準確的調節。

這裡的反饋是一種負反饋機制：

——血糖升高，這種負反饋機制將趨於將其調低；

——血糖太低，這種負反饋機制將趨於將其調高；

通過這種人為控制機制可以調節血糖處於正常區間之內。