基于二室模型的人体酒精代谢分析

胡绍柳 蒋丰蔚 侯文峰

(重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065)

引言

对酒精在人体中的代谢过程进行分析，这对人们健康和当前的社会具有重要意义。人体内存在一定数量的酒精成分，会对人体的神经系统造成麻痹，从而造成一定的社会后果，如酒后驾车造成交通事故等。因此，我们对酒精在人体中的代谢过程进行分析和研究，从而得出酒精在人体中的代谢情况。这对交通部门制定相关政策，降低社会危害具有重要意义[1]。

建立合理的酒精代谢模型对研究和分析酒精在人体中的代谢过程具有重要意义。生物学领域已经有了人体器官对酒精吸收和代谢方面的研究成果，已经证明了肝脏等器官对酒精的分解和代谢是经过肠胃等器官吸收后同时进行的。这表明，这个过程是一个比较复杂的过程。如何建立酒精在人体中的代谢和吸收模型？这就变得非常有意义。

现有的模型存在一定的缺陷。目前对酒精的分析大多是采用微分方程组的思想来建立的，即把肠胃等器官对酒精的吸收建立起酒精吸收方程，把肝脏等器官对酒精的代谢建立起酒精代谢方程，从而进行人体对酒精吸收和代谢的描述。这样存在一定的局限性：不能很好地描述人体酒精含量的动态。因此，建立一个动态描述人体酒精含量的数学模型就显得十分重要。

一、二室模型

人体对酒精代谢的模型需要解决以下问题：如何估计血液中的酒精含量，并给出饮酒后血液中酒精含量最高的时间。

在酒精吸收与代谢过程中，胃部的酒精含量与吸收速度成正比关系；体液中的酒精含量与胃部吸收速度和代谢速度相关；据此建立二室数学模型[2]：

带入初始值：

模型表达式为：

二、模型效果分析

我们对一个体重为70Kg的人进行测试，在短时间内喝下2瓶啤酒后，一定时间内测量他的血液中酒精浓度(毫克／百毫升)，得到实际数据如下：

表2 实测人体酒精浓度数据表

我们利用所建立的模型进行分析，所得数据与实际数据进行比较，结果如图1所示：

图2 模型数据与实际数据对比图

从图1可以看出，实际测量的数据点在预测模型所给出的曲线附近分布，且出现在预测曲线的上下数量大致相同。这说明模型所预测的数据与实际测量数据不仅趋势相符，而且预测值与实际值误差比较小。这表明所提出的模型准确度较好。

三、结束语

我们对人体内酒精含量的分析，主要是通过对胃部酒精吸收和肝部代谢，建立起二室动态方程组数学模型，来对人体内酒精含量进行描述的。该模型利用二室中存在吸收和耗散的特点，从而达到对人体内酒精含量的状况进行描述的目的。实际验证数据表明，该模型的数据值与实际值基本相符。