Family system dynamics and type I diabetic glycemic variability : a vector-auto-regressive model

Abstract

Statistical approaches rooted in econometric methodology, so farforeign to psychosomatic medicine, have provided dynamic psycho-somatic models on brittle diabetes in yielding to Meissner s (2006) and others call for a more integrated view on mind-body relationships with no a priori cause and effect assignments to interacting variables. The conception and portrayal of such models is the focus of this work, in addition to the clinical findings they provide on the case study otherwise primarily serving as an example for their application. Over 120 days, this structured diary time series case study explored the mutual interactions of individual affect states in a classic three person family with its type 1 diabetic adolescent s daily blood glucose variability and vice versa. Glycemic variability was measured through daily standard deviations of blood glucose recordings (at least three per day). For the same period of time, affect states were captured individually utilizing the self-assessment manikin (Lang, 1980; Bradley & Lang, 1994) on affective valence (positive negative), arousal (high low), and dominance (sense of being absent sense of being present). Auto- and cross-correlating the stationary absolute (level) values of the mutuallyinteracting parallel time series data sets through standard vector autoregression (VAR, Lütkepohl, 2005; Lütkepohl & Krätzig, 2004) and a newly conceived Optimized Multivariate Lag Order Selection Process (Winker, 1995, 2000; Savin & Winker, 2013)allowed for the formulation of threepredominantly consistent models. In the two standard VAR models Cholesky Impulse Response Analysis was applied at a 95 per cent confidence level, cumulatively evidencing for an adolescent being happy, calm, and experiencing high dominance to exhibit less glycemic variability andhence diabetic derailment. A non-dominating mother and a happy father also seemed to reduce glycemic variability. Random external shocks to the two VAR models increasing glycemic variability affected onlythe adolescent and her father: In one model, the male parent exhibited high dominance; in the other, hecalmed down while his daughter turned sad. All effects lasted for lessthan four full days. In the third model based on the Optimized Multivariate Lag Selection Process, more specific temporal relations between affect states and the biological marker of glycemic variability were isolated at statistical significance: Low glycemic variability and therefore good diabetic control correlated with high glycemic variability four days earlier, an excited mother three days earlier, a calm mother seven days earlier, a non-dominating mother four days earlier, a happy father both five and six days earlier, an excited father both three and seven days earlier, and a non-dominating father both two and five days earlier. Low glycemic variability also correlated with a happy child six days later, a calm mother three days later, and a non-dominating father one day later.Graphical representations were proposed for all three models the intention being a demonstration of avenues for clinically oriented presentations of arguably rather abstract quantitative findings. Additionally, a multiply regressive approach to the data with interval-valued variables and a qualitative case vignette were presented, to complement these highly quantitative models. Extant literatureon brittle diabetes in children andadolescents and the family dynamics complementing it was reviewed in light of all findings. The recurring correlation between maternal dominance and poor glycemic control was recognized. In addition, the prospects and contingencies arising from applying econometric theory to psychosomatic questionswere discussed throughout this thesis. The value and limitations of qualitative and quantitative research on brittle diabetes in general, as well as pertaining to this study, received particular attention. Der Psychosomatischen Medizin bisher fremde statistische Anwendungen der Ökonometrie konnten, unter Berücksichtigung der Forderung Meissners (2006) und anderen nach einer ganzheitlicheren Betrachtungsweise der Körper-Seele-Beziehung, ohne a priori Festlegung von Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen interagierenden Variablen, dynamische psycho-somatische Modelle zum Brittle Diabetes liefern. Die Konzeption und Darstellung solcher Modelle am Fallbeispiel ist Fokus dieser Arbeit zusätzlich zu den klinischen Ergebnisse der Fallstudie an sich. Im Rahmen einer Einzelfall-Zeitreihenanalyse, basierend auf strukturierten Tagebuchaufzeichnungen über 120 Tage, wurden die wechselseitigen Interaktionen zwischen Affekten der Mitglieder einer klassischen dreiköpfigen Familie und der Blutzuckervariabilität des Typ-I diabetischen Jugendlichen exploriert. Die Blutzuckervariabilität wurde mittels der täglichen Standardabweichung der Blutzuckermessungen (mindestens drei pro Tag) verfolgt. Für den gleichen Zeitraum wurden die Affektzustände für jedes Familienmitglied mittels self-assessment manikin (Lang, 1980; Bradley & Lang, 1994) im Sinne von Valenz (positiv negativ), Erregung (hoch niedrig) und Dominanz (Gefühl der Abwesenheit Gefühl der Präsenz) erhoben. Korrelationen und Autokorrelationen zwischen den stationären Werten der wechselseitig interagierenden parallel erhobenen Zeitreihen konnten mittels Vektorautoregression (VAR, Lütkepohl, 2005; Lütkepohl & Krätzig, 2004) und dem Optimized Multivariate Lag Order Selection Process (Winker, 1995, 2000; Savin & Winker, 2013) in Form von drei weitgehend übereinstimmenden Modellen dargestellt werden. Durch die zwei Standard-VAR-Modelle konnte mittels Cholesky Impulsantwortfolgen mit einem 95 Prozent Konfidenzintervall insgesamt gezeigt werden, dass Gefühle von Glück, innerer Ruhe und hoher Dominanz bei der Jugendlichen mit weniger Blutzuckervariabilität und daher weniger diabetischen Entgleisungen verbunden waren. Eine nicht-dominante Mutter und ein glücklicher Vater schienen ebenfalls die Blutzuckervariabilität zu reduzieren. Zufällige extern verursachte Anhebungen der Blutzuckervariabilität zeigten in beiden VAR-Modellen nur auf die Jugendliche und ihren Vater Einfluss: In einem Modell zeigte der Vater erhöhte Dominanz, in dem anderen innere Ruhe und seine Tochter Traurigkeit. Alle Effekte konnten für weniger als vier Tage nachgewiesen werden. In dem dritten, auf den Optimized Multivariate Lag Selection Process basierenden Modell, konnten spezifischere zeitliche Relationen zwischen den Affektzuständen und dem biologischen Marker der Blutzuckervariabilität mit statistischer Signifikanz nachgewiesen werden: Niedrige Blutzuckervariabilität und daher eine gute diabetische Stoffwechselkontrolle korrelierte mit hoher Blutzuckervariabilität vier Tage vorher, einer erregten Mutter drei Tage vorher, einer ruhigen Mutter sieben Tage vorher, einer nicht-dominanten Mutter vier Tage zuvor, einem glücklichen Vater sowohl fünf als auch sechs Tage zuvor, einem erregten Vater drei und sieben Tage zuvor und einem nicht-dominanten Vater zwei und fünf Tage vorher. Niedrige Blutzuckervariabilität korrelierte auch mit einer glücklichen Jugendlichen sechs Tage später, einer ruhigen Mutter drei Tage danach und einem nicht-dominanten Vater am nächsten Tag. Für alle drei Modelle wurden graphische Darstellungen vorgeschlagen mit dem Ziel Wege für eine klinisch orientierte Präsentation der eher abstrakten quantitativen Ergebnisse zu finden. Außerdem wurde eine statistische Bearbeitung mittels Multipler Regression mit Intervallvariablen, sowie eine qualitative Fallvignette vorgestellt, um die höchst quantitativen Modelle zu ergänzen. Literatur zum Brittle Diabetes in Kindern und Jugendlichen und den damit einhergehenden Familiendynamiken wurden unter dem Gesichtspunkt der Ergebnisse besprochen. Die wiederkehrende Korrelation zwischen mütterlicher Dominanz und schlechter Blutzuckereinstellung wurde erwähnt. Weiterhin wurden die Chancen und Risiken der Anwendung ökonometrischer Theorie auf psychosomatische Fragestellungen innerhalb der gesamten Arbeit diskutiert. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf den Wert und die Grenzen qualitativer und quantitativer Darstellungen beim Brittle Diabetes allgemein als auch in Bezug auf diese Studie gelegt.