بحوث البانكرياس الفنية التي تركز على سلامة الأطفال ودرجة استخدامهم

وقد أدت التطورات الأخيرة في تكنولوجيا السكر إلى تطوير البكرياس الاصطناعي، وهو جهاز مصمم لإدارة غلوك الدم آلياً للأشخاص المصابين بمرض السكري من النوع الأول، ومع تقدم البحوث، تم التركيز بشكل كبير على ضمان سلامة المرضى المصابين بمرض السكري وسهولة استخدامه، وهذه النظم المعروفة أيضاً باسم نظم التلقيح الخفيف، تجمع بين الرصد المستمر للغلوكوز في المقاييس.

لماذا السلامة الأطفال متوازيون في تنمية البانكرياس

ويحتاج الأطفال الذين يعانون من مرض السكر من النوع 1 إلى مراقبة دقيقة للغلوكوس لمنع حدوث مضاعفات قصيرة الأجل وقضايا صحية طويلة الأجل، ويهدف البنكرياس الاصطناعي إلى التقليل من وظيفة البنكرياس الصحي عن طريق رصد مستويات غلوكوز الدم باستمرار وتعديلها تلقائياً، غير أن الفيزيولوجيا الوبائية تستحدث متغيرات فريدة من نوعها تجعل من السلامة أولوية في التصميم غير القابل للتداول.

فالسلامة هي الشاغلة عند تصميم الأجهزة للأطفال، إذ يركز الباحثون على إنشاء نظم تقلل من خطر الإصابة بمرض النسيج (سكر منخفض جداً) ومرض السكر الفائق (سكر الدم المرتفع) ويجري تطوير الخوارزميات المتقدمة للاستجابة بسرعة لمستويات الغدد الصماء المتغيرة، ولا سيما أثناء أنشطة مثل التمرين أو النوم، وعلى سبيل المثال، فإن معدلات التوقف عن إنتاج المواد الارتجالية المنخفضة - أصبحت الآن معيارية في كثير من النظم الصناعية التجارية

الضمانات الفوقية للأجهزة المتنامية

إن خوارزميات التحكم في قلب نظم البنكرياس الصناعية يجب أن تكون قوية بما يكفي لمعالجة التقلبات الفيزيائية للأطفال، وتحكمات المشتقات التناسبية والتحكم في النمط التنبؤي النموذجي هي النهوج المهيمنة، وأجهزة التخدير المغناطيسي، خصوصاً، أثبتت فائدة استخدام الأطفال في المستقبل

وقد أظهرت دراسة رائدة من المعهد الوطني للسكري وأمراض الكيد (NIDDK) أن نظاماً نموذجياً للتحكم في التوقع قد قلل مستويات الغلوكوز في الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 6 و12 عاماً دون زيادة نقص النسيج بالمقارنة مع العلاج القياسي للضخ، وقدرة النظام على التعلم والتكيف مع أنماط التنوير التي يستعملها الرجال في مجال أمراض الغدد.

تخفيض عبء الهيبوغليكيميا وهيبرليكيميا

ولا تزال ظاهرة الاختلال الكبدي أكثر تعقيداً خوفاً بالنسبة للأسر التي تدير مرض السكري من النوع 1، وتخفف هذه المواد الاصطناعية من هذا التهديد من خلال مستويات متعددة من الحماية، وتوفر عنصر الأشعة السينية تعليقات مستمرة تسمح للخوار بكشف مستويات الغليون قبل ظهور الأعراض، وبالإضافة إلى السمات المتوقعة التي تُعلق في معظم الأحيان، تقدم نظماً عديدة الآن أحذية تقويمية آلية بمعدلات الغليون.

ويكتسي الاستحقاق النفسي نفس القدر من الأهمية، إذ يُبلغ آباء الأطفال المصابين بمرض السكر من النوع 1 عن الإجهاد المزمن المتصل برصد الغلوكوز بين عشية وضحاها والخوف من حدوث انخفاض حاد في درجة الحرارة أثناء النوم، وقد أُثبتت وجود نظم تجميلية ذات سيطرة آلية على مدى الليل للتخفيف من هذا القلق، مما يسمح للأسر بأن تنام بشكل أكثر سلامة بينما تدير الجهاز مستويات غلوكوز، وقد وثقت دراسات عديدة تحسينات في اعتماد نظام السلامة الوالدية لسجلت نتائج الحياة.

تعزيز سهولة استخدام المرضى الأطفال والأسر

ويعدّ سهولة الاستخدام جانباً حاسماً آخر من جوانب البحوث الصناعية في مجال البكرياس، ويجري تصميم الأجهزة بوصلات بينية سهلة الاستعمال يمكن تشغيلها بسهولة من قبل الأطفال ومقدمي الرعاية لهم، وتساعد سمات مثل التركيب المبسط، والإنذار الواضح، والرصد عن بعد الأسر على إدارة مرض السكري على نحو أكثر فعالية، والهدف هو إدماج البنكريات الاصطناعية في الحياة اليومية بقدر الإمكان، مع التقليل إلى أدنى حد من الحمل العاطفي والعاطفي.

تبسيط تصميمات الوجوه وتدفق العمل

وتميز نظم السرقات الصناعية الحديثة بينات مسية ووصلات بينية واسعة ومناسبة وقراءات غلوكوز ملوثة باللون تجعل من السهل على الأطفال الذين يبلغون سن السادسة فهم وضعهم الحالي، وقد تم تبسيط عمليات التجهيز: فثمة نظم عديدة تستخدم الآن تنبيها آليا، وخراطيش إنذارات إنذار مجهزة سلفا، وتركيبا للعضلات الصوتية المضغوطة بين العناصر ذات الأولوية.

ومن الأمثلة على ذلك: t:slim X2 insulin pump] with Control-IQ technology, which has a simplified bolus calculator that accounts for glucose trends and active insulin time. The system automatically adjusts basal rates every five minutes, freeing children from constant decision-making.

الرصد عن بعد وتبادل البيانات

ويتيح الاندماج مع الهواتف الذكية وغيرها من الأدوات الرقمية بيانات في الوقت الحقيقي ويتيح تحسين الاتصال بين المرضى والآباء ومقدمي الرعاية الصحية، وتتيح برامج الرصد عن بعد للآباء رؤية اتجاهات الغلوكوس، وتاريخ تسليم الأنسولين، ووضعية الضخ على أجهزةهم الخاصة، حتى وإن لم يكونوا حاضرين مادياً مع أطفالهم، وهذه القدرة قيمة بوجه خاص خلال ساعات الدراسة، وفترات النوم، والأنشطة غير المنتظمة.

كما يمتد تقاسم البيانات إلى مقدمي الرعاية الصحية الذين يمكنهم الحصول على تقارير مجمَّعة تبين مؤشرات زمنية متفاوتة، ومناسبات افتراضية، مما ييسر إجراء تعديلات أكثر استنارة خلال الزيارات الطبية ويتيح إجراء مشاورات علاجية عن بعد - وهي سمة أصبحت لا غنى عنها خلال فترة تسجيل الأوبئة التي تمر بها اللجنة الدولية المعنية بالأطفال في حالات الطوارئ، وتتقاسم منابر متعددة مثل تستخدم فيها البيانات اليدوية .

المصانع المصغرة والمصممة حسب الطلب

المضخة الكهربائية أصبحت أصغر وأقل تدخلاً مما يسمح للأطفال بارتداء الجهاز بشكل مريح طوال اليوم، و مضخة الأنسولين متاحة الآن بأحجام مخففة يمكن أن تُلبس على حزام، مُخزّرة على مقبض للصر، أو حتى مُلتصق مباشرة إلى الجلد مع رقائق مُتسخة، وبعض المضخات لا تُستخدم في تصميمات النسيج،

كما أن أجهزة رصد الغلوكوز المتطاولة تتقلص في حجمها، كما أن أجهزة التزود بالأشعة السينية الحديثة مثل جهاز Dexcom G7 وAbott FreeStyle Libre 3 هي تقريباً حجم العملة، مع وجود صورة غير واضحة تتناسب مع تصميم الملابس، ويمكن أن يرتدى جهاز الاستشعار على أعلى ذراع أو على شكل حساس أو على مواقع أخرى غير مأمونة.

التحديات الراهنة والبحوث الجارية

وعلى الرغم من التقدم الكبير، لا تزال هناك تحديات، حيث إن ضمان موثوقية أجهزة الاستشعار، وخفض حجم الأجهزة، وتحسين حياة البطاريات، هي مجالات بحث جارية، بالإضافة إلى أن عمليات الموافقة التنظيمية تتطلب اختبارا شاملا لضمان السلامة لاستخدام الأطفال، ويشمل المسار من النموذج الأولي إلى المنتج التجاري مراحل متعددة من التجارب السريرية، ودراسات المستعملين، والتحسينات المتكررة.

الموثوقية والاستحقاقات

كما أن نظم الأعمدة الاصطناعية لا تصلح إلا بقدر ما يكون الرصد المستمر للغلوكوز الذي يوفر بيانات المدخلات، ويمكن أن تتحلل الدقة الحسية من جراء التحفّظات الأثرية (عندما يُضغط جهاز الاستشعار على سطح صلب أثناء النوم)، والحركات اليدوية أثناء التمارين الحادة، والتدخل في المواد مثل دودة النسيان، وفي استخدام المبيدات، فإن الكتلة الخفية الأصغر تعني حتى الاختلالات الطفية)

جهاز قياس، حياة البطارية، ووصل

إن خفض حجم الجسم لا يزال يمثل أولوية لقبول الأطفال، إذ أن مضخات الأنسولين الحالية، وإن كانت أصغر بكثير من عقد من الزمن، لا تزال تمثل إضافة ملحوظة إلى جسم الطفل، ويعمل المهندسون على تقليل العناصر مثل المحركات والبطارية والمستودعات، بينما يستكشفون أيضا طرقا بديلة لإيصال الإيداع مثل أجهزة الانسولين أو التزود بالبطاقات الدقيقة.

الرقابية والتقدير السريري

وقد وضعت إدارة الأغذية والمخدرات [FDA] توجيهات واضحة لتقييم نظم البنكرياس الصناعية، مع التأكيد على ضرورة إجراء محاكمات سريرية خاصة بطب الأطفال تثبت السلامة والفعالية في مجموعة من الفئات العمرية، ويجب أن تخضع النظم لفحص دقيق في البيئات التي تخضع للرقابة في الأجل الداخلي، وأن تكفل أيضاً عمليات المراقبة في الأسواق الخارجية التي تتم بعد عدة أشهر.

الحواجز المتعلقة بالتكلفة والوصول

وتكلفة نظم البنكرياس الحرفية، إذ تتراوح التكاليف الأولية بين عدة آلاف وعشرة آلاف دولار، بالإضافة إلى النفقات الجارية لأجهزة الاستشعار ومجموعات الدمج، وتتباين التغطية التأمينية على نطاق واسع، وتواجه أسر كثيرة مدفوعات أو خصومات كبيرة، وتستمر البحوث في خفض تكلفة المكونات من خلال وفورات الحجم والدعوة إلى توسيع نطاق ولايات التأمين، بالإضافة إلى وجود تفاوتات في إمكانية الوصول بين المناطق الحضرية والمناطق الريفية، وتشمل الشراكات ذات الدخل المرتفع والضعيف.

الاتجاهات المستقبلية: نحو نظم مستقلة وميسرة تماما

وتهدف التطورات المقبلة إلى جعل نظم البنكرياس الصناعية أكثر استقلالاً وتكيفاً وتيسيراً، وبما أن هذه الابتكارات مستمرة، فإن الهدف هو تزويد الأطفال بمرض السكري من النوع 1 بطريقة أكثر أماناً وأكثر ملاءمة لإدارة حالتهم وتحسين نوعية حياتهم ونتائجهم الصحية.

نظم الدفن المزدوجة وما بعدها

إن النظم الصناعية الحالية للبنكرياس لا تقدم إلا الانسولين، فالبحوث في نظم الهرمونات المزدوجة التي تقدم الغلوكيون - هرمون يرتفع غلوكوز الدم - تتقدم هذه النظم بشكل أكثر عدائية لتصحيح الأشعة الفائقة الغليون دون خوف من التسبب في انخفاض النسيج لأن الغلوكاغون يمكن أن يدار كشبكة أمان.

الاستخبارات الفنية والتعلم الإيجابي

ويجري تدريب خوارزميات التعلم المصطنع على مجموعات بيانات كبيرة من الرصد المستمر للغلوكوز وتاريخ تسليم الأنسولين للتنبؤ بمستويات الغدة الدلوكوسية في المستقبل، والتحكم الأمثل في هذه النظم التكييفية يمكن أن تتعلم أنماطاً عظمية للطفل، والاستجابة للتمارين، وتقلبات الهرمونات على مر الزمن، ونتيجة لذلك، فإن معدل الأشعة تحتية الشخصية للتحكم يحسن مع كل يوم من أشكال الاستخدام.

أكبر من الاستقلال الذاتي وتخفيض عدد المستخدمين

إن نظم المستقبل ستتطلب تدخلا يدويا أقل، ويمكن أن تكون إعلانات الوجبات، التي تتطلب حاليا إدخال الكربوهيدرات يدويا، مؤتمنة باستخدام رؤية حاسوبية - مجرد تصوير صورة وجبة يمكن أن تقدر محتوى الكربوهيدرات، كما أن الكشف والتكييف التلقائي على الأفق، والهدف النهائي هو نظام مغلق تماما يمكن فيه للطفل والأسرة أن يرتدى الجهاز ويعيشا حياتهما دون تفاعلات متكررة.

توسيع نطاق الوصول من خلال نظام " سيمبلر " و " تصميمات أكثر قدرة "

وتبذل جهود لوضع نظم مبسطة وصغيرة التكلفة في البنكرياس الاصطناعية يمكن استخدامها في البيئات ذات الموارد المنخفضة، وقد أثبتت مشاريع مفتوحة المصدر مثل OpenAPS أنه يمكن بناء نظم دو-ك ذاتية من المكونات المتاحة، ولكن لا تزال هناك شواغل تنظيمية وسلامية، ويستكشف الشركاء التجاريون التصميمات النموذجية التي تتيح للأسر شراء ما تحتاج إليه من نماذج.

خاتمة

إن رحلة البحث الاصطناعي في البنكرياس اتسمت بالتزام ثابت بالسلامة البدنية وسهولة الاستخدام، ومن الخوارزميات المتطورة التي تتنبأ وتمنع الناقصات من الوصلات البينية الملائمة للمستعملين والتي تمكن الأطفال وأسرهم، فإن كل ابتكار قد تم بدافع من الفهم بأن إدارة السكر يجب ألا تؤثر على قدرة الطفل على النمو والتعلم واللعب.