ما هو بانكرياس الشهيرة؟

(ج) إن البنكرياس الاصطناعي، المعروف رسمياً باسم نظام توصيل الأنسولين المغلق، هو جهاز يزود بلويكوزي الدم بالسيارات ويضم ثلاثة عناصر أساسية: الرصد المستمر للغاز السدائي (CGM) الذي يُقيِّد مستويات التلوج في الوقت الحقيقي، وضخة إنسولين التي تقدم جرعات دقيقة من عمليات ضبط عبء الغليون السريع.

ويعود هذا المفهوم إلى السبعينات التي توجد بها نظم كبيرة لجانب الأسرة، ولكن تقليل أجهزة الاستشعار والمضخات والمعالجات الدقيقة إلى أدنى حد جعل النظم المجهزة بالأجهزة المضخة ممكنة، حيث أن النظام المغلق المختلط الأول حصل على موافقة هيئة الأغذية والتنمية في عام 2016، وأجيال لاحقة قد حسّن الأداء وقابلية الاستخدام، وتصنف النظم الحديثة على أنها نظام مختلط مغلق، لأنها لا تزال بحاجة إلى مدخلات من جانب المستعملين في مجال تحديد المواقع.

فالخوارزمية هي مخ البنكرياس الصناعي، حيث تستخدم معظم النظم الحالية نموذجا للتحكم التنبؤي أو التحكم التناسبي في التكامل مع التغذية المرتدة من الأنسولين، وقد استولت مشاريع المصدر المفتوح على نهج بديلة، بما في ذلك الخوارزميات القائمة على القواعد وتقنيات التعلم التكييفية، ويجب أن يكون الخوارزمي قويا إزاء الضجيج الحس، والتأخير في الضخ، والاضطرابات الميكانيكية، والتمارين

" المصلحة المفتوحة المصدر "

ويتبع تطوير الأجهزة الطبية التقليدية نموذجاً مستمداً من الملكية حيث تُحفظ فيه الخوارزميات والبرمجيات الجامدة والوصلات البينية للمستعملين كسر تجاري، ويُنشئ هذا النهج، مع علمه بالنظم والمصنعين، حواجز كبيرة أمام الابتكار، ودورات التطوير بطيئة ومستقلة ومحدودة، ويقتصر تجميع المساهمين على موظفي شركة واحدة، ويقلب هذا النموذج تماماً بإتاحة الرموز مجاناً للتفتيش والتعديلات.

فبالنسبة لتطوير البنكرياس الاصطناعي، يتيح الانفتاح عدة مزايا هيكلية، أولا، تجذب المشاريع المفتوحة المصدر مساهمات من مجتمع عالمي من المهندسين والمستوصفين وعلماء البيانات والمرضى، ويعجل هذا التنوع من الخبرة بحل المشاكل ويستحدث نُهجا جديدة قد لا تنشأ في إطار منظمة متشبثة، ثانيا، تتيح الشفافية التحقق المستقل من سلامة أداء الخوارزميات من جانب أي طرف مؤهل، مما يُعد أمرا حاسما بالنسبة لجهاز يُمكن من حل المشاكل الصحية المباشرة.

ويتفق نموذج المصادر المفتوحة أيضا مع الحتمية الأخلاقية للبحوث الطبية، وللمرضى الحق في فهم النظم التي تدير صحتهم، حيث تتيح نظم البنكرياس الصناعية المفتوحة المصدر للمستخدمين تفتيش التكنولوجيا التي يعتمدون عليها، وتكييفها، بل وتحسينها، وتعزيز الثقة والمشاركة التي لا يمكن أن تضاهيها الصناديق السوداء المسجلة الملكية، وهذه الشفافية مهمة بوجه خاص في الرعاية المتعلقة بمرض السكر، حيث يقوم المرضى بعشرات من قرارات العلاج يوميا ويستحقون رؤية كاملة في تلك الصناديق.

How Open-source Software Accelerates Development

ويتيح البرنامج الحاسوبي المفتوح المصدر للمطورين والباحثين في جميع أنحاء العالم التعاون وتبادل الأفكار وتحسين الخوارزميات بسرعة، ويؤدي هذا الانفتاح إلى زيادة سرعة الابتكار مقارنة بالنظم المسجلة في الممتلكات التي كثيرا ما تكون محدودة بموارد الشركات وبطء دورات التحديث، وعندما تكون المدونة مفتوحة، يمكن للمساهمين في قارة أخرى أن يصلحوا جهازا للكشف عن الحشرات في جزء من العالم في غضون ساعات، ويمكن اقتراح الصور واختبارها وإدماجها في أيام بدلا من أشهر.

إن الطبيعة المتكررة لتنمية الموارد المفتوحة مناسبة بشكل خاص لتحديات تصميم الخوارزميات المصطنعة، ويجب أن تتكيف المقاييس مع علم الفسيولوجيا الخاص بالمرضى الفردي، الذي يختلف اختلافا كبيرا بين العمر ومستوى النشاط وحساسية الانسولين وأسلوب الحياة، ويمكن للمشاريع المفتوحة المصدر أن تصدر تحديثات متكررة، وتجمع بيانات أداء العالم الحقيقي من المستعملين، وتصقل نماذجها باستمرار.

وعلاوة على ذلك، فإن منابر المصادر المفتوحة تخفض الحواجز أمام دخول الباحثين الأكاديميين والبدءات الصغيرة، بل يمكن أن تُعزز قواعد البيانات القائمة المفتوحة المصدر، وتركز على ابتكاراتها المحددة، وتسهم في تحسين المجتمع المحلي، وتعجل هذه النظم الإيكولوجية التعاونية بخطى الاكتشاف والترجمة إلى أدوات سريرية، ويمكن للأفرقة البحثية في الجامعات اختبار استراتيجيات جديدة للمراقبة على المعدات الحقيقية دون التفاوض على اتفاقات الترخيص المجتمعية الأوسع نطاقا، ويمكن أن تتاح نتائجها على الفور.

استحقاقات المصادر المفتوحة في التكنولوجيا الطبية

التعاون

ويمكن للباحثين والمطورين أن يسهموا في وضع المدونة وأن يستعرضواها، بما يكفل القوة والسلامة، وكثيرا ما تتنافس عملية استعراض النظراء في المجتمعات المحلية المفتوحة المصدر مع المجلات الأكاديمية للتلاعب، وعندما يدرس خبراء مستقلون متعددون نفس القاعدة من مختلف المنظورات، يُمسك بأخطاء خفية أكثر سرعة، وتُسترشد المعارف الجماعية للمجتمع المحلي بقرارات التصميم، وفي سياق عملية إنتاجية مصطنعة، حيث يمكن أن تؤدي أخطاء الغدة الخوارية إلى تكرارها.

ويمتد النموذج التعاوني أيضا إلى البحوث السريرية، وكثيرا ما تحتفظ المشاريع المفتوحة المصدر بمستودعات مشتركة للبيانات في العالم الحقيقي، وتُرفع عنها الهوية وتتاح لتحليلها من قبل أي باحث، ويعجل هذا التقاسم في البيانات بتوليد أدلة عن سلامة النظام وفعاليته، وهو ما يدعم بدوره التقارير التنظيمية والتبني السريري.

الشفافية

ويتيح القانون المفتوح إجراء اختبارات دقيقة والتحقق، وهو أمر أساسي بالنسبة للأجهزة الطبية، ويمكن للمرضى والمستوصفين أن يفحصوا بدقة كيف يتخذ النظام القرارات، وأن يبنيوا الثقة التي يصعب تحقيقها مع الخوارزميات الملكية السوداء، وهذه الشفافية مهمة بوجه خاص بالنسبة للنظم التي تقوم بإرسال الأنسولين الآلي، حيث يمكن أن تترتب على الأخطاء عواقب خطيرة، وعندما يفهم المستخدمون المنطق وراء اتخاذ القرارات، يمكنهم أن يستجيبوا على نحو أفضل لحالات السلوك غير العادي.

كما أن الشفافية تتيح مراجعة مستقلة للحسابات الأمنية، إذ أن الأجهزة الطبية ترتبط بشكل متزايد بالشبكات والهواتف الذكية، مما يخلق أسطح هجومية محتملة، ويمكن لباحثين أمنيين أن يفحصوا مدونة المصادر المفتوحة في جميع أنحاء العالم، مع تحديد مواطن الضعف وتصحيحها بسرعة أكبر من النظم المغلقة، وقد أثبت هذا النموذج الأمني الذي يقوده المجتمع المحلي فعاليته في مجالات أخرى، وهو ذو قيمة متساوية في التكنولوجيا الطبية.

الفعالية من حيث التكلفة

وتخفض الموارد المشتركة تكاليف التنمية، مما يجعل النظم المتقدمة أكثر سهولة، وكثيرا ما تستخدم مشاريع البنكرياس الصناعية المفتوحة المصدر معدات السلع الأساسية والخوارزميات المتاحة للجمهور، مما يؤدي إلى خفض تكلفة النظام النهائي، ويوسع هذا السعر من إمكانية الوصول إلى المرضى الذين قد لا يستطيعون تحمل تكاليف النظم التجارية الباهظة التكلفة، ولا سيما في نظم الرعاية الصحية التي تكون التغطية التأمينية محدودة، وتتجاوز مدخرات التكاليف الجهاز نفسه، وتخفض أدوات الموارد المفتوحة الحواجز المالية أمام البحث، مما يتيح للمؤسسات الصغيرة التمويلية للمحققين.

الابتكار

وتؤدي المساهمات العكسية إلى إيجاد حلول جديدة وحل سريع للمشاكل، وتجمع المجتمعات المحلية المفتوحة المصدر وجهات النظر من الهندسة والطب وعلوم البيانات والدعوة للمرضى، وتخلق أرض خصبة للابتكار، وتسمح نماذج من قبيل طريقة النوم، وكشف التمارين، وتلقي الوجبات الآلية، وتلقيح الخوارزمية الشخصية، باختبار أفضل الحلول القائمة على أساس الانتقاء، وتثبت من أهميتها بسرعة.

تمكين المرضى

وتعطي نظم المصادر المفتوحة المرضى ومقدمي الرعاية الوكالة عن علاجهم، ويمكنهم تكييف البيئات والإسهام في التنمية والمشاركة في العملية العلمية، وقد تبين أن هذا التمكين يؤدي إلى تحسين المشاركة والنتائج في إدارة الأمراض المزمنة، ويفيد مستخدمو نظم البنكرياس الصناعية المفتوحة المصدر عن زيادة الرضا والثقة مقارنة بمن يستخدمون نظم مغلقة تجارية، وذلك جزئياً لأنهم يفهمون كيف يعمل نظامهم ويستطيعون أن يحسنوا من احتياجاتهم المحددة.

الأثر الحقيقي للعالم

وقد أظهرت مشاريع مفتوحة المصدر مثل برامج العمل المفتوحة كيف يمكن للجهود التي تقودها المجتمعات المحلية أن تخلق نظماً مصطنعة موثوقة وميسورة التكلفة في البنكرياس، وقد مكنت هذه المبادرات المرضى والباحثين من التعجيل بالانتقال من النماذج الأولية إلى تطبيقات العالم الحقيقي، وما بدأ كحركة شعبية يقودها المرضى الذين أحبطوا مع بطء وتيرة التنمية التجارية قد تطور إلى نظام عالمي للبحوث يؤثر على الصناعة والسياسة التنظيمية.

كان نظام (الاستعراضات المفتوحة) الذي بدأ في عام 2015 أحد أول نظم البنكرياس الصناعية المفتوحة المصدر، وقد بنيه مجتمع من المرضى والمهندسين والمستوصفين الذين شاركوا في هدف مشترك: إنشاء نظام أمان فعال مغلق يمكن لأي شخص استخدامه، وقد درس الباحثون الأكاديميون قاعدة بيانات المشروع بدقة، وتم تكييفها من قبل الكيانات التجارية، واستخدمت كأساس لبذل جهود أخرى منفتحة المصدر مثل نظام مراقبة البرمجيات والبرمجيات.

ويمتد أثر هذه المشاريع إلى ما يتجاوز فرادى المستخدمين، وقد ولّدت بيانات عن العالم الحقيقي تسترشد بها البحوث السريرية، وأظهرت سلامة وفعالية نظم الرعاية الذاتية في الدراسات المراقبة، وضغطت الوكالات التنظيمية على إيجاد سبل للأجهزة الطبية المفتوحة المصدر.() وقد اعترفت JDRF[F) بأهمية نُهج الأمن المفتوحة وتدعم البحوث التي تقيِّم نتائجها.

ومن الأمثلة البارزة الأخرى: Tidepool Loop]، الذي يعمل على جلب خوارزمية مفتوحة المصدر من خلال إزالة الألغام من المؤسسة، مما يخلق مسارا منظما للمدونة المجتمعية المتطورة، وهذا يمثل جسرا بين المصادر المفتوحة والضوابط التقليدية للأجهزة الطبية، مما قد يشكل سابقة للمشاريع المقبلة، وإذا نجح الأمر، فإن ابتكارا جديدا من مصادر الأمان يمكن أن ينشئ.

المشاريع الرئيسية المفتوحة المصدر

وقد برزت عدة مشاريع مفتوحة المصدر كقادة في مجال البنكرياس الاصطناعي، وكل منها له نُهج تقنية وهياكل مجتمعية متميزة:

  • OpenAPS] - The original open-source artificial pancreas system focused on safety and reliable. It uses a rule-based algorithm that has been validated in multiple studies and serves as the foundation for many derivative projects.
  • Loop] - تطبيق قائم على النظام البرمجي الذي يتواصل مع نظام إدارة المحتوى في المؤسسة ومعدات الضخ، واللووب معروف عن واجهة سهلة الاستعمال ومجتمع نشط، وقد استحدثت سمات مثل التنبؤ الآلي بالجليكوس وتعديلات الدينامية في مجال تسليم الأنسولين التي اعتُمدت على نطاق واسع.
  • AndroidAPS] - نظام مفتوح المصدر قائم على أندرويدات يوفر وظيفة مماثلة للوب ولكن للنظام الإيكولوجي لأندرويدي، وقد وسعت إمكانية وصوله عبر المزيجات إلى المستعملين الذين لا يملكون أجهزة آبل.
  • Tidepool Loop] - نسخة منظمة من خوارزمية اللوبي التي يجري إعدادها للإفراج عن طريق إزالة الألغام من جانب المؤسسة، ويهدف هذا اللوب إلى توفير نفس الفوائد من خوارزمية مفتوحة في إطار منظم يمكن للمستوصفين أن يحددوا ويغطيوا التأمين.

ولكل مشروع من هذه المشاريع مواطن القوة الخاصة به ومجتمعه المحلي، ولكنها تتقاسم تراثاً مشمولاً بالرمز المشترك وروحاً تعاونية، وكثيراً ما تتدفق التحسينات التي أدخلت في مشروع واحد إلى مشاريع أخرى من خلال عناصر مشتركة ومساهمات مشتركة بين المشاريع، مما يدل على قوة التعاون المفتوح المصدر في الممارسة العملية.

الهيكل التقني للنظم المفتوحة المصدر

ويكشف فهم الهيكل التقني لنظم البنكرياس الاصطناعية المفتوحة المصدر عن سبب فعالية نموذج المصدر المفتوح بشكل خاص، وفي الأساس هو الخوارزمية التي تتلقى قراءات غلوكوز من نظام CGM كل خمس دقائق وتحتوي على جرعة من الأنسولين مناسبة، ويجب أن يُحسب الخوارزمي للإسسولين على متنها، واتجاه الغلوكوز، وتوقعات من مسارات غلوكوز.

وعادة ما تنفذ نظم المصادر المفتوحة هيكلا نموذجيا مع فصل واضح بين الخوارزميات والوصلات البينية للمعدات والوصل بين المستعملين، ويتيح هذا النموذج للمساهمين العمل على عناصر فردية دون تعطيل النظام بأكمله، فعلى سبيل المثال، يمكن للباحث أن يضع نموذجا جديدا للتنبؤ ويختبره على الوصلات البينية القائمة دون إعادة كتابة بروتوكولات الاتصالات الخاصة بآلية تبادل البيانات وأجهزة الضخ، ويعجل هذا الفصل بين الشواغل بالتنمية ويجعل النظام أكثر قابلية للاستمرار على مر الزمن.

كما أن الهيكل النموذجي ييسر التكامل المستمر والاختبارات الآلية، وتحافظ المشاريع المفتوحة المصدر على مجموعة واسعة من السيناريوهات الفيزيائية، مما يضمن ألا تؤدي التغييرات الرمزية إلى حدوث تراجعات، وهذا الهيكل الأساسي للاختبار الآلي أمر حاسم للحفاظ على السلامة مع تطور قاعدة البيانات، ويُمكن من ذلك الطبيعة التعاونية للتنمية المفتوحة المصدر، حيث تسهم المجتمعات المحلية بموارد الاختبار.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

ورغم فوائدها، تواجه تنمية الموارد المفتوحة تحديات كبيرة، لا سيما في بيئة الأجهزة الطبية الخاضعة للتنظيم، ولا تزال الموافقة التنظيمية تشكل أكثر العقبات سوءاً، إذ أن هيئة تنمية الموارد الحرجية وغيرها من الهيئات التنظيمية لديها أطر مصممة للمصنعين التجاريين، وليس لمطوري المتطوعين الذين يوزعون على المجتمعات المحلية، كما أن إنشاء السلامة والكفاءة لنظام يمكن للمستعملين تعديله يتطلب نماذج تنظيمية جديدة وتعاوناً وثيقاً بين المجتمعات المحلية والجهات التنظيمية.

ومن الأمور ذات الأهمية القصوى أن يستخدم المرضى الذين يفتقرون إلى الخبرة التقنية نظم المصادر المفتوحة لتقييم المخاطر أو مشاكل الاختلاط، وضمان الجودة المتسقة بين مختلف تشكيلات المعدات وتكييف المستعملين يشكل تحديا مستمرا، ويعتمد المجتمع المحلي على الوثائق الشاملة والاختبار الآلي واستعراض الأقران للتخفيف من هذه المخاطر، ولكن المسؤولية تقع في نهاية المطاف على عاتق المستعملين ومقدمي الرعاية الصحية، ويظل وضع مبادئ توجيهية واضحة بشأن الاستخدام الآمن والرقابة السريرية المناسبة مجالا من المجالات النشطة.

والتداخل مع الأجهزة التجارية مسألة حاسمة أخرى، إذ أن العديد من شركات صناعة الكيماويات والمضخات لا توفر معلومات رسمية أو إمكانية الوصول إلى البيانات، مما يرغم المشاريع المفتوحة المصدر على وضع بروتوكولات اتصال معكوسة، مما يخلق سباق تسلح في التحديثات ويمكن أن يؤدي إلى عدم الاستقرار عندما يغير المصنعون برمجتهم الأكيدة، كما أن الدعوة إلى وضع معايير مفتوحة وقابلية التشغيل المتبادل للأجهزة تشكل أولوية رئيسية للمجتمع.

وفي المستقبل، ستشكل عدة اتجاهات مستقبل تنمية البنكرياس الاصطناعية المفتوحة المصدر، وبدأت الوكالات التنظيمية تعترف بمشاريع المصادر المفتوحة وتستوعبها، ويدل إنشاء مسارات مخصصة للعناصر المشتركة بين التشغيل على تحول نحو أطر أكثر مرونة يمكن أن تستوعب البرامجيات المتطورة في المجتمعات المحلية.

ويتزايد التعاون بين المجتمعات المحلية ذات المصدر المفتوح والشركات الطبية المنشأة للأجهزة، إذ توفر بعض الجهات المصنعة الآن أدوات للمطورين وإتاحة إمكانية الوصول إلى البيانات، مع التسليم بأن مجتمع المصادر المفتوحة يمكن أن يعجل الابتكار ويوسع نطاق سوق أجهزةها، ويمكن لهذه الشراكات أن تحقق أفضل ما في العالمين: سرعة الابتكار وشفافية تطوير الموارد المفتوحة مع نظم الجودة والخبرة التنظيمية للشركات القائمة.

وسيتيح توسيع نطاق تكنولوجيا البنكرياس الاصطناعية لتشمل فئات أخرى من السكان، مثل الأشخاص المصابين بمرض السكري من النوع 2 الذين يحتاجون إلى الانسولين، والأشخاص الذين يعانون من مرض السكري من الناحية الخلقية، والسكان الذين يعانون من الأطفال، فرصا جديدة للمساهمات المفتوحة المصدر، وستتطلب التكيفات الفوقية لمختلف الفيزياء، والفئات العمرية، وأساليب الحياة نوعا من التنمية المجتمعية المتنوعة التي تؤدي إلى ظهور تحديات جماعية مفتوحة المصدر.

وأخيرا، فإن إدماج التعلم الآلاتي والاستخبارات الاصطناعية في خوارزميات المصدر المفتوح يعد بزيادة الرقابة الشخصية والتكيفية، وتوفر برامج الموارد المفتوحة اختبارا مثاليا لهذه التقنيات المتقدمة، مما يتيح وضع صيغة سريعة للتنبؤ والتحقق من صحة العالم الحقيقي قبل إدماجها في النظم التجارية، وتتسم شفافية التنمية المفتوحة المصدر بأهمية خاصة بالنسبة لنظم التعلم الآلي، حيث يكون فهم كيفية اتخاذ القرارات أمرا حاسما لبناء الثقة والتأكد من صحة العالم الحقيقي.

خاتمة

وقد ثبت أن برامجيات المصدر المفتوح تشكل عاملاً معجلاً قوياً في تطوير نظم البنكرياس الاصطناعية، ومن خلال التمكين من التعاون والشفافية والتكرار السريع، أدت مشاريع المصادر المفتوحة إلى جعل تكنولوجيا تغيير الحياة للمرضى أسرع من النماذج التقليدية لحصر الممتلكات، كما أن الهيكل النموذجي والاختبارات المجتمعية والقاعدة المتبرعة المتنوعة للنظم المفتوحة المصدر تهيئ بيئة إنمائية تناسب بشكل فريد عملية التسليم الآلي.

وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة في الموافقة التنظيمية وضمان السلامة والقابلية للتشغيل المتبادل بين الأجهزة، فإن المسار واضح: إذ أن النهج المفتوحة المصدر ستؤدي دوراً محورياً متزايداً في ابتكار الأجهزة الطبية، وقد أثبت نجاح مشاريع مثل نظام تبادل المعلومات المفتوح العضوية، ونظام لووب، ونظام أندريوب أن النظم المتطورة مجتمعياً يمكن أن تفي بمعايير عالية من السلامة والفعالية بينما تقدم سمات قيمة للمستعملين.

وبالنسبة للمرضى المصابين بمرض السكري من النوع 1، فإن الفوائد ملموسة ومباشرة، إذ يحصلون على نظم تحسن نوعية حياتهم، وتخفف من عبء إدارة الأمراض، وتوفر شعورا بالوكالة إزاء علاجهم، وتوفر برامج مفتوحة المصدر للباحثين والمستوصفين نظاما إيكولوجيا غنيا للاكتشاف والتحقق والترجمة، وبالنسبة لصناعة الأجهزة الطبية، توفر تنمية الموارد المفتوحة نموذجا للابتكار السريع الأكثر شمولا الذي يكمل النهج التقليدية القائمة على الملكية.

إن رحلة البنكرياس الصناعية بعيدة عن الاكتمال، ولكن البرامجيات المفتوحة المصدر أثبتت بالفعل قيمتها كعامل حفاز للتقدم، ومع تطور الأطر التنظيمية، تحسن قابلية التشغيل المتبادل للأجهزة، وتعميق التعاون، سيستمر التآزر بين المجتمعات المحلية المصدر المفتوح وتطوير الأجهزة الطبية التقليدية في التعجيل بوصول نظم إمداد آلي أكثر أمانا وفعالية وأكثر سهولة الوصول إليها بالنسبة لكل من يحتاج إليها.