Table of Contents

The Intersection of Wearable Technology and Artificial Pancreas Devices for Continuous Monitoring

وقد أعادت التكنولوجيا القابلة للزراعة تشكيل مشهد الرعاية الصحية، مما أتاح الرصد المستمر والحقيقي للبارامترات الفيزيولوجية التي لم يكن يمكن الوصول إليها إلا من خلال الزيارات السريرية المتقطعة، ومن بين أكثر التطبيقات العميقة لهذه الثورة التكنولوجية دورها في إدارة أمراض السكر - وهي حالة مزمنة تؤثر على أكثر من 537 مليون شخص بالغ في العالم وفقا للاتحاد الدولي للسكري، ويكمن جوهر هذا التقدم في النظام الاصطناعي للبنات.

ما هو بانكرياس الشهيرة؟

(ب) نظام مطاطي اصطناعي مصمم لتقليل وظيفة فرز الأنسولين التي تنطوي على فطائر صحية في الأشخاص المصابين بمرض السكر، ولا سيما مرض السكري من النوع 1، وهو نظام آلي مهمتين حاسمتين هما: الرصد المستمر لمستويات غلوكوز الدم وتقديم الكمية المناسبة من الأنسولين دون الحاجة إلى تدخل مستمر من جانب المستعملين، ويتألف الهيكل الأساسي من ثلاثة عناصر مترابطة:

العناصر الأساسية

  • Continuous Glucose Monitor (CGM): ] A wearable sensor inserted subcutaneously that measures interstitial glucose levels every few minutes. Modern CGMs transmit data wirely to a receiver, smartphone, or directly to the insulin pump.
  • جهاز صغير قابل للبرمجة يوصل الإنسولين بسرعة من خلال الكانولا الموضع تحت الجلد، ويمكن ارتدائه على الجسم (مضخات الدفع) أو حمله في جيب.
  • Control Algorithm:] The brain of the system, typically a model predictive control (MPC) or proportional-integral-derivative (PID) algorithm. It calculates insulin delivery based on real-time glucose readings, trends, and user-ofset targets.

كيف يعمل

وفي نظام هجين نموذجي مغلق، يرسل الفريق المختص برصد الأرض قياسات للغاز إلى الخوارزمي كل ٥-١٠ دقائق، ويحسب الخوارزمية الجرعة المثلى ويوجه المضخة إلى تقديم مكبرات دقيقة أو تعديل معدل البصل، وإذا ما كان من المتوقع أن تخفض مستويات الغلوكوس باستمرار من اليدين، فإن النظام يعلق تلقائياً اهتمام المستعملين بالجملة.

تطور تكنولوجيا البانكرياس الفنية

وقد عادت هذه المفاهيم إلى السبعينات، ولكن في العقد الماضي فقط كانت هناك موافقة تنظيمية على الأجهزة التجارية المتاحة، وقد وافقت هيئة تنمية الأعمال التجارية على أول نظام هجين مغلق، وهو نظام ميترونيك المزود بمقياس 670 جي، ومنذ ذلك الحين، على نظام اختبارات الاختبارات المصغرة الممول من شركة تانديم ديابي (Control-IQ)، ونظام بانسورايت (Omnipod 5)، وأحدثت نظم أخرى تحسنت في السوق.

دور التكنولوجيا القابلة للزراعة في نظم البكرياس الأثرية

فالأجهزة القابلة للاشتعال غير قابلة للانفصال عن البنكرياس الاصطناعي، فهي توفر تدفق البيانات المستمر، وتقديم العلاج المستقل الذي يحدد مفهوم الغلق، وبدون مستلزمات موثوقة ومريحة، فإن هذه النظم ستكون غير عملية، وهناك فئتان كبيرتان يمكن ارتداؤهما، هما: أشعة السي جي أم، ومضخات الأنسولين - يجري تعزيزهما الآن عن طريق التكامل مع المواحف الذكية وغيرها من أجهزة الاستشعار التي تعمل بالجسد.

المرصد المستمر للغلوكوز

وأجهزة الاستشعار ذات الصبغة المغناطيسية هي أجهزة استشعار متفجرة صغيرة تستخدم في الجلد (يستخدم في الغالب في البطن أو الذراع الأعلى) وتقيس البلوكو في السائل بين النسيج باستخدام تفاعل انزيمي (أوكسيد الكبريت) يولد تيارا كهربائيا يتناسب مع تركيز الجلوكوزين، ويجب أن يكون جهاز الاستشعار جاهزا لمدة 7 أيام حسب النموذج

مضخات الإنسولين القابلة للزراعة

كما أن مضخات الانسولين الحديثة هي أجهزة قابلة للارتداء، كما أن المضخات التقليدية التي تتواصل عبر التصفح لمجموعة من القذف، ولكن " مضخات الصاخبة " الجديدة تتمسك مباشرة بالجلد وتخضع للمراقبة اللاسلكية، كما أن الأومنيبود 5، مثلا، هو طوابق غير واضحة ومائية تحوز ما يصل إلى 200 وحدة من الأنسولين، وتضع الرؤوس الطينية في شكل طلاء.

Connectivity and Data Transmission

وترسل أجهزة الاستشعار القابلة للزراعة بيانات الغدد الصماء عن طريق بلوتون منخفض الطاقة إلى هاتف ذكي أو مضخة، وتسير الخوارزمية الرقابية إما على المضخة نفسها، أو جهاز استقبال مكرس، أو جهاز متنقل، وتسمح هذه القدرة على الاتصال بالرصد عن بعد من جانب مقدمي الرعاية ومقدمي الرعاية الصحية، وتحليل البيانات القائمة على الغيوم، وتحديثات البرمجيات الثابتة.

فوائد تكامل التكنولوجيا القابلة للزراعة مع نظم البكرياس ذات الصبغة الفلكية

ويسفر الجمع بين أجهزة الرصد التي يمكن ارتداؤها وتقديم الأنسولين آليا عن تحسينات قابلة للقياس في النتائج السريرية، ونوعية الحياة، والرفاه العاطفي، وتظهر التجارب السريرية الكبيرة والأدلة الحقيقية للعالم كله باستمرار مزايا على مضخات الأنسولين التقليدية أو العلاجات اليومية المتعددة بالحقن.

تحسين الرقابة على الجليد

وتبين الدراسات أن نظم السحب المغلق تزيد من الوقت في المدى البعيد (الرمز 70-180 ملغم/دL) بنسبة 10-15 نقطة مئوية مقارنة بأجهزة الاستشعار المزودة بأجهزة معالجة المضخات، وقد أفادت تجربة المراقبة - IQ، التي نشرت في مجلة إنكلترا الجديدة للطب (2019) بأن المشاركين يستخدمون النظام قد حققوا نسبة منخفضة من الوقت.

انخفاض مخاطر الإصابة بمرض الهيبوغليسميا

ومن أخطر تعقيدات السكري الحادة نقص التحلل الشديد، ويمكن للنظم الآلية التنبؤ عندما يكون الجليد متدنياً جداً، وتعليق عملية تسليم الأنسولين أو حتى إدارة جرعة من غازات الإنقاذ (في نظم الهرمون المزدوج) وتظهر نقصاً في تكنولوجيا الترميز 5 في العالم البسيط في حركة التنغروس (Tande Realm) في كل منهما سمات منخفضة التوقع.

تحسين نوعية الحياة

ويفيد المستعملون عن أن الوقت يمضي على مهام إدارة السكر - لا حقن يومي أكثر تعدداً، وقليل من العصيان، وانخفاض الحمل العقلي من الحسابات الثابتة.

التعديلات الشخصية

فالقابلات المرتجلة تولد بيانات واسعة عن اتجاهات الغلوكوز، وحساسية الأنسولين، والتمرين، والنوم، ويمكن للمنصات السحابية مثل Dexcom Clarity و Tandem t: ربط هذه البيانات بتقارير تفيد بأن الأطباء يستخدمونها في ظروف محسنة، ويجري تطوير خوارزميات تعلم الآلات لتحديد الأنماط البشرية التي قد تضيع، مثل العلاج بعد الوفاة، أو التكييف في وقت الفجر.

التحديات والعوائق

ورغم التقدم الملحوظ، فإن اعتماد نظم البنكرياس الصناعية الاصطناعية ذات القاعدة الاصطناعية، على نطاق واسع، يواجه عقبات عديدة، ولا بد من معالجتها من أجل توسيع نطاق التغطية وتحسين رضا المستعملين.

الحساسية والقابلية للثقة

وقد تحسنت دقة الأشعة السينية بشكل كبير ولكنها لا تزال غير سليمة، وقد تتسبب أوجه التباين الصغيرة بين الغلوكوز المتعدد الطوابع وجلوكو الدم في حدوث أخطاء في المقاييس، ولا سيما أثناء التغيرات السريعة )مثلا بعد الوجبات أو التمارين المكثفة( في حالات الفشل، أو فقدان الإشارة، أو الإجهاد، أو الارتفاع أثناء النوم، في حالات الإنذار أو التعليق المؤقت للأتمتة)٧(.

التكلفة وإمكانية الوصول

فنظم البنكرياس الفنية باهظة التكلفة، ويمكن أن يكلف نظام كامل (CGM +ضخ + مضخة + مستهلكة) آلاف الدولارات سنويا، حتى مع تغطية التأمين، إذ أن العديد من الخطط الصحية تفرض مبالغ كبيرة أو تتطلب علاجا تدريجيا، وفي البلدان المنخفضة الدخل والمتوسطة الدخل، فإن الوصول محدود للغاية، وقد ظهرت نظم " دو-ي-ك " مثل مشروع نظام التأمين المفتوح العضوية، مما يتطلب جزئيا سد هذه الفجوة.

المستعمل

فبضائع أجهزة متعددة على مدار الساعة يمكن أن تسبب تهيج الجلد، والحساسية المبردة، وارتفاع الجهاز، ويجب على المستعملين أن يتناوبوا أجهزة الاستشعار ومضخات الضخ كل بضعة أيام، وبعضهم يتردد أثناء النشاط البدني أو النوم، كما أن الحاجة إلى حمل جهاز استقبال أو جهاز استقبال ذكي في جميع الأوقات قد تكون غير ملائمة، كما أن مقاومة الماء الواقية، وعامل الشكل، وحياة البطارية هي مجالات التحسين الجارية.

أمن الفضاء الحاسوبي وخصوصية البيانات

ومع ارتباط العصيان الطبي، تزداد التهديدات الأمنية السيبرانية، وقد تؤدي مضخة الانسولين المهددة إلى جرعات عالية بشكل خطير، وأصدرت هيئة تنمية الأعمال الحرة توجيهات بشأن أمن الفضاء الإلكتروني في الأجهزة الطبية، وتقوم الجهات المصنعة بتنفيذ عمليات التشفير والتوثيق ومراجعة الحسابات، وفي عام 2019، حذرت الهيئة من أوجه الضعف في بعض المضخات الطبية، مما يؤدي إلى وضع علامات على السحب من السحب وضبط.

المحامون التنظيميون

ويتطلب اعتماد نظم جديدة إجراء محاكمات سريرية واسعة النطاق يمكن أن تؤخر الابتكار، ويجب تطهير كل عنصر )النظام المنسق الخاص المعني بالنظم العالمية، والمضخة، والخوارزمية( معا أو بصورة فردية، وكثيرا ما تكون قابلية التشغيل المتبادل بين الأجهزة من مختلف الجهات المصنعة محدودة، مما يعوق اختيار المستعملين، كما أن تعيين " العناصر القابلة للتشغيل " الذي تقوم به الهيئة يشجع النظم النموذجية، ولكن التوافق الكامل بين الأجهزة والمعاملات ليس حقيقة واقعة بعد.

الاتجاهات المستقبلية

ويوعِد العقد المقبل بزيادة إدماج التكنولوجيا القابلة للارتداء في إدارة السكري، مدفوعاً بتقدم في علوم المواد، والاستخبارات الاصطناعية، والتقليل إلى أدنى حد.

النظم المخططة بالكامل

ويطور الباحثون أجهزة استشعار للأشعة السينية ومضخات الانسولين التي تزيل الحاجة إلى ارتداء ملابس خارجية، ويمكن أن تؤدي الزرع دون نطاق إلى الأشهر أو السنوات الماضية، مما يقلل من عبء التغيرات الحسية المتكررة، كما أن شركات مثل شركات الاستشعار (الإنترنت) توفر قدراً كبيراً من الحركة العالمية للأخشاب، مما يتطلب إدخالاً صغيراً كل 180 يوماً.

التكامل مع النظم الإيكولوجية الذكية

فالأجهزة المستشعرة القابلة للزراعة تتواصل بالفعل مع أجهزة الهاتف الذكية والأجهزة الذكية، وستدمج النظم المستقبلية مباشرة مع جهاز رصد آبل وفيسبت وغيره من أجهزة تعقب اللياقة من أجل إدراج النشاط ومعدل القلب وبيانات النوم في التنبؤات المتعلقة بالبغلوكوز، وعلى سبيل المثال، فإن عملية الكشف عن الفتات الذكية يمكن أن تؤدي إلى خفض تدريجي في تسليم الأنسولين دون أن تشترط على المستخدم إعلان النشاط.

الاستخبارات الفنية والعقيدات الادائية

ويمكن لنماذج التعلم الماكنة التي تم تدريبها على مجموعات البيانات الكبيرة أن تتنبأ بمستويات الجلوكوز قبل ذلك، مما يتيح إجراء تعديلات وقائية، وهذه النماذج تمثل تكوين الوجبات، والصدمات، والإجهاد، والمرض، وتطبق مختبرات أعماق البحر وغيرها من مختبرات آي إيه على تعزيز القدرة على التنبؤ بتعاطي المنشطات، ويمكن لهذه الخوارزميات أن تتعلم أنماطا فردية وتكيف في الوقت الحقيقي، حتى نظم الصيغة المغلقة.

التوسع في الفئة 2 السكري

وفي حين أن معظم أهداف البحث في البنكرياس الاصطناعي تستهدف الداء السكري من النوع 1، فإن المبادئ تنطبق أيضا على مرض السكري من النوع 2 الذي يعتمد على الإبر، كما أن عدد الأشخاص الذين يحتاجون إلى الإندولين آخذ في الازدياد، ويمكن أن تبسط نظم السحب المغلقة إدارتها، وتظهر الدراسات التجريبية نتائج محسنة في مجال التعاطي مع نسخ مبسطة من الارتداء المغلق.

السلف في تكنولوجيا الاستشعار

وقد تستخدم الجيل القادم من هذه المركبات صفائف بصرية أو مسببة للفلور أو مجهرية بدرجة أقل من الألم ودقة أكبر، وتقوم الشركات باستكشاف أجهزة استشعار قائمة على الوشم تقيس الغلوكوز في السائل المتعرق أو المشترك دون كسر الجلد، ويمكن أن تُرتدى هذه التكنولوجيات لأسابيع وأن تكون غير مرئية تقريباً، ولكن لم تكن هناك معايير حقيقية لفحص الغدد الصخري غير المفرغ.

خاتمة

وقد أدى تقاطع التكنولوجيا القابلة للارتداء والأجهزة المصطنعة للبنكرات إلى تحويل الرعاية المتعلقة بالسكري، والانتقال من الإدارة اليدوية، والتفاعل إلى المراقبة الآلية والمبادرة، وتشكل هذه النظم المكثفة للزراعة والكهرباء طبقة من المعدات التي لا غنى عنها والتي تتيح الرصد المستمر والعلاج المغلق، وتتوفر المنافع في مجال التحكم في الجليد والسلامة ونوعية الحياة، وتتوفر فيها وثائق جيدة، ومع ذلك، تحديات تتعلق بالأنظمة البيئية.

External Resources:]