فتحات وقادرة على الصعود الآلي للمستقبل

Understanding OpenAPS and the Path to Automated Insulin Delivery

وقد يتطلب التعامل مع مرض السكر المفتوح منذ عقود، كما أن الأشخاص المصابين بمرض السكر يجب عليهم رصد مستويات غلوبوكوزي الدمية مرات عديدة في اليوم، وحساب الجرعات التي يتم الحصول عليها من خلال استخدام الأغذية، والنشاط، وقراءة الغلوكوز، والقيام، من ثم، بتبسيط عملية التسليم اليدوي، أو التفاعل بين المضخات، مما يؤدي إلى عدم حدوث تغيير في الشكليات.

ما هي "أف بي إس"؟

:: نظام البكرياس المفتوح: مبادرة مفتوحة المصدر توفر الأدوات والوثائق والمعارف المجتمعية اللازمة للأفراد المصابين بمرض السكري لإنشاء نظام توصيلي آلي ومؤتمت، وقد بدأ المشروع في عام 2013 عندما تقوم مجموعة من المرضى المصابين بمرض السكري والمقدمين للرعاية، الذين يشعرون بالإحباط إزاء القيود المفروضة على الأجهزة التجارية، بتكييف برامجياتهم الخاصة.

وهذه الخطة ليست منتجا تجاريا، بل هي تصميم مرجعي ومجموعة من أفضل الممارسات، ويجب على المستعملين أن يجمعوا مكوناتهم الخاصة، ويستخدمون عادة مضخة متوافقة من الأنسولين، وآلية للتنوع البيولوجي مثل مجموعة الـ ديكسكوم G6 أو شركة أبوت ليبر، وكمبيوتر صغير مثل قرص رزبيري أو جهاز أندرويد لتشغيل المقاييس، ويصمم النظام بحيث يكون متجانسا بدرجة عالية من الحساسية.

ويدور حول التمكين في قلبه، حيث يأخذ الرياضيات التي لا تكل ويتخذ القرار خارج إدارة السكري اليومي، وبدلا من حساب كل جرعة يدويا، يثق المستخدمون في الخوارزمية لإجراء تعديلات دقيقة طوال النهار والليل، مما يقلل من خطر التعرض للإصابة بالسكري والنادر، مما لا يؤدي إلى تحرير الطاقة العقلية من جوانب أخرى من الحياة.

التكنولوجيا خلف برامج مفتوحة

الأساس التقني لـ (إف بي إس) يعتمد على ثلاثة عناصر أساسية: مراقب غلوكوز مستمر، مضخة إنسولين، وخوارزمية التحكم، كل عنصر يقوم بدور محدد في نظام التشغيل المغلقة، والطريقة التي يتفاعلون بها تحدد أداء النظام وسلامته.

الرصد المستمر للغلوكوز

إنّه يُقيس مستويات الغلوكوس بين الشباك العادية، عادة كل خمس دقائق، ويُرسل هذه البيانات بشكل سلكي إلى الخوارزمية، إنّه يُقدّمُ مستوياتَ التّعويّضِ المُحدّثة مثل (ديكوم) بشكلٍ استثنائيّ، مع وجود معادلةٍ تُزيلُ الحاجة إلى اختباراتِ عصيّ الأصابع.

تسليم الإنسولين والمضخة

ويستخدم مضخة الأنسولين كمشغل، ويوصل الإنسولين بسرعة تحتية بمعدلات تحددها الخوارزمية، ويعمل نظام " أوبس " مع مجموعة محدودة من مضخات الأنسولين القديمة التي تم تركيبها بشكل شامل ومصادق عليها من أجل السلامة، وهذه المضخات تتواصل دون تناقل مع الخصيتين، وتتقبل أوامر الميزة المتعلقة بتغييرات اليدوية والزيادة في أسعار الصرف الصحي.

Algorithm

فالخوارزمية هي مخ النظام، وتستخدم نظام " البسكويت " استراتيجية للتحكم بالتنبؤ تُتوقع مستويات غلوكوز الدم من 30 إلى 60 دقيقة في المستقبل، واستنادا إلى هذا التنبؤ، فإن الخوارزمية تُحسب الجرعة المثلى كل بضع دقائق، وتعتبر عوامل مثل الانسولين على متنها، وغرامة في استهلاك الدم، وأنماط الغلوكوز التاريخية مصممة.

الاتصالات وأجهزة البرمجيات

ولربط النظام ببعضه، يعتمد نظام " أوبس " على جهاز حاسوبي صغير يدير الخوارزمية ويتواصل مع كل من إدارة المواد الكيميائية والمضخة، وفي حالات سابقة، استخدم المستخدمون في كثير من الأحيان قرصا من طراز Raspberry أو مجهزا مصغرا، ويقوم عدد كبير من المستعملين اليوم بإدارة نظام الهاتف الذكي الأندرويدي أو حاسوب صغير قابل للارتداء، ويستخدم الجهاز الاتصالات ذات الترددات اللاسلكية للحديث مع نظام المضخة والزرق.

How the closed Loop Works in Practice

وفي يوم نموذجي، يعمل النظام على هذا النحو: يرسل المجلس قراءات للغاز إلى الخوارزمي، كما أنه يحلل البيانات ويتوقع أن تكون مستويات الجلوكوز في المستقبل القريب، ويقرر ما إذا كان ينبغي زيادة النسيج البصلي أو تخفيضه أو توفير صمامات صغيرة للتصحيح، وإذا كان المستخدم يأكل الوجبة الخفيفة، فإنه يعلن الإجهاد المناسب

استحقاقات تسليم الإنسولين الآلي

ويجلب التحول من تقديم الأنسولين يدويا إلى توصيله آليا طائفة واسعة من الفوائد التي تحسن النتائج السريرية والحياة اليومية على حد سواء.

تحسين الرقابة على الجليد

والهدف الرئيسي لأي نظام لإدارة السكري هو إبقاء مستويات غلوكوس الدم ضمن نطاق مستهدف صحي، وتستمر النظم الآلية مثل نظام سباحة (PopAPS) في تحقيق وقت أعلى من العلاج اليدوي للمضخات أو الحقن اليومية المتعددة، ومن خلال إجراء تعديلات دقيقة متكررة، يقلل الخوارزمية من ارتفاع وتدني معدلات السكر في الدم، ويقلل هذا التحسن في مكافحة أمراض الغدد الجليدية من خطر حدوث مضاعفات في الأجل الطويل.

انخفاض في الهيبوغليكيميا

إن التنويم الوبوليوميا، أو السكر المنخفض في الدم، هو أحد أخطر المخاطر التي يتعرض لها الأشخاص الذين يعانون من السكر، ويمكن أن يسبب الارتباك، وفقدان الوعي، وحتى الوفاة، والنظم الآلية فعالة بشكل خاص في منع النادر من النسيج لأنها يمكن أن تكشف عن انخفاض مستويات الجلوكوز في وقت مبكر، أو أن تخفض من معدل الإصابة بالمرض أو توقفه تماما، ويفيد العديد من مستخدمي النظام المفتوح العضوية عن حدوث انخفاض كبير في حوادث السكر الشديدة الانخفاض في الدم، ولا سيما أثناء النوم.

انخفاض حجم الدفن المعرفي

ويحتاج مرض السكري إلى الرياضيات العقلية الثابتة واتخاذ القرارات، وكل وجبة وكل دورة من دورات التدريب، كل مرض يتطلب إعادة الحساب، وهذا الحمل المعرفي مرهق ويمكن أن يؤدي إلى إهمال في اتخاذ القرارات، ويزيل النظام عبء اللحظات إلى الوفاة، ولا يحتاج المستخدم بعد الآن إلى حساب كل جرعة أو القلق بشأن نسيان الفول، وهذا الإغاثة العقلية من أكثر الفوائد قيمة التي أبلغ عنها المستعملون.

الحرية الأكثر مرونة

وبتوصيل الأنسولين الآلي، يمكن أن يعيش الأشخاص المصابين بمرض السكري حياة عفوية أكثر، ويمكنهم الأكل عندما يريدون، والتمرين دون تخطيط دقيق، والنوم دون وضع إنذارات للتحقق من السكر في دمهم، ويكيف النظام مع أسلوب حياتهم بدلا من إجبارهم على التقيد بجدول زمني صارم، وهذا المرونة يحسن الرفاه العاطفي ويقلل من الشعور بالتحكم في الحالة.

تحسين النوم والتحكم بين عشية وضحاها

وتواجه إدارة الغدة الصمغية بين عشية وضحاها تحدياً خاصاً، فبدون مساعدة آلية، يجب على الأشخاص المصابين بمرض السكري أن يستيقظوا للتحقق من مستوياتهم أو المخاطرة التي تُعاني من انخفاضات خطيرة، وتعمل دائرة خدمات البسكويت على نحو مستمر طوال الليل، وتعديل توصيل الأنسولين لإبقاء الغلوكوز مستقراً، ويفيد المستعملون عن جودة النوم ويستيقظون بقراءات الجلوكوز في النطاق المستهدف بشكل أكثر اتساقاًاً.

How OpenAPS Differs from Commercial Systems

بينما أنظمة توصيل الأنسولين الآلية التجارية مثل 780 جي، وتحكم تانديم في القيادة، و 5 أَمنيبود أصبحوا متاحين في السنوات الأخيرة،

المصدر المفتوح ضد المصدر

إن نظام تبادل المعلومات المفتوح يقوم على مبادئ المصدر المفتوح، فالخريطات والوثائق وأدوات الأمان متاحة مجاناً لأي شخص كي يستخدمها ويعدل ويحسنها، وهذه الشفافية تتيح للمجتمع العالمي للمطورين المساهمة في تطور النظام، وعلى النقيض من ذلك، يتم إغلاق النظم التجارية، فالخريزميات هي ملكية، ولا يمكن للمستعملين أن يكيفوها مع الخيارات التي يوفرها الصانع.

الصلاحية

ويتيح نظام " البكالوريوس " درجة غير عادية من التكييف، ويمكن للمستعملين أن يضبطوا كل بارامتر من الخوارزميات تقريبا، من عوامل الحساسية في الأنسولين إلى النطاقات المستهدفة إلى الآفاق المتوقعة، وهذا أمر قيّم بالنسبة للأفراد الذين لديهم احتياجات غير عادية من الإنسولين أو الذين يرغبون في تجربة استراتيجيات مختلفة، وتوفر النظم التجارية تكييفا محدودا لضمان السلامة والاتساق عبر قاعدة واسعة من المستعملين.

قابلية التقارب

وتعمل دائرة المشتريات المفتوحة مع مجموعة مختارة من مضخات الأنسولين القديمة وأجهزة التصوير المقطعي، ومع أن هذا يحد من الخيارات، فإنه يعني أيضاً أن بإمكان المستعملين بناء نظام باستخدام أجهزة يملكونها بالفعل، وأن النظم التجارية مدمجة بشكل صارم وتتطلب من المستعملين شراء مضخة محددة، وهي CGM، وكثيراً ما تكون متحكمة في الممتلكات.

المركز التنظيمي

وقد حصلت النظم التجارية على موافقة تنظيمية من هيئات مثل هيئة تنمية الأعمال الحرة وعلامة التقييم المركزي، وقد تم اختبارها في الاختبارات السريرية، وتستوفى معايير السلامة الصارمة، ولا توافق أي وكالة تنظيمية على نظام " أوباش " ، ويتحمل المستخدمون المسؤولية الكاملة عن بناء وتشغيل نظمهم الخاصة، وهذا تمييز هام يجب أن يفهمه المستعملون المحتملون.

الدعم والمجتمع

ويعتمد مستعملو النظام على دعم المجتمع المحلي، وتوفر المنتديات الإلكترونية، ومجموعات وسائط الإعلام الاجتماعية، والوثائق التوجيه، والتشويه، والخبرات المشتركة، ويتاح للمستعملين التجاريين الوصول إلى خطوط المساعدة المصنعة، والدعم الضماني، والرقابة السريرية، ويتمتع كلا النموذجين بقوى، ولكنهما يخدمان مختلف أنواع المستخدمين.

المصدر المفتوح النظام الإيكولوجي والمجتمع المحلي

إن مجتمع " البينتس " مثال بارز على الابتكار الذي يقوده المرضى، ويشمل مطوري البرامجيات، والمهندسين، والمهندسين، والأشخاص المصابين بمرض السكر من جميع أنحاء العالم، ويحافظ المجتمع على الخوارزميات الأساسية، ويكتب الوثائق، ويضع سمات جديدة، ويقدم الدعم من الأقران، وقد أدى هذا النموذج التعاوني إلى الابتكار السريع، كما أن الصور مثل الرصد عن بعد، والأحذية التلقائية للوجبات، والتكامل مع أجهزة تعقب اللياقة قبل أن تُتُتْتْ من قبل أن تُتْتْتْها الأوساط التجارية.

كما يركز المجتمع المحلي بقوة على السلامة، ويشمل النظام المفتوح للنظم العالمية لسواتل الملاحة قيوداً على السلامة القائمة تحد من كمية الانسولين التي يمكن تقديمها، وتتطلب فحصاً زائداً للبيانات، وتتيح للمستعملين تجاوز النظام في أي وقت، وقد وضع المجتمع إطاراً صارماً للاختبار، ويشجع المستعملين على فهم نظمهم فهماً كاملاً قبل أن يعيشوا، وقد أسهمت ثقافة الأمان هذه في وضع سجل أمان مثير للإعجاب.

وبالإضافة إلى برامج العمل المفتوحة نفسها، قام المجتمع المحلي بطرح مشاريع ذات صلة مثل نظام أندرويدبس، الذي يُستخدم على الهواتف الذكية؛ وشبكة لووب، التي تركز على توافق النظام المتكامل؛ وتعديلات مختلفة في الأجهزة التي توسع خيارات الأجهزة، ويستمر هذا النظام الإيكولوجي في النمو، بقيادة بعثة مشتركة لتحسين الرعاية المتعلقة بمرض السكري.

مستقبل نظم الإنسولين الآلية

مسار تسليم الأنسولين الآلي يشير إلى نظم أكثر دقة وأكثر تكاملا وأكثر شخصية من أي شيء متاح اليوم.

زيادة الاستحقاق من خلال تحسين أجهزة الاستشعار

ومن المتوقع أن تقدم الجيل القادم من تدابير التخفيف الملائمة للبيئة معدلات أخذ العينات على نحو أسرع، وتحسين دقة مستويات الغلوكوز المنخفضة، وطول فترات الارتداء، ويمكن أن توفر نظم الاستشعار المزدوج التي تجمع بين رصد الجلوكوز مع غيرها من المؤشرات الحيوية صورة أكمل لحالة الأيض، كما أن التقدم في تكنولوجيا الاستشعار سيعطي بيانات أكثر موثوقية، مما يؤدي إلى زيادة الثقة والدقة في عمليات التسمم.

Insulins

ولا تزال الاضطرابات السريعة التي تصيب حاليا تستغرق وقتا لاستيعابها والعمل، كما أن تركيبات الأنسولين التي تقترب من سرعة سر الأنسولين الفيزيائي آخذة في التطور، وسيؤدي الانسولين السريع إلى الحد من الفارق بين قراءة أجهزة الاستشعار وتأثير الأنسولين، مما يجعل نظم الإنسولين المغلقة أكثر استجابة ويقلل من آثار التلوج الفي في مرحلة ما بعد الفئران.

التكامل مع المشابك المُستعارة والهواتف الذكية

وسيزداد اندماج التوصيل الآلي للإندولين مع النظام الإيكولوجي الأوسع نطاقاً القابل للارتطام، ويمكن أن توفر أجهزة تتبع الذكاء وأجهزة التتبع الذكية عروضاً ملائمة ووصلات مراقبة، ويمكن للتكامل مع متتبعي الأنشطة أن يُبلغوا الخوارزمية عن التمارين، مما يؤثر على حساسية الأنسولين، ويمكن أن توفر الاتصالات اللاسلكية مع السجلات الصحية الإلكترونية للمستوصفات بيانات مفصلة لتحسين تنسيق الرعاية.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

ويمكن أن تحلل خوارزميات التعلم الماكنة أنماط غلوكوز فردية على مدى أسابيع وشهور للتنبؤ بالاحتياجات المستقبلية على نحو أكثر دقة من القواعد الثابتة، ويمكن أن تعلم المنظمة كيف يستجيب المستخدم الخاص لمختلف الوجبات أو الإجهاد أو المرض أو الدورات المهلكة، وأن تعدل استراتيجية المراقبة تبعا لذلك، وقد يؤدي هذا التشخص إلى نتائج أفضل بأقل من مدخلات المستعملين.

نظم الـ (Hormone Multi-Hormone Systems)

فالنظم الآلية الحالية لا تؤدي إلا إلى الانسولين، وقد تضيف النظم المستقبلية الغلوكاغون، وهو هرمون يرتفع السكر في الدم، لإنشاء فطائر اصطناعي حقيقي من نوعين من الهرمونات، ويمكن أن يؤدي هذا النظام إلى خفض مستويات الغلوكوز بشكل مستقل، مما يزيد من الحد من خطر النادر ويزيد من الرقابة على نحو أكثر صرامة، كما أن التجارب السريرية لنظم الهرمونات المزدوجة تجري بالفعل.

داء السكري من النوع 2

وفي حين أن عملية التسليم الآلي للمرض قد استهدفت أساساً مرض السكري من النوع 1، فإن هناك اهتماماً متزايداً بتطبيق هذه التكنولوجيات على مرض السكري من النوع 2، إذ يحتاج الكثير من الأشخاص المصابين بمرض السكري من النوع 2 إلى أنسولين ويمكن أن يستفيدوا من المساعدة الآلية، كما أن تكييف الخوارزميات لتسديد مقاومة الأنسولين والتعقيد الأيضي للسكري من النوع 2 هو مجال نشط من البحوث.

التحديات والنظر في المسألة

ورغم الوعد، يجب التصدي للعديد من التحديات قبل أن يصبح تقديم الأنسولين الآلي رعاية عادية لجميع من يمكن أن يستفيدوا.

السلامة والقابلية للاعتماد

وأي نظام يوصل الإنسولين بصورة مستقلة يجب أن يكون آمناً للغاية، فالإخفاقات في البرامجيات، والحشرات في البرامجيات، أو التسرب من الاتصالات، أو أخطاء الاستشعار يمكن أن تكون لها عواقب خطيرة، وبناء نظم أمان زائدة، ووضع أساليب قوية للسلامة، ومواصلة رصد أداء النظام، وتستثمر النظم التجارية المفتوحة في أمان، ولكن الخطر لا يمكن القضاء عليه كلية.

التكلفة والوصول

والعقبة المالية التي تحول دون تنفيذ الأنسولين آلياً كبيرة، إذ أن تدابير التخفيف من حدة الفقر والضخ والمضخات الاستهلاكية باهظة التكلفة، وفي العديد من نظم الرعاية الصحية، لا تغطي هذه الأجهزة بالكامل التأمين، وتخفض هذه الأجهزة التكاليف عن طريق السماح للمستعملين باستخدام المضخات الأكبر سناً والأرخص، ولكن تكاليف الاستثمار الأولي والإمداد الجارية لا تزال كبيرة، كما أن ضمان الوصول المنصف إلى هذه التكنولوجيا المتغيرة للحياة يشكل تحدياً خطيراً.

الرقابات التنظيمية

وتحتاج الوكالات التنظيمية إلى اختبار دقيق لضمان سلامة الأجهزة الطبية وفعاليتها، وهذه العملية بطيئة ومكلفة، وبالنسبة لنظم المصادر المفتوحة مثل نظام " إفتح " ، فإن الموافقة التنظيمية الرسمية ليست عملية، مما يحد من اعتمادها في البيئات السريرية والمرضى الذين لا يرتاحون في البناء والحفاظ على نظمهم الخاصة، والنماذج الهجينة التي تجمع بين الخوارزميات المفتوحة المصدر والأجهزة المعتمدة هي سبيل يمكن المضي قدما.

تعليم وتدريب المستعملين

(ب) إن نظم الإيصال الآلي معقّدة، ويتعين على المستعملين فهم كيفية عمل الخوارزميات، وكيفية تحديد المعايير، وكيفية التعامل مع الاستثناءات، وكيفية التعرف على علامات العطل، وقد يؤدي عدم كفاية التدريب إلى ضعف النتائج أو الحالات الخطيرة، كما أن وضع موارد تعليمية فعالة وميسورة لمختلف المستعملين يشكل أولوية مستمرة.

العوامل النفسية والنفسية

وقد يكون من الصعب الثقة بآلة لتقديم الأنسولين، ويشعر بعض المستعملين بالقلق إزاء تسليم السيطرة، بينما قد يعوّض آخرون على النظام بشكل مفرط ويهملون المهارات الأساسية لإدارة السكري، ويشكل الدعم النفسي والتوقعات الواقعية عنصرين هامين من عناصر النجاح في التبني.

خاتمة

ويمثل نظام تبادل المعلومات المفتوح إنجازاً ملحوظاً في الابتكار الذي يقوده المرضى، ويتضح أن عملية إيصال الأنسولين الآلية ليست ممكنة فحسب بل عملية ومفيدة، وأن النظم التي يبنيها مجتمع البلدان الأعضاء في منظمة " أوبس " قد حسّنت حياة الآلاف من الأشخاص المصابين بمرض السكري، مما يتيح تحسيناً أفضل في مجال مكافحة الغلوكوز، وقلة العبء، وزيادة الحرية، وقد أثرت الدروس المستفادة من نظام " أوفر " على تطوير النظم التجارية " وعجلت المجال كله من أجل تحقيق الإدارة الآلية في المستقبل.

وبالنسبة للمهتمين بالتعلم أكثر، فإن وثائق نظام " نُهج التشغيل المفتوحة " متاحة في OpenAPS.() وتُقدم موارد بشأن بحوث توصيل الأنسولين الآلية.() وتقدم FDA معلومات عن البيانات الاصطناعية المعتمدة