Table of Contents

مقدمة: التحول نحو إدارة السكري الآلية

فالسكري المفتوح يفرض عبئا يوميا لا يطاق، إذ يجب على الناس الذين يعيشون في حالة من هذا المرض أن يرصدوا باستمرار غلوك الدم، ويحسبوا الجرعات الانسولينية، ويتوقعون كيف يؤثر الغذاء والنشاط والإجهاد والمرض على مستوياتهم، وقد يتطلب مستوى الرعاية هذا الجهد اليدوي على كل منعطف، ولكن الثورة الهادئة قد بدأت تنهار، وليس من قبل شركات كبيرة وحدها، بل من جانب مجتمع مهندسين عالميين،

وقد أثبتت دائرة المشتريات المفتوحة أن تسليم الأنسولين آليا بالكامل ليس حلما بعيد المنال، بل يعمل اليوم، في آلاف الأفراد، باستخدام معدات تناسب جيبا وبرنامجا تجري على خوارزميات مفتوحة المصدر، وهذه المادة تستكشف ما هو نظام " س " ، وكيف يعمل، وأثره على مجتمع السكري، وحيث تتجه التكنولوجيا إلى أدنى حد عندما تنتقل من مشاريع نظام تبادل المعلومات عن التكنولوجيا المتقدمة إلى نظم تجارية، موزعة على نحو آخر.

The Origins and Philosophy of OpenAPS

وقد نشأت هذه البرامج عن حركة " وايرنوات وايتنغ " ، وهي مبادرة شعبية بدأها أشخاص مصابون بمرض السكري، وأُحبطوا بسبب بطء وتيرة الابتكار في تكنولوجيا الأجهزة الطبية، وبدلا من انتظار المصنعين أو المنظمين لتقديم نظام مغلق، قرروا بناءه بأنفسهم، وقد وضع المشروع في عام 2013 عندما وضع دليل الدانا لويس وسكوت ليبراند، وهما يقطنون في البداية.

وترتكز الفلسفة وراء نظام " سب " على الشفافية والتعاون والسلامة، وجميع المدونة متاحة علناً، ويخضع لاستعراض الأقران من جانب مجتمع عالمي، وتحسن باستمرار، ويصمم النظام بعلامات الفشل والتكرار: إذا فقد الخوارزمية الاتصال مع نظام إدارة المواد الكيميائية أو المضخة، فإنه يبطل الظروف الآمنة، وقد أتاح هذا النهج المفتوح أيضاً سرعة التكاثر في مجال المعارف، مع ظهور ملامح جديدة.

وقد أصبح التصميم المرجعي للبرمجيات المفتوحة - وهو مجموعة من المواصفات الموثقة للمعدات والبرامجيات - الأساس للعديد من المشاريع الأخرى التي أغلقت عن طريق شبكة المعلومات الجغرافية، بما في ذلك مشروع " لووب " و " أندريوب " ، وهي مشاريع تشترك في نفس الفلسفة الأساسية ولكنها تلبي مختلف الأجهزة وأفضليات المستعملين، وهي تمثل معا مثالا بارزا على الابتكار الذي يقوده المرضى والذي دفع كامل مجال تكنولوجيا السكري إلى الأمام.

How OpenAPs works: A Technical Deep Dive

ويُعد نظام " أوبس " ، في صميمه، نظاماً مغلقاً يُقلِّد وظيفة البنكرياس البيولوجي، ويُقرأ باستمرار بيانات الغلوكوز من نظام CGM، ويُدير خوارزميات متوقعة، ويُرسل أوامر إلى مضخة إنسولين لتعديل معدلات البلازما، ويُرسل محركات تصحيحية، والهدف هو إبقاء غلوكوز الدم في نطاق مستهدف قدر الإمكان، مع الحد الأدنى من المدخلات.

عناصر المعدات

وتتطلب نظم التجهيز المتكامل ثلاث عناصر رئيسية من المعدات:

  • A Continuous Glucose Monitor (CGM)] that measures interstitial glucose levels every few minutes. Commonly used CGMs include Dexcom G6 and G7, Medtronic Guardian, and Abbot Libre (with additional equipment). The CGM provides the real-time data stream that drives all decisions.
  • An Insulin Pump] capable of receiving remote commands. Older Medtronic pumps (such as the 522, 722, 523, and 723) are commonly used because they support radio frequency communication that can be intercepted and controlled by an external tool. Newer pumps with Bluetooth or proprietary protocols are also being integrated as the community reverse-engineers their interface.
  • [(FLT:0]) حاسوب صغير ] يدير الخوارزمية، ويمكن أن يكون هذا حاسوباً وحيداً مثل قرص فرنبيري، أو هاتفاً قديماً من طراز أندرويدياً، أو لوحة مصغرة مخصصة مثل إنتل إيديسون أو جهاز الحفر، ويعمل على بيانات CGM، ويدير النموذج التنبؤي، ويتواصل مع المضخة عبر الإذاعة أو بلويتووث.

البرمجيات والأغوريتم

طبقات البرمجيات التي تعيشها المخابرات العامة للنظام يستخدم نظاماً قياسياً للتحكم بالنموذج يُتوقع مستويات الجلوكوز من 30 إلى 60 دقيقة في المستقبل، بناء على هذا التنبؤ، يُعدل معدل الضخ بالجملة - وهو استمرار توصيل الأنسولين المنخفض المستوى - حتى أو أقل لمنع ارتفاعات و انخفاضات الحجم - إذا كان الفارق يتوقع وجود مستوى عال من الغليون -

وتشمل المعايير الرئيسية عوامل الحساسية في الأنسولين، ونسبة الكربوزين، والوقت النشط في الأنسولين، ودرجة الغلوكوس، وشخصية المستخدمين في هذه الأماكن، والخصيصات تتعلم من الأداء السابق، وأحد أهم الجوانب الابتكارية في النظام المتكامل للمساعدة التقنية هو استخدامه " المزدحمة الدقيقة " - وهي جرعات صغيرة ومتواترة تخفف من تقلبات البعوض دون أن تُحدث تذبذبذبذبذبذبات.

السلامة حسب التصميم

إنّها تُحدّد مستويات الأمان المتعددة، فالخوارزمية لا يمكنها أن تُقدّم أكثر من مُحدّد أقصى للبوّة في الساعة، كما أنّها تحدّ من تسليم الإنسولين استناداً إلى مستوى الغلوكوز الحالي و الاتجاه، إذا ضاعت إشارة الأشعة السينية لأكثر من فترة مُمكنة، فإنّ النظام يُفكّر ويُعيد المضخة إلى مواقعه المُعَة المُمَة.

The Impact of OpenAPS on the Diabetes Community

ويستخدم حاليا آلاف الأشخاص المصابين بمرض السكر من النوع 1 نظما مغلقة في الشبكة تستند إلى نظام " أوب أو أندروبس " ، أما نتائج العالم الحقيقي التي أبلغ عنها هذا المجتمع فهي قاهرة، إذ يبلغ العديد من المستعملين عن حدوث تحسن كبير في الوقت المناسب - حيث تظل النسبة المئوية لمستويات غلوكوز الوقت ضمن هدف صحي يتراوح بين 70 و 180 ملغم/دلتر - ويتجاوز في كثير من الأحيان 80 أو 90 في المائة.

فبخلاف الأرقام، يصف المستخدمون تغييرا أساسيا في نوعية حياتهم، كما أن التشخيص العقلي المستمر اللازم لجرعات الأنسولين - أي حساب الكربوك، وتعديل النشاط، والإجهاد - يُحمل على الخوارزمية، ويمكن لأبوة الأطفال المصابين بداء السكري أن ينعموا بسلام في العقل، مع العلم بأن النظام يتابع مستويات غلوكوز أطفالهم حتى أثناء نومهم.

كما أن البيانات الواردة من مجتمع " أوف سب " قد أبلغت التنمية التجارية، وقد أطلق المصانع مثل الميدترونيك، وتانديم، والإنسوليت، نظماً مختلطة مغلقة ذات صلة بتماثل مفاهيمي مع نهج نظام المعلومات الجغرافية، وقد ساعدت الأدلة التي قدمها المستخدم والتي تفيد بأن نظام " أوبس " يعمل بأمان وفعالية في ظروف العالم الحقيقي على بناء حالة الموافقة التنظيمية على نظم الإيصال الآلي.

The Evolution Toward Fully Automated Systems

بينما تقوم شركة (أف بي أي) بالفعل بتوصيل الأنسولين لم تُؤتمت بعد بـ "بشكل آلي" بالمعنى الحقيقي، ولا يزال المستعملون بحاجة إلى إعلان الوجبات، وأجهزة استشعار معايرة، والاحتفاظ بأجهزة، أما الحدود التالية فهي تحقق نظاماً لا يحتاج إلى أي مدخلات مستخدمين على الإطلاق، وهو نظام مُستقل تماماً في البنكرياس الصناعي، وهذا الهدف يقود الابتكار في عدة اتجاهات.

من "هايبرد" المغلقة إلى "التشغيل الكامل"

فالنظم التجارية الحالية مثل نظام مراقبة التانديم - IQ وميدترونيك - 780G هي حلقات مغلقة مختلطة، ويمكن أن تعطي دفعات تصحيحية آلية، ولكن يجب على المستخدم أن يقفز على الوجبات، أما المرحلة التالية فهي نظام اختياري مغلق تماماً يمكنه معالجة الازدحامات الغليزية بدون إعلانات من المستعملين.

نظام دوال - هورمون

و هناك طريقة أخرى للتشغيل الآلي الكامل تتضمن إضافة هرمون ثانٍ: الغلوكاغون، وبانكرياس اصطناعي مزدوج الهرمونات يمكن أن يوصل الأنسولين إلى أقل من الغلوكوز ويوصل الغلوكاغون ليرفعه ويقلل من سرعة الاختناق في البنكرياس، وقد تم اختبار نظم الهرمونات المزدوجة القائمة على نظام فتحات القلب في سياقات البحث، مما يدل على تحسن في تركيبات الغليونية في المستقبل.

المفاهيم البورمية والمتعددة السمات

وفيما عدا الانسولين والغلوكاغون، يستكشف الباحثون استخدام الهرمونات الأخرى مثل الهرمونات (المعروفة عن الأيميلين) لتباطؤ التفرغ الغازي والحد من التوابل التي تنجم عن الغلوكوز بعد اللحوم، ويمكن لهذه النهج المتعددة الهرمونات أن توفر رقابة أفضل، ولكنها تزيد من تعقيدها، حيث أن مجتمع المصادر المفتوحة في وضع يسمح له بتجارب هذه التركيبات لأن البرمجيات والآلات.

التكنولوجيات الناشئة التي تقود بانكرياس الأثري

وتتسارع وتيرة تقدم نظم البنكرياس الصناعية من خلال التقدم المحرز في الميادين المتاخمة، ويجري إدماج هذه التكنولوجيات في كل من نظام المعلومات الاقتصادية والمنابر التجارية، مما يجعل النظم أكثر ذكاء وأقل وأقوى.

تعليم الآلات والأغوريسيات الاصطناعية

وقد استخدمت الخوارزميات المغلقة في وقت مبكر نماذج بسيطة من المشتقات التناسبية المتكاملة أو التحكم في النماذج الافتراضية مع معايير ثابتة، وقد بدأت النظم الحديثة في إدماج نماذج للتعلم الآلي التي يمكن أن تتكيف مع الفيزيولوجيا والسلوك الفريدين لكل مستخدم، ويمكن للشبكات العصبية أن تتعلم أنماطا في الاستجابة للغلوكوز على الوجبات، والتمارين، والإجهاد، وتكيف التنبؤات وفقا لذلك.

التنميـة والإدماج

"الرقيق" الذي يُعطي قوة "إف بي إس" قد تقلص من كومة من اللوحات إلى جهاز يلائم جيباً، ومن المحتمل أن تُدمج النظم المستقبلية الحاسوب مباشرة في المضخة أو جهاز إرسال CGM شركات مثل (تيديبول) تقوم بتطوير نسخ تجارية من برنامج "اللوتس" لـ "دي" لـ "إس"

الحساسية والارتقاء

ولكي يكون النظام الآلي تماما آمنا، يحتاج إلى بيانات موثوقة عن الغلوكوز، وقد تحسنت دقة هذا النظام بشكل كبير مع كل جيل، فمجموعة الديسكوم G6، مثلا، لها فرق نسبي مطلق يبلغ حوالي 9 في المائة، كما أن مجموعة الـ 7 أفضل، وقد تستخدم النظم المستقبلية أجهزة الاستشعار المتعددة - أو مزيج من الـ CGM ورصد الكتروني المستمر - لتوفير معلومات إضافية عن الاختباء والكشف عن الميثوبيكي.

تصريف الأراضي والطرق التطبيقية

وقد تطورت البيئة التنظيمية لنظم البنكرياس الصناعية بالتوازي مع التكنولوجيا، وكانت الهيئة استباقية، ووضعت توجيهات محددة لهذه الأجهزة، ووافقت على عدة نظم هجينة مغلقة، غير أن نظم إدارة المعلومات الجغرافية مثل نظام فتح باباليس تحتل منطقة رمادية: فهي قانونية لاستخدامها بموجب لوائح تنظيمية من أجل تنمية الموارد البشرية تسمح للأفراد بتعديل أجهزةهم الطبية، ولكنها لا تحظى بموافقة أو إقرار رسميين، مما يحد من وصولهم إلى من يقبلون المسؤولية الفنية.

وتعمل عدة منظمات على سد هذه الفجوة، حيث تسعى منظمة " تيدبول " ، وهي منظمة لا تستهدف الربح، إلى إنشاء منابر بيانات عن السكري من مصادر مفتوحة، إلى الحصول على موافقة المؤسسة من أجل إصدار من خامات اللوبي، مما يجعل من الممكن توفير خوارزمية ثابتة لـ " ديي " كجهاز طبي منظم، مما يقلل من الحواجز التي تحول دون دخول المرضى الذين لا يرتاحون في بناء نظامهم الخاص، كما تتبع مجموعات أخرى استراتيجيات مماثلة في برامجيات أوروبا وأستراليا.

إن الموافقة على فطائر مصطنعة آلية بالكامل لا تتطلب إعلانات عن وجبات الطعام ستتطلب إجراء محاكمات سريرية تثبت السلامة والفعالية مقارنة بمستوى الرعاية الحالي، وقاعدة الأدلة من مجتمع دي يي - بما في ذلك البيانات المستمدة من آلاف السنوات التي يستغرقها استخدام العالم الحقيقي - توفر أساسا قويا، ولكن التحقق السريري الدقيق يظل المعيار الذي يعتمد عليه في التنظيم.

الاعتبارات الأخلاقية والاجتماعية

ومع تحرك تكنولوجيا البنكرياس الاصطناعية نحو التشغيل الآلي الكامل، تنشأ مسائل أخلاقية هامة، وهذه الاعتبارات ليست أكاديمية فحسب، بل تؤثر على كيفية تصميم هذه النظم، التي يمكنها الوصول إليها، وعلى كيفية إدماجها في الرعاية السريرية.

الوصول والإنصاف

وتحتاج نظم المعلومات الجغرافية الحالية إلى موارد مالية - مضخة متوافقة من الأنسولين، وجهاز للحساب الإلكتروني - ناهيك عن المهارات التقنية اللازمة لتجميع وتفريغ الحزمة، مما يخلق فجوة رقمية، وتغطى النظم المعتمدة تجارياً بخطط تأمين كثيرة، ولكن لا تزال تترتب عليها تكاليف خارجية لبعض المرضى، وضمان وصول فوائد التشغيل الآلي إلى جميع الأشخاص الذين يعانون من نقص في الدخل أو من نقص في التعليم.

خصوصية البيانات والأمن

وتولد نظم الغلق باستمرار تدفق البيانات الصحية، وهذه البيانات لا تقدر بثمن بالنسبة للقدر الأمثل الشخصي وللبحوث، ولكنها تثير أيضا شواغل تتعلق بالخصوصية، وعادة ما تخزن نظم المعلومات المحلية أو على الخواديم التي يسيطر عليها المستخدمون، ولكن النظم التجارية كثيرا ما تحشد البيانات إلى الخدمات السحابية، وأطر إدارة البيانات الواضحة التي تعطي المستعملين السيطرة على معلوماتهم الخاصة، والأمن مهم أيضا: يمكن أن يقوم مهاجم مهاجم متحكم في وضع نظام " Cssssssssss " .

مستعمل أوتوماتيكي وثق

ومع أن النظم أصبحت أكثر استقلالا، يجب على المستعملين أن يقرروا مدى الرقابة التي يخولهم، ويفضل بعض الناس نظاما يلتزم الصمت؛ ويريد آخرون الاحتفاظ بحس الوكالة على رعايتهم، كما أن تصميم وصلات بينية تتيح للمستعملين تعديل مستوى مشاركتهم - من آلية كاملة إلى أسلوب المشورة - سيكون أمرا مهما، ويبنى الثقة بمرور الوقت مع تعلم المستعملين كيف يتصرف نظامهم، والشفافية في صنع القرار.

دور المصدر المفتوح في تشكيل المستقبل

وقد كانت الحركة المفتوحة المصدر قوة دافعة في الفضاء المصطنع للبنكريرا، وقد أثبتت نظم التبادل المفتوحة واللوب والبرمجيات الأندورية أن الابتكار الذي يقوده المريض يمكن أن ينتج نظما آمنة وفعالة تتنافس أو تتجاوز العروض التجارية في الأداء، ويعجل نموذج المصدر المفتوح بالتكرار: إذ يجري اختبار الأفكار وصقلها وتقاسمها على الصعيد العالمي في الأسابيع وليس السنوات، مما أدى إلى الضغط على صناع الأجهزة لتحسين منتجاتهم وأنشأ مجتمعا من دعاة.

وقد لاحظت الشركات التجارية أن شركة تانديم وشركة إنسولت قد وظفتا مطورين مجتمعيين سابقين، وقد أنشأت شركة ميترونيك نظاماً هجيناً مغلقاً بذاتها، وقد فتحت بعض الشركات أجزاء من وصلات جهازها البيني لطرفيين آخرين، مما أتاح تيسير التكامل مع نظم نظم خدمات الطاقة المتجددة، وتزداد العلاقة بين الجهود المفتوحة المصدر والجهود التجارية، ويتعلم كل منها من جانب آخر، ويحتمل أن يكون في المستقبل مزيجاً من نظم البرمجة من مصادر مفتوحة وخيارات.

النظر إلى الرأس: العقد القادم

مسار تكنولوجيا البنكرياس الاصطناعي يشير إلى أنظمة آلية بالكامل، مدمجة في عوامل الشكل القابلة للزراعة والمرتجلة، ومُختلَة من خلال تعلم الآلات، وفي العقد القادم، من المعقول أن يتلقى شخص مصاب بداء السكري من النوع الأول جهازاً مشابهاً لمضخة حكومية ذكية لا تتطلب أي قفز يدوي، ولا إعلانات عن الطعام، وقليلاً من أدوات العلاج.

ولا تزال البحوث في مجال البنكرياسات الحيوية - أي الأجهزة القابلة للزراعة أو التي تحتوي على خلايا حية - مستمرة، ولكن المسار التكنولوجي الذي توفره النظم الإلكترونية أكثر نضجاً وأكثر قرباً من الاعتماد الواسع النطاق، وقد أظهرت برامج العمل المفتوحة ما يمكن من المعدات والبرامجيات؛ وتشمل الخطوات التالية جعل هذه القدرة متاحة للجميع.

وبالنسبة للمستوصفين، فإن التحول إلى التشغيل الآلي سيغير طبيعة الرعاية المتعلقة بمرض السكري، وبدلا من أن تنفق الزيارات لتعديل نسب الانسولين وتصحيح فرط النسيج، سيركز أخصائيو الغدد الصماء والمربون الرئويون على الاستخدام الأمثل للنظام، وتفسير البيانات، ودعم ثقة المرضى في التكنولوجيا، كما سيتحول دور المريض - من المدير النشط إلى مراقب يعمل، مع النظام الذي يتعامل مع القرارات من دقيقة إلى دقيقة.

خاتمة

إن نظام " البكالوريوس " هو أكثر من مجرد جزء من التكنولوجيا، وهو دليل على أن وجود فطائر اصطناعي آلي بالكامل يمكن تحقيقه، ويبنيه المرضى، وقد أثبت المشروع أن تطوير الموارد المفتوحة يمكن أن ينتج أجهزة طبية آمنة وفعالة ومتغيرة للحياة، ومع اقتراب النظم التجارية من مسارات تنظيمية، فإن رؤية البنكرياس المصطنع المجهز آليا بالكامل أصبحت حقيقة.