بخش تکنولوژی و دستگاه های Pancreas مصنوعی برای نظارت مداوم

فناوری پوشیدنی به طور چشمگیری چشم انداز مراقبت های بهداشتی را تغییر داده است، نظارت مداوم و زمان واقعی پارامترهای فیزیولوژیکی که زمانی تنها از طریق بازدید بالینی متناوب در دسترس بودند، در میان عمیق ترین کاربردهای این انقلاب تکنولوژیکی نقش آن در مدیریت دیابت است - یک وضعیت مزمن که بر بیش از 537 میلیون بزرگسال در سراسر جهان با توجه به فدراسیون بین المللی دیابت تأثیر می گذارد.

یک پانکوم مصنوعی چیست؟

یک پانکراس مصنوعی (AP) یک سیستم حلقه بسته است که برای تقلید از عملکرد ترشح انسولین از یک پانکراس سالم در افراد مبتلا به دیابت، به ویژه دیابت نوع 1 طراحی شده است: به طور مداوم نظارت بر سطح گلوکز خون و تحویل مقدار مناسب انسولین بدون نیاز به مداخله دائمی مصرف کننده، معماری بنیادی از سه جزء متصل: یک مانیتور گلوکز مداوم (CGM)، یک الگوریتم کنترل انسولین و کنترل داده ها که دستورالعمل های پمپ ثابت را شامل می شود.

اجزای Core

  • فعال Glucose Monitor (CGM): یک سنسور پوشیدنی به طور جداگانه وارد شده است که اندازه گیری سطح گلوکز بین المللی هر چند دقیقه. مدرن CGM داده ها را به صورت بی سیم به یک گیرنده، تلفن هوشمند یا به طور مستقیم به پمپ انسولین انتقال می دهد.
  • داخل سولپولین: یک دستگاه کوچک و قابل برنامه ریزی که انسولین را از طریق یک کانولا که در زیر پوست قرار می گیرد، می تواند بر روی بدن ( پمپ های ریز) یا در جیب انجام شود.
  • ] الگوریتم کنترل: مغز سیستم، به طور معمول یک کنترل پیش بینی مدل (MPC) یا الگوریتم متناسب-integral-derivative (PID) محاسبه انسولین تحویل بر اساس خواندن گلوکز زمان واقعی، روند و اهداف تنظیم کاربر.

چگونه کار می کند

در یک سیستم معمولی بسته هیبریدی، CGM اندازه گیری گلوکز را به الگوریتم هر 5 تا 10 دقیقه ارسال می کند. الگوریتم دوز بهینه انسولین را محاسبه می کند و پمپ را برای ارائه میکروبولوس یا تنظیم سرعت پایه، اگر سطح گلوکز بیش از حد پایین باشد، سیستم به طور خودکار تحویل انسولین را متوقف می کند.این نیاز کاربر برای پردازش مداوم توجه، و آزمایش های بازداری را کاهش می دهد، هنوز تمام سیستم های اصلاح گلوکز را به طور کامل تنظیم می کند.

تکامل تکنولوژی Pancreas مصنوعی

این مفهوم به دهه 1970 برمی گردد، اما تنها در دهه گذشته تاییدیه های قانونی دستگاه های تجاری موجود را تصویب کرده اند.اولین سیستم حلقه بسته هیبریدی، مدل اولیه مینیموید 670G Medtronic توسط FDA در سال 2016 تایید شده است، سیستم های مراقبت از Tandem دیابت (Control-IQ)، Inlet (Ompodni 5) و سایر ابزارهای انتقال دقیق محصولات دیجیتال مانند ربات های دیجیتال، هر روز به بهبود می رسند.

نقش فناوری پوشیدنی در سیستم های Pancreas مصنوعی

دستگاه های پوشیدنی از پانکراس مصنوعی جدا نیستند، آنها جریان داده مداوم و تحویل درمان خودکار را فراهم می کنند که مفهوم حلقه بسته را بدون پوشیدنی های قابل اعتماد و راحت تعریف می کنند، این سیستم ها غیر عملی خواهند بود. دو دسته عمده پوشیدنی - CGMs و پمپ های انسولین - در حال حاضر با ادغام با ساعت های هوشمند و سایر سنسورهای بدن تقویت می شوند.

قابلیت های مستمر Glucose Monitors

CGM ها سنسورهای حداقل تهاجمی هستند که از یک رشته کوچک که فقط در زیر پوست قرار می گیرند (اغلب در شکم یا بازوی بالا) استفاده می کنند، گلوکز را در مایع بین المللی با استفاده از یک واکنش آنزیمی (glucose goxyidase) اندازه گیری می کنند که جریان الکتریکی را متناسب با غلظت گلوکز تولید می کند. سنسور باید برای 7 تا 14 روز بسته به مارک های اصلی کوچکتر (D.com) ، D6٪، D6 / 7٪ دقیق تر باشد.

پمپ های انسولین قابل تحمل

پمپ های انسولین مدرن خود دستگاه های پوشیدنی هستند. پمپ های سنتی از طریق لوله به یک مجموعه تزریق متصل می شوند، اما پمپ های جدیدتر "لازم" مستقیما به پوست متصل هستند و به طور بی سیم کنترل می شوند. Omnipod 5، یک لوله بدون لوله، ضد آب است که تا 200 واحد انسولین را نگه می دارد و می تواند بولوس را در هنگام درخواست یکپارچه با سیستم تحویل USB و T Watch به صورت خودکار مدیریت کند:

اتصال و انتقال داده ها

سنسورهای پوشیدنی داده های گلوکز را از طریق بلوتوث کم انرژی (BLE) به یک گوشی هوشمند یا پمپ انتقال می دهند. الگوریتم کنترل بر روی خود پمپ، گیرنده اختصاصی یا یک برنامه تلفن همراه اجرا می کند.این اتصال نظارت از راه دور توسط مراقبان و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی، تجزیه و تحلیل داده های مبتنی بر ابر و به روز رسانی های سیستم عامل را قادر می سازد.برای مثال، داده های گلوکز را در زمان واقعی با اطمینان از طریق استفاده از این روش های مهم و اطمینان از طریق تنظیم رفتار کاربر در جهت تنظیم آن ها در جهت تنظیم داده های ضروری است.com.

مزایای ادغام تکنولوژی های پوشیدنی با سیستم های Pancreas مصنوعی

ترکیب مانیتورهای پوشیدنی و تحویل انسولین خودکار بهبود قابل اندازه گیری در نتایج بالینی، کیفیت زندگی و رفاه عاطفی را به دست می آورد. آزمایشات بالینی بزرگ و شواهد دنیای واقعی به طور مداوم مزایایی را نسبت به پمپ انسولین سنتی یا چندین تزریق روزانه (MDI) نشان می دهند.

بهبود کنترل خون آشام

مطالعات نشان می دهد که سیستم های بسته ترکیبی زمان در برد (glucose 70-180 mg / dL) را با 10 تا 15 درصد نسبت به درمان پمپی افزایش می یابد. کارآزمایی کنترل IQ، منتشر شده در نیوانگلند ژورنال پزشکی [LT:1] 2019، گزارش داد که شرکت کنندگان با استفاده از سیستم به دست آوردن زمان در برابر کنترل خودکار و سرعت در گروه کنترل ثابت 71٪.

کاهش ریسک هیپوگلیسمی

یکی از خطرناک ترین عوارض دیابت هیپوگلیسمی شدید است.سیستم های خودکار می توانند پیش بینی کنند که گلوکز به عنوان تحویل انسولین بسیار پایین و معلق است یا حتی یک دوز گلوکاگون نجات (در سیستم های هورمون دوگانه) را مدیریت می کند.تکنولوژی SmartAdjust Omnipod 5 و Tandem کنترل IQQ هر دو شامل ویژگی های پیش بینی شده کم است.

کیفیت زندگی پیشرفته

کاربران گزارش زمان کمتری را در مورد وظایف مدیریت دیابت گزارش می دهند - هیچ تزریق روزانه بیشتر، کمتر انگشت سنج، و کاهش بار ذهنی از محاسبات ثابت. A 2022 مطالعه کیفی در فن آوری وamp؛ غده درمانی [FLT 1] اشاره کرد که نوجوانان و بزرگسالان به طور یکسان "حس عادی" و توانایی خواب برای بررسی مواد مخدر در هنگام کاهش میزان اضطراب قابل مشاهده شده در دسترس است.

تنظیمات شخصی داده-Driven Personal adjustment

ما پوشیدنی ها مجموعه داده های گسترده ای را در روند گلوکز، حساسیت به انسولین، ورزش و خواب ایجاد می کنند. پلتفرم های Cloud مانند Dexcom Clarity و Tandem t: اتصال این داده ها به گزارش هایی که پزشکان برای تنظیمات دقیق استفاده می کنند، الگوریتم های یادگیری ماشین برای شناسایی الگوهایی که انسان ها ممکن است از دست بدهند، مانند زمان نامناسب انسولین یا پدیده صبحگاهی، در طول این بینش های شخصی سازی شده است.

چالش ها و موانع

علی رغم پیشرفت قابل توجه، پذیرش گسترده سیستم های مصنوعی مبتنی بر پوشیدنی با موانع متعددی مواجه است.این آدرس برای پوشش گسترده تر و بهبود رضایت کاربر ضروری است.

دقت سنسور و قابلیت اطمینان

دقت CGM به طور چشمگیری بهبود یافته است، اما اختلافات کوچک بین گلوکز بین رشته ای و گلوکز خون می تواند باعث خطا الگوریتم شود، به ویژه در هنگام تغییرات سریع (به عنوان مثال، پس از غذا یا ورزش شدید) خرابی های سنسور، از دست دادن سیگنال یا فشرده سازی مصنوعات در طول خواب می تواند زنگ هشدار یا تعلیق موقت شرکت های اتوماسیون سرمایه گذاری در سنسورهای اضافی و طرح های بدون کالیبراسیون؛ Dex Gcom شامل محدوده های کوچکتر با سرعت پایین تر و سرعت عملکرد.

هزینه و دسترسی

سیستم های پانکراس مصنوعی گران هستند.یک سیستم کامل (CGM + پمپ + قابل بازیافت) می تواند هزاران دلار در سال هزینه کند، حتی با پوشش بیمه. بسیاری از برنامه های بهداشتی، تخفیف های بالا یا نیاز به درمان گام، در کشورهای کم درآمد و متوسط، دسترسی به شدت محدود است. کاربر ساخته شده "انجام خود" (DIY) سیستم های مانند برنامه های باز، نیاز به نظارت بر این گروه های نظارتی بیشتر و عدم نظارت فنی، اما تا حدی آنها نیاز به این شکاف فنی و تا حدی محدود است.

کاربر Comfort و Adherence

پوشیدن چندین دستگاه 24/7 می تواند باعث تحریک پوست، آلرژی های چسب و خستگی دستگاه شود. کاربران باید هر چند روز سنسور و پمپ را بچرخانند و برخی از ناراحتی های تجربه در طول فعالیت فیزیکی یا خواب، نیاز به حمل تلفن هوشمند یا گیرنده در تمام زمان ها می تواند ناخوشایند باشد. مقاومت آب دستگاه، عامل و عمر باتری در حال انجام مناطق بهبود است.

امنیت سایبری و حریم خصوصی داده ها

از آنجایی که پوشیدنی های پزشکی متصل می شوند، تهدیدات امنیت سایبری رشد می کنند.یک پمپ انسولین به خطر افتاده می تواند دوزهای بسیار بالایی را ارائه دهد. FDA راهنمایی هایی را در زمینه امنیت سایبری در دستگاه های پزشکی صادر کرده است و تولیدکنندگان رمزگذاری، تأیید اعتبار و مسیرهای حسابرسی را پیاده سازی می کنند.در سال 2019، FDA هشدار داده ها در مورد آسیب پذیری در برخی از پمپ های Medtronic، که منجر به یادآوری و پچ های سیستم عامل می شود، باید اعتماد کنند.

موانع نظارتی

تصویب سیستم های جدید نیاز به کارآزمایی های بالینی گسترده دارد که می تواند نوآوری را به تاخیر بیندازد (CGM، پمپ، الگوریتم) باید با هم یا به صورت جداگانه پاک شود. Interoperability بین دستگاه های مختلف تولید کنندگان اغلب محدود است، مانع انتخاب کاربر در مورد "عاملات قابل مداخله" FDA می شود سیستم های نامگذاری ماژولار، اما سازگاری کامل پلاگین و پخش هنوز یک تنظیم کننده واقعیت بین المللی است، همچنین ممکن است به معنای جدا شدن دستگاه آسیایی باشد.

مسیر های آینده

دهه بعد حتی وعده ادغام بیشتر تکنولوژی پوشیدنی به مدیریت دیابت را داد که با پیشرفت در علم مواد، هوش مصنوعی و مینیاتوری منجر شد.

سیستم های کاملاً ایمپلنت

محققان در حال توسعه سنسورهای CGM و پمپ های انسولین هستند که نیاز به سایش خارجی را از بین می برند. یک ایمپلنت زیر پوستی می تواند ماه ها یا سال ها طول بکشد، کاهش بار تغییرات مکرر سنسور شرکت هایی مانند Senseonics (Eversense) ارائه یک CGM طولانی مدت ایمپلنت غیر سمی است که نیاز به یک وارد کوچک در هر 180 روز دارد. ترکیب چنین سنسور با یک ردیاب دوگانه (abonic) و کنترل کننده واقعی است.

ادغام با اکوسیستم های هوشمند

سنسورهای پوشیدنی در حال حاضر با تلفن های هوشمند و ساعت های هوشمند ارتباط برقرار می کنند، سیستم های آینده به طور مستقیم با Apple Watch، Fitbit و دیگر ردیاب های تناسب اندام ادغام می شوند تا فعالیت، ضربان قلب و داده های خواب را در پیش بینی های گلوکز ترکیب کنند، به عنوان مثال، یک ساعت هوشمند تشخیص ورزش شدید می تواند به طور فعال تحویل انسولین را کاهش دهد بدون اینکه کاربر برای اعلام فعالیت، مشارکت گوگل با Dexcom با هدف توسعه یک سنسور قابل اعتماد برای توسعه یک سنسور غیر قابل اعتماد به همراه باشد.

هوش مصنوعی و الگوریتم های پیش بینی

مدل های یادگیری ماشین که در مجموعه داده های بزرگ آموزش دیده اند می توانند میزان گلوکز را پیش بینی کنند و اجازه دهند تا تنظیمات پیشگیرانه را انجام دهند، چنین مدل هایی برای ترکیب غذا، ریتم های شبانه، استرس و بیماری ها را فراهم می کنند. DeepMind و سایر آزمایشگاه های AI از یادگیری تقویت برای بهینه سازی انسولین استفاده می کنند.این الگوریتم ها می توانند الگوهای فردی را یاد بگیرند و در زمان واقعی سازگار شوند، سیستم های بسته شده حتی سیستم های پیشرفته تر را پیاده سازی کنند.

گسترش به دیابت نوع 2

در حالی که بیشتر تحقیقات پانکراس مصنوعی دیابت نوع 1 را هدف قرار می دهد، اصول مربوط به دیابت نوع 2 وابسته به انسولین نیز می باشد. تعداد افرادی که دارای نوع 2 هستند که نیاز به انسولین دارند در حال رشد است و سیستم های حلقه بسته می توانند مدیریت خود را ساده کنند، مطالعات خلبان نشان می دهد که نتایج گلیسمیک در نوع 2 بیمار با استفاده از نسخه های ساده از بسته های بسته، سیستم های پیچیده کمتر می توانند برای این جمعیت اصلی ادغام شوند، به ویژه اگر آنها از طریق ردیابی شیوه زندگی خوراکی و ردیابی شیوه زندگی می توانند با استفاده از طریق ترکیب شوند.

پیشرفت در تکنولوژی سنسور

نسل بعدی CGMs ممکن است از آرایه های نوری، ضد درد یا میکروستل برای درد کمتر و دقت بیشتر استفاده کند. شرکت ها در حال بررسی سنسورهای مبتنی بر خال کوبی هستند که گلوکز را در عرق یا مایع بین رحم بدون شکستن پوست اندازه گیری می کنند، این فن آوری ها می توانند برای هفته ها استفاده شوند و تقریبا نامرئی هستند.

نتیجه گیری

تقاطع تکنولوژی پوشیدنی و دستگاه های پانکراس مصنوعی قبلاً مراقبت از دیابت را تغییر داده است، از مدیریت دستی، واکنشی به کنترل خودکار، فعال، و پمپ های انسولین، CGMs و سخت افزار ضروری را تشکیل می دهند که نظارت مداوم و توسعه پایدار پزشکان را قادر می سازد تا اطمینان حاصل کنند که مزایای کنترل گلیسمیک، ایمنی و کیفیت زندگی پایدار به خوبی مستند شده است، با این حال چالش های هزینه، دقت لایه، و همکاری پایدار، و فن آوری های توسعه پایدار، به طور قابل دسترس تر - به طور قابل دسترس تر از این سیستم های بهینه سازی چشم انداز 2، به عنوان سیستم های دسترسی تر، به عنوان سیستم های دسترسی تر، به عنوان آنها نیاز دارند.

[[ویرایش] [۱] [۱۰]