سیستم های پانکراس مصنوعی (APS)، که به عنوان سیستم های تحویل انسولین حلقه بسته نیز شناخته می شوند، نشان دهنده جهشی در مدیریت دیابت نوع 1 (T1D) است که این دستگاه ها نظارت مستمر گلوکز (CGM) را با استفاده از الگوریتم های پیچیده برای تنظیم انتقال انسولین در زمان واقعی ادغام می کنند.با تقلید از عملکرد پاسخگو به گلوکز از یک پانکراس بیولوژیکی، این سیستم ها هدف حفظ سطح دائمی گلوکز و کاهش میزان تصمیم گیری در نتیجه کاهش میزان دقیق در طول عمر.

یک پانکوم مصنوعی چیست؟

یک پانکراس مصنوعی یک سیستم دستگاه پزشکی است که تحویل انسولین را خودکار می کند تا به کنترل گلوکز نزدیک به فیبروئیدی دست یابد، بر خلاف پمپ درمانی سنتی انسولین - که نیاز به ورودی دستی برای بولوس و تنظیمات مکرر کاربر دارد - پانکراس مصنوعی به عنوان یک حلقه بسته عمل می کند. اصطلاح "حلقه بسته" به یک مکانیسم بازخورد اشاره دارد که در آن داده های سنسور به طور مداوم انسولین را بدون مداخله مستقیم مطلع می کند.

این سیستم شامل سه جزء اصلی است که به طور بی سیم ارتباط برقرار می کنند:

  • سنسور Glucose Monitor (CGM) فعال (FLT:1: سنسور کوچک و زیر پوستی که سطح گلوکز بین یک تا پنج دقیقه را اندازه گیری می کند، انتقال داده ها به الگوریتم کنترل.
  • داخل سولپولین ؛ یک دستگاه پوشیدنی که به طور منظم انسولین را از طریق یک کانولا ارائه می دهد، پمپ دستورات را از الگوریتم دریافت می کند.
  • ] الگوریتم کنترل : نرم افزار در حال اجرا بر روی یک کنترل کننده اختصاصی، برنامه تلفن هوشمند، یا خود پمپ که پردازش داده های گلوکز زمان واقعی و محاسبه میزان تزریق انسولین مناسب شامل PID (proportional-integral-integatoriveative) و کنترل پیش بینی مدل (MPC)، اغلب با محدودیت های ایمنی برای جلوگیری از هیپوa ترکیب شده است.

اولین سیستم های بسته ترکیبی تجاری (به عنوان مثال، Medtronic 670G، 780G، Tandem Control-IQ، Omnipod 5) در اواخر سال 2010 وارد بازار شدند و نسل های بعدی به طور فزاینده ای اتوماسیون و قابلیت استفاده را بهبود داده اند.در حالی که پانکراس به طور کامل جایگزین نمی شود - کاربران هنوز نیاز به وارد اطلاعات غذایی و سنسورهای کالیبره به طور دوره ای دارند - این سیستم های فرکانسی و حوادث بسیار زیاد کاهش می یابد.

چگونه یک پانکوراس مصنوعی کار می کند؟

چرخه عملیاتی یک پانکراس مصنوعی هر چند دقیقه تکرار می شود و ایجاد یک حلقه بازخورد مداوم در اینجا یک تجزیه گام به گام از فرآیند است:

  1. Sensing [FLT: سنسور CGM غلظت گلوکز را در مایع بین المللی اندازه گیری می کند و خواندن را به الگوریتم از طریق یک فرستنده بی سیم انتقال می دهد.
  2. ] پردازش داده : الگوریتم سطح گلوکز فعلی را ارزیابی می کند، نرخ تغییر (trend) و اغلب سطح گلوکز آینده را بر اساس الگوهای اخیر پیش بینی می کند.
  3. تعدیل insulin: الگوریتم محاسبه بهینه انسولین پایه - افزایش آن هنگامی که گلوکز در حال افزایش یا بالا، و کاهش یا متوقف کردن آن (suspension) هنگامی که گلوکز در حال سقوط یا کم است.
  4. [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱]]: فرمان به صورت بی سیم به پمپ انسولین فرستاده می شود، که میزان تزریق آن را مطابق آن تنظیم می کند.
  5. ورودی کاربر (اختیاری) ؛ اکثر سیستم های فعلی نیاز به کاربر برای اعلام وعده های غذایی با برآورد مصرف کربوهیدرات دارند. الگوریتم سپس یک بوضر غذایی برای پوشش افزایش وعده های غذایی باقی می ماند بزرگترین جزء راهنما، هر چند سیستم های "هیبرد" در حال تکامل به سمت تشخیص غذا و مدیریت کامل غذا هستند.

الگوریتم های کنترل با محدودیت های ایمنی طراحی شده اند، به عنوان مثال، سیستم تحویل انسولین را متوقف می کند اگر سطح گلوکز به سرعت کاهش یابد یا به آستانه پایین برسد، جلوگیری از هیپوگلیسمی شدید به طور مشابه، آستانه های گلوکز بالا بدون محدودیت های انسولین مجاز، اصلاح تهاجمی را تسریع می کنند.

مزایای سیستم های Pancreas مصنوعی

سیستم های پانکراس مصنوعی مزایای متعدد بالینی و کیفیت زندگی را نسبت به درمان انسولین معمولی (چندین تزریق روزانه یا پمپ استاندارد با CGM جداگانه) ارائه می دهند.

  • ] زمان بهبود یافته در محدوده (TIR) : TIR (glucose 70-180 mg / dL) به طور متوسط 10 تا 15٪ با سیستم های حلقه بسته در مقایسه با درمان پمپ سنسور افزایش می یابد.به عنوان مثال، آزمون بین المللی iDCL برای کنترل-IQ نشان داد که TIR از 71٪ افزایش یافته است.
  • هیپوگلیسمی قرمز؛ تعلیق انسولین خودکار و پیش بینی مدیریت کم گلوئک به طور قابل توجهی کاهش فرکانس و مدت حوادث هیپوگلیسمی، به ویژه هیپوگلیسمی شبانه.
  • HbA1c [FLT 1]: بسیاری از کاربران به کاهش 0.3 - 0.5٪ در HbA1c بدون افزایش هیپوگلیسمی شدید دست می یابند.
  • رضایت بخش بردن مدیریت دیابت: انگشت نگاری های کمتر، تصمیمات روزانه کمتر در مورد انسولین، و کاهش اضطراب در مورد سطح گلوکز شبانه، A 2022 سیستماتیک دریافت که APS به طور مداوم کیفیت خاص دیابت زندگی را بهبود می بخشد و اضطراب را کاهش می دهد.
  • خطر ابتلا به عوارض طولانی مدت : با حفظ کنترل گلیسمی بهتر در طول زمان، بروز عوارض میکروواسپاتیک (retinopathy، nephropathy، نوروپاتی) کاهش می یابد، سازگار با یافته های DCCT.
  • انعطاف پذیری بزرگ تر : کاربران می توانند وعده های غذایی، زمان غذا را تغییر دهند یا با اختلال کمتر به ثبات گلیسمیک ورزش کنند، زیرا سیستم می تواند به طور پویا برای اقدامات از دست رفته یا تغییر یافته انسولین تنظیم کند.

این مزایا باعث شده است تا سازمان های عمده دیابت، از جمله انجمن دیابت آمریکا و جامعه بین المللی برای دیابت کودکان و نوجوانان، توصیه کنند درمان حلقه بسته هیبریدی به عنوان گزینه ترجیحی برای افراد مبتلا به T1D، شروع به عنوان اوایل سن 2.

انواع سیستم های Pancreas مصنوعی

سیستم های پانکراس مصنوعی با سطح اتوماسیون خود طبقه بندی می شوند، در حالی که سیستم های کاملا خودکار (بیوانه) در حال توسعه هستند، گزینه های تجاری فعلی سیستم های “هیبر بسته حلقه” هستند.

Medtronic MiniMed 780G

موفقیت در 670G و 770G، 780G از الگوریتم SmartGuard با هدف قابل تنظیم 100-120 mg / dL استفاده می کند، این نرم افزار اصلاح خودکار را هر 5 دقیقه ارائه می دهد و نیاز به کالیبراسیون سنسور دو بار در روز دارد. کاربران هنوز نیاز به وارد کردن غذا دارند. این سیستم نتایج قوی در داده های دنیای واقعی را نشان داده است، با TIR بیش از 70٪ در بسیاری از کاربران.

کنترل مراقبت از دیابت – IQ

Control-IQ بر روی پلت فرم پمپ t:slim X2 اجرا می شود.این سیستم از یک Dexcom G6 یا G7 CGM استفاده می کند و دارای یک پیش بینی کم گلوکپس تعلیق و اصلاح خودکار است که سیستم هدف آن 112.5-160 mg / dL با یک گزینه خواب است که در 112.5 -120 / کنترل الگوریتم برجسته IQ در آزمایش انسولین تایید شده و مورد نیاز است.

دانلود زیرنویس فارسی Insulet Omnipod 5

Omnipod 5 یک سیستم هیبریدی بسته بسته است که با Dexcom G / G7 ارتباط برقرار می کند، از الگوریتمی که بر روی گوشی هوشمند کاربر اجرا می شود (مدلالگوم در ابر یا در pod) استفاده می کند. Omnipod 5 اهداف قابل تنظیم از 110-150 mg / L و اصلاح خودکار آن را برای طراحی لوله های فعال و جذاب به کاربران ارائه می دهد.

CamAPS FX

توسعه یافته در دانشگاه کمبریج، CamAPS FX یک سیستم حلقه کاملا بسته با استفاده از Dexcom G6 و یک پمپ انسولین (Dana Diabecare RS یا t:slim X2) است که از یک الگوریتم MPC سازگار استفاده می کند که نیازهای انسولین کاربر را در طول زمان یاد می گیرد، نه به طور خاص، CamAPS FX نیاز به اعلام غذا ندارد - به طور خودکار تنظیم غذا برای استفاده از غذا های بزرگ و یا می تواند از عملکرد بزرگ استفاده کند.

DIY بسته حلقه (OpenAPS، Loop، AndroidAPS)

جامعه Open source do-it-yourself (DIY) از سال 2013 پیشگام تکنولوژی حلقه بسته از سال 2013، سیستم های قدیمی تر مانند حلقه (iOS) و AndroidAPS به کاربران اجازه می دهد تا ترکیب هیبریدی یا حلقه کاملا بسته خود را با استفاده از پمپ های سازگار (به عنوان مثال، مدل های Medtronic، Omni ERpod) و CGM (excom، Medtronic) بسازند، اما اغلب از این الگوریتم های ایمنی بالا استفاده نمی کنند.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم اثربخشی آنها، سیستم های پانکراس مصنوعی بدون چالش نیستند. پرداختن به این موانع برای پذیرش گسترده تر و نتایج بهتر بسیار مهم است.

  • هزینه پیش رو یک سیستم حلقه بسته هیبریدی می تواند بیش از 5000 تا8000 (پump، سنسورها، تدارکات) با هزینه های ماهانه مداوم برای سنسورهای CGM، آلاینده های پمپ، و بیمه انسولین به طور گسترده ای متفاوت است و بسیاری از مناطق فاقد بازپرداخت هزینه باقی می ماند.
  • آموزش و مشارکت کاربر: کاربران باید در توابع سیستم آموزش داده شوند، از جمله ورود غذا، کالیبراسیون و رسیدگی به هشدارها.یک منحنی یادگیری شیب دار می تواند منجر به ناامیدی و قطع، به ویژه برای نوجوانان و بزرگسالان جوان.
  • دقت [FLT: عملکرد حلقه بسته هیبریدی] به شدت به دقت CGM متکی است. تأخیر بین گلوکز بین رحم و خون، فشرده سازی پایین و افت سنسور می تواند باعث اشتباه شود در حالی که سنسورهای مدرن (Dexcom G7، Libre 3) بسیار دقیق هستند، هنوز هم شکست های مکرر رخ می دهد.
  • مدیریت [FLT: کاربران باید وعده های غذایی را اعلام کنند و به طور دقیق برآورد محتوای کربوهیدرات را برآورد کنند، تحت یا بیش از حد تحریک منجر به هیپرگلیسمی پستال یا هیپوگلیسمی کاملا سیستم های خودکار است که می توانند غذا را بدون ورودی کاربر هنوز در حال توسعه هستند، اگرچه کارآزمایی های اولیه (به عنوان مثال، ماژول تشخیص غذا کمبریج) وعده داده می شود.
  • مدیریت [FLT: فعالیت فیزیکی باعث گشت و گذار گلوکز پیچیده می شود: هیپرگلیسمی اولیه به دلیل کاتچین ها، سپس هیپوگلیسمی را از افزایش حساسیت به انسولین به تاخیر می اندازد، هیچ الگوریتم نمی تواند بدون ورودی کاربر به طور کامل ورزش را مدیریت کند (به عنوان مثال، افزایش هدف موقت، تعلیق انسولین).
  • [FLT: 1 ] [[[ ] [FLT: سیستم های فعلی به طور کلی به پمپ های خاص و CGMs متصل هستند.یک " اکوسیستم حلقه بسته" گزینه مصرف کننده را محدود می کند. حرکت به سمت دستگاه های سازگار (به عنوان مثال، Tide Loop، که در هر پمپ و CGM اجرا می شود) این مانع تجاری را متوقف می کند و مانع تجاری می شود.

مسیر های آینده

دهه بعد وعده تکامل سریع تکنولوژی پانکراس مصنوعی را می دهد.

  • خودکار کامل (Closed-Loop بدون ورودی غذا) ؛ چندین گروه تحقیقاتی الگوریتم های تشخیص غذا را اصلاح می کنند که غذا را با نرخ افزایش گلوکز تشخیص می دهند، بدون نیاز به ورودی کاربر، کارآزمایی های بالینی اولیه، مانند CamAPS FX به طور کامل بسته مطالعات حلقه، نشان داده اند رسانه TIR 70٪ بالاتر از وعده های بدون وعده های غذایی اعلام شده است.
  • سیستم های ضد هورمونی : اضافه کردن گلوکاگون به حلقه بسته (dual-هورمون) می تواند به طور تهاجمی تر مقابله کند. Trials از سیستم های هورمون دوگانه با استفاده از آنالوگهای گلوکاگون پایدار (به عنوان مثال، داiglucagon داروخانه نیوزیلند) به سطح طبیعی با حداقل دوزی (به تازگی یک دستگاه Bioxmexme (به عنوان یک دستگاه Bioxme اجازه می دهد.
  • سیستم های قابل کاشت ؛ کاملاً ایمپلنت پذیر CGMs و پمپ ها برای بهبود راحتی و کاهش عفونت های سطح توسعه یافته اند. CGM قابل کاشت Eversenseable (Senseonics) در حال حاضر ارائه می دهد زندگی سنسور 180 روزه؛ همراه با یک پمپ ایمپلنت (به عنوان مثال، DiaPort)، این می تواند به حداقل یک حلقه بسته شود.
  • [اطلاعات مصنوعی و یادگیری ماشین] : الگوریتم ها در حال تبدیل شدن به سازگارتر، با استفاده از یادگیری ماشین برای پیش بینی الگوهای مربوط به وعده های غذایی، ورزش، استرس و چرخه های قاعدگی شخصی می تواند حساسیت به انسولین فردی، کاهش نیاز به تنظیم دستی یاد بگیرند.
  • Integration با پلتفرم های بهداشت دیجیتال : Clouds-based Remote نظارت (به عنوان مثال، Dexcom Clarity، Tidepool) اجازه می دهد تا مراقبان و پزشکان برای مشاهده داده های گلوکز و عملکرد دستگاه در زمان واقعی.
  • ] نوع 2 دیابت و استفاده از بیمارستان: سیستم های حلقه بسته برای کاربران دیابت نوع 2 (T2D) و برای مدیریت گلیسمیک در بیماران بیمار به طور انتقادی آزمایش می شوند.در سال 2023، FDA کنترل پاک IQ برای T2D و الگوریتم های حلقه بسته بیمارستان (به عنوان مثال، سیستم STAR) نتایج بهبود یافته در ICU.
  • هزینه و نوآوری های غیر فعال : تلاش برای کاهش هزینه سنسور و پمپ های CGM در حال انجام است.به عنوان مثال، FDA بیش از حد عضو CGM (Dexcom Stelo، Libre Sense) و توسعه پمپ های پچ کم هزینه ممکن است حلقه بسته در کشورهای کم درآمد و متوسط.

نتیجه گیری

سیستم های مصنوعی پانکراس از قلمرو علم پژوهش به عمل بالینی در دنیای واقعی منتقل شده اند، ارائه بهبود تحول در کنترل گلیسمیک و کیفیت زندگی برای افراد مبتلا به دیابت.با خودکار کردن تحویل انسولین و پاسخ هوشمندانه به تغییرات پویا در گلوکز، این سیستم ها کاهش هیپو و هیپرکسیمی، کاهش HbA1c، و کاربران آزاد از بار ثابت شناختی از بیماری های مدیریت دیابت، در حالی که هیچ روش درمانی بسته است، و بدون در نظر گرفتن روش های دسترسی دقیق تر، و بدون دسترسی به عنوان یک روش های درمانی بسته است:

[در این باره] [و] [و [از آیات و آیات و آیات] و [و آیات] [و آیات و آیات] [و آیات و آیات] [و آیات و آیات] [و آیات و آیات] [و آیات و روایات] [و آیات و روایات] [و آیات و روایات] [و آیات و روایات] [و آیات و روایات] [مشرکانه ] [و آیات [و آیات و آیات و آیات [و آیات و آیات ] [ [ [ [ [ [ سوره های ] [ سوره های ] [ [ [ ] [ ] [ [ [ [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ [ ] [ [ [ [ [ ] [ ] [ ] [ ] ] ] [ [ ] [ ] [ ] [ [ [ [ ] [ ] [ [ [ ] [ ] [ [ [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] [ [ ] [ [ [ [ ] [ ] [ ] [ ] [ [ ] [ ] [ [ [ [ ] [ ] [ ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [