چرا نظارت بر گلوکز بیشتر از همیشه اهمیت دارد

نظارت گلوت از یک چک دوره ای به یک جریان مداوم از داده های فیزیولوژیکی منتقل شده است که نشان می دهد که چگونه میلیون ها نفر از افراد دیابت را هر روز مدیریت می کنند. برای افرادی که با دیابت نوع 1 یا نوع 2 زندگی می کنند، توانایی ردیابی سطح قند خون به درستی و عمل بر این اطلاعات تفاوت بین سلامت پایدار و عوارض خطرناک است. علم پشت این تحول ریشه در فیزیک سنسور، پردازش سیگنال و فناوری های یادگیری موج دارد که به این معنی انتقال اطلاعات غیر قابل اجرا در این است.

فیزیولوژی قند خون و چرا نظارت بر آن مهم است

گلوکز خون یا قند خون، منبع انرژی اولیه برای بدن و #8217 است؛ سلول های بدن در فرد سالم، انسولین گلوکز جذب می کند، سطوح را در محدوده تنگی قرار می دهد.در دیابت، یا پانکراس انسولین کافی (نوع 1) یا بدن و #8217 تولید نمی کند؛ سلول ها نسبت به انسولین مقاوم می شوند (نوع 2) بدون تنظیم موثر خون، می تواند گلوکز بالا (یا تهدید کننده)

هیپرگلیسمی مزمن به عروق خونی، اعصاب و اندام ها در طول زمان آسیب می رساند، که منجر به عوارضی مانند رتینوپاتی، نفپاتی و بیماری قلبی عروقی می شود. هیپوگلیسمییا، از سوی دیگر، می تواند باعث سردرگمی، از دست دادن هوشیاری، تشنج و حتی مرگ شود اگر به سرعت اصلاح نشود.این واقعیت بالینی به همین دلیل است که نظارت دقیق و دقیق گلوکز اختیاری نیست و #82؛ این است که ریشه های خود-مدیریت دیابت است.

چگونه نظارت بر گلوکز کار می کند: انگشت از Stick به سنسور

خود-تحریم خون (SMBG)

روش سنتی نظارت گلوکز شامل تکان دادن یک انگشت با یک lancet، قرار دادن یک قطره خون در نوار تست، و قرار دادن نوار به یک گلوکومتر است. متر اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده توسط واکنش بین گلوکز در خون و آنزیم در نوار (معمولا گلوکز یا گلوکز dehydrogenase) نشان می دهد، در نتیجه دقیق (شکل لیتر) یا غلظت دقیق (شکل لیتر)

SMBG به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد زیرا ارزان است، نیازی به نسخه در بسیاری از مناطق ندارد و خواندن دقیق در زمان را فراهم می کند، با این حال، تنها عکس های فوری را ارائه می دهد.یک فرد مبتلا به دیابت ممکن است قند خون خود را چهار تا ده بار در روز بررسی کند، اما بین چک ها، سطح گلوکز به دلیل وعده های غذایی، ورزش، استرس، بیماری یا زمان بندی این شکاف های پوستی که باعث ایجاد آن می شود، قابل پیش بینی نیست.

نظارت مداوم Glucose (CGM)

نظارت مداوم گلوکز به مشکل نقطه کور با اندازه گیری گلوکز در مایع بین المللی و #8212؛ مایع اطراف سلول ها فقط در زیر پوست و #8212؛ هر یک تا پنج دقیقه سیستم CGM شامل سه جزء است: یک سنسور کوچک که به طور مستقیم (معمولا در شکم یا بازوی بالا) قرار می گیرد، یک فرستنده که داده های بی سیم و گیرنده (اغلب یک دستگاه خواندن) و یا روند اختصاصی ارسال می کند.

سنسور از یک واکنش الکتروشیمیایی شبیه به نوار تست استفاده می کند، اما آنزیم در یک سیم کوچک یا رشته ای که تا 14 روز در محل باقی مانده است (بسته به نام تجاری) به عنوان گلوکز پراکنده شده به سنسور، آن را تولید یک جریان در متناسب با غلظت گلوکز. فرستنده این سیگنال را به گیرنده، که در آن الگوریتم های تبدیل به مقادیر فعلی و روند گلوکز تخمین زده شده است.

مطالعات بالینی به طور مداوم نشان داده اند که استفاده از CGM کنترل گلیسمیک را بهبود می بخشد، زمان صرف شده در هیپوگلیسمی را کاهش می دهد و رضایت بیمار را در مقایسه با SMBG به تنهایی افزایش می دهد. متریک کلیدی است و #8220؛ زمان در محدوده و #8221؛ (70–؛180 میلی گرم / dL)، که به شدت با کاهش عوارض بلند مدت مرتبط است.

تکنولوژی Stack که داده ها را به Insights تبدیل می کند

طراحی سنسور الکتروشیمیایی

در قلب هر سنسور CGM یک سلول الکتروشیمیایی است. الکترود کار با گلوکز بنزیداز پوشانده شده است که اکسیداسیون گلوکز را به اسید گلوکونیک و پراکسید هیدروژن می رساند. پراکسید هیدروژن سپس در سطح الکترود اکسید می شود و الکترون هایی را آزاد می کند که جریان قابل اندازه گیری ایجاد می کنند.این سیگنال سنسور به طور مستقیم به غلظت بین گلوکز در مایع متصل می شود.

سنسورهای مدرن از غشای پیشرفته برای محدود کردن انتشار اکسیژن استفاده می کنند، تداخل از سایر ترکیبات الکترو فعال (مانند اسید استامینوفن یا اسید کورتیک) را کاهش می دهند و بدون این غشاها، سنسور به شدت در طول زمان حرکت می کند، خواندن غشای نامنظم را تولید می کند، یا یک پاسخ ایمنی را ایجاد می کند که شرکت ها را مانند Dexcom، و Abbott در طول دوره کامل شیمی پردازش می کند.

پردازش سیگنال و کالیبراسیون

جریان سنسور خام یک نمایندگی کامل از گلوکز خون نیست. گلوکزهای موقت بین ترمیتی پشت گلوکز خون تقریباً 5 تا 15 دقیقه و حساسیت سنسور و #8217 می تواند در طول زمان به دلیل تخریب آنزیم، اثرات بافت محلی یا نوسانات دما تغییر کند.

برخی از سیستم ها نیاز به کالیبراسیون های جدول زمانی (یک یا دو بار در روز)، در حالی که دیگران کارخانه- کالیبره شده و نیاز به هیچ کالیبراسیون کاربر در همه.در طول کالیبراسیون، الگوریتم سنسور فعلی را با مقدار قند خون مرجع مقایسه می کند و پارامترهای به دست آوردن و جبران برای تراز کردن خروجی، مانند Kalman فیلتر یا فیلتر ذرات، صاف داده ها و رد کردن حرکت، فشار الکتریکی یا تداخل الکتریکی.

دانلود بازی The Arrows and پیش بینی کننده Alerts

یکی از ارزشمندترین خروجی ها از یک سیستم CGM، فلش روند است.به جای نشان دادن یک عدد، صفحه نمایش شامل یک فلش است که نشان می دهد آیا گلوکز در حال افزایش، سقوط یا پایدار است، و با چه میزان این علامت بصری به کاربران اجازه می دهد تا قبل از رسیدن به آستانه های خطرناک، پیش بینی کنند.به عنوان مثال، یک فلش منفرد ممکن است یک فرد را به خوردن یک اسنک ترغیب کند، در حالی که دو فلش (pid) می تواند یک محرک فوری باشد.

هشدار های پیش بینی شده این مرحله را بیشتر می کند.این الگوریتم سرعت تغییر و مسائل مربوط به زنگ هشدار 15 تا 30 دقیقه قبل از اینکه کاربر در واقع وارد هیپوگلیسمی یا هیپرگلیسمی شود، تجزیه و تحلیل می کند، این هشدار اولیه زمان را برای مداخله و #82؛ مصرف گلوکز سریع، تنظیم انسولین، یا استفاده از فعالیت فیزیکی می دهد.

برنامه های موبایل و Cloud Connectivity

برنامه های هوشمند تبدیل به رابط اصلی برای داده های CGM. برنامه هایی مانند Dexcom G / G7، ابوت لیبرترلینک، و Medtronic Guardian Connect نشان دادن ارزش های گلوکز زمان واقعی، گراف روند، خلاصه روزانه و گزارش های آماری.

هماهنگ سازی ابری اجازه می دهد تا داده ها با مراقبان، پزشکان یا اعضای خانواده در زمان واقعی به اشتراک گذاشته شود. نظارت از راه دور برای والدین کودکان مبتلا به دیابت، برای افراد مسن که به تنهایی زندگی می کنند و برای بیمارانی که اغلب سفر می کنند، هشدار در تلفن خود دریافت می کنند اگر کاربر و #8217؛ گلوکز زیر آستانه پیش تعیین شده افت می کند، و حتی واکنش سریع را از فاصله ای فراهم می کند.

از داده های خام تا اقدام شخصی

شناسایی الگو و تحلیل مجدد

ارزش واقعی نظارت مداوم زمانی ظهور می کند که کاربران و پزشکان داده های جمع آوری شده را بررسی کنند.سیستم عامل های نرم افزاری مانند Dexcom Clarity، ابوت LibreView و Tidepool گزارش هایی را تولید می کنند که الگوهای گلوکز را در طول روز، هفته ها یا ماه ها برجسته می کنند.

با این بینش ها، برنامه های درمانی را می توان با دقت جراحی تنظیم کرد.یک بیمار که به طور مداوم پس از صبحانه بالا می رود ممکن است مصرف کربوهیدرات خود را کاهش دهد یا نسبت انسولین به کربوهیدرات آنها را تنظیم کند، دیگری که هیپوگلیسمی را در طول تمرین تجربه می کند ممکن است یک اسنک قبل از تمرین مصرف کند یا میزان انسولین پایه خود را کاهش دهد، حدس نمی زند؛ آنها تصمیمات مبتنی بر داده هستند که در طول زمان بهبود قابل اندازه گیری بهبود می یابد.

پیش بینی و یادگیری ماشین

پیشرفت های اخیر در یادگیری ماشین فراتر از خطوط روند ساده است. محققان و تولید کنندگان دستگاه مدل های آموزشی در مجموعه داده های بزرگ CGM برای پیش بینی سطح گلوکز 30، 60 یا حتی 120 دقیقه به آینده شامل متغیرهای متنی مانند زمان غذا، سطح فعالیت، ضربان قلب و کیفیت خواب برای بهبود دقت پیش بینی هستند.

به عنوان مثال، یک الگوریتم ممکن است تشخیص دهد که گلوکز کاربر و #8217 تمایل به افزایش شدید پس از یک وعده غذایی با چربی بالا دارد، اما افزایش آن حدود 45 دقیقه به تأخیر می افتد.با یادگیری این الگو، سیستم می تواند یک توصیه پرتلاش را صادر کند یا میزان تحویل انسولین را در یک پمپ متصل تنظیم کند.این روش حلقه بسته، اغلب به نام یک سیستم نظارت مصنوعی یا بسته، نشان دهنده داده های پیچیده ترین قند امروز است.

چالش های واقعی در تکنولوژی نظارت بر گلوکز

فاصله های دقیق و متریک MARD

هیچ سیستم CGM کاملا دقیق نیست. متریک مورد استفاده برای ارزیابی دقت به معنای تفاوت نسبی مطلق (MARD) است که به عنوان درصد بیان شده است. A MARD از 10٪ به طور متوسط، خواندن سنسور با مقدار قند خون مرجع 10٪ متفاوت است. سیستم های نسل فعلی به مقادیر MARD بین 8٪ و 11٪، که به طور بالینی قابل قبول برای اکثر تصمیمات درمانی است.

با این حال، دقت در شرایط خاص کاهش می یابد.در طی تغییرات سریع گلوکز، تاخیر بین مایعات بین مایع بین رحم و گلوکز خون، باعث می شود سنسور به کاهش یا مقادیر بیش از حد گزارش بر روی محل سنسور (هنر فشرده) به طور موقت می تواند سیگنال را صاف کند.

حریم خصوصی داده ها و امنیت

از آنجا که داده های گلوکز از سنسور به ابر حرکت می کند، به مقررات حریم خصوصی داده مانند HIPAA در ایالات متحده و GDPR در اروپا تبدیل می شود. کاربران باید درک کنند که چه کسی به داده های خود دسترسی دارد، چگونه ذخیره می شود، چه ناشناس است، و آیا می تواند به اشخاص ثالث فروخته شود.

نگرانی رو به رشد ادغام داده های بهداشتی با سیستم عامل های مصرف کننده است، هنگامی که یک برنامه نظارت بر گلوکز با ردیاب تناسب اندام یا یک برنامه بهداشت عمومی، کاربر و #8217 همگام سازی داده های پزشکی وارد یک اکوسیستم با حفاظت از حریم خصوصی مختلف. افراد باید تنظیمات مجوز را بررسی کنند و به اشتراک گذاری داده ها را به خدمات که مطابق با استانداردهای حریم خصوصی مراقبت های بهداشتی مطابقت دارند محدود کنند.

Userion و Health سوادآموزی

تکنولوژی به تنهایی نتایج را بهبود نمی بخشد؛ مردم باید به طور موثر از آن استفاده کنند.مطالعات نشان می دهد که بخش قابل توجهی از کاربران CGM به طور منظم داده های خود را بررسی نمی کنند یا رفتار خود را در پاسخ به روند تغییر نمی دهند. موانع شامل خستگی زنگ هشدار (بیش از حد بسیاری از اعلان)، اضافه وزن شناختی از رابط های پیچیده، و عدم درک در مورد چگونگی تفسیر فلش های روند و اطلاعات تبادل نرخ.

برنامه های آموزش موثر دیابت در حال حاضر شامل آموزش در تفسیر CGM است. بیماران یاد می گیرند که بین یک جهش گذرا پس از غذا و یک روند پایدار به سمت بالا که نیاز به مداخله دارند، تمایز قائل شوند.آنها به هشدارهای پیش بینی شده با یک برنامه عمل از پیش تعیین شده پاسخ می دهند، به نوبه خود، از داده های مشترک برای آموزش بیماران به جای تجویز اعداد، این تغییر از تحویل داده ها به مربیگری برای بستن شکاف بین قابلیت تکنولوژی و قابلیت واقعی ضروری است.

مرزهای نوظهور در تکنولوژی نظارت بر گلوکز

سنسور های غیر تهاجمی و کم کم کم تهاجمی

محققان به طور فعال به دنبال روش های نظارت گلوکز هستند که نیاز به سنسورهای زیر پوستی را از بین می برند یا کاهش می دهند، از جمله طیفوسکوپی نوری نزدیک به مادون قرمز، طیفوسکوپی رامن و تصویربرداری تصویری پرتره، تلاش می کنند تا گلوکز را از طریق پوست بدون شکستن سطح اندازه گیری کنند، در حالی که چندین دستگاه نمونه اولیه توسعه یافته اند، هیچ یک از دقت و قابلیت اطمینان لازم برای تنظیم مقررات در مدیریت دیابت به دست نیامده اند.

یکی دیگر از راه های امیدوار کننده، سنسورهای مبتنی بر میکرونیدل است.این آرایه ها از سوزن های کوچک استفاده می کنند، به سختی قابل مشاهده برای چشم غیر مسلح، که تنها به بیرونی ترین لایه پوست و مایع بین المللی نمونه با کمترین ناراحتی نفوذ می کند.

ادغام با دستگاه های قابل حمل و نگهداری

آینده نظارت گلوکز یک دستگاه مستقل نیست، بلکه یک گره در یک شبکه گسترده تر سلامت است.با ردیاب های تناسب اندام پوشیدنی (مانند Apple Watch یا Fitbit) اجازه می دهد تا داده های گلوکز با ضربان قلب، سطح فعالیت و مراحل خواب ارتباط برقرار کنند. افت ناگهانی در گلوکز همراه با افزایش ضربان قلب و حرکت پایین ممکن است هیپوگلیسمی شبانه را نشان دهد، حتی اگر تعداد گلوکز عبور نکرده باشد.

سیستم های CGM قابل ایمپلنت، مانند سنسور Eversense از Senseonics، ادغام بیشتر را انجام می دهند. سنسور در یک روش کوچک تحت پوست قرار می گیرد و تا شش ماه ادامه می یابد.یک فرستنده پوشیدنی در سطح با ایمپلنت ارتباط برقرار می کند و داده ها را به یک برنامه تلفن هوشمند منتقل می کند.این رویکرد باعث کاهش بار جایگزینی سنسور مکرر و دقت طولانی مدت پایدار می شود.

سیستم های بسته و Loop و Pancreas مصنوعی

بیان نهایی تکنولوژی نظارت بر گلوکز سیستم حلقه بسته هیبریدی است که اغلب به عنوان یک پانکراس مصنوعی توصیف می شود.این سیستم ها یک CGM، پمپ انسولین و یک الگوریتم کنترل را ترکیب می کنند که به طور خودکار تحویل انسولین را بر اساس خواندن گلوکز در زمان واقعی تنظیم می کند. کاربر هنوز نیاز به اعلام غذا و ورزش دارد، اما الگوریتم تنظیمات نرخ پایه را کنترل می کند، اصلاح بولوس و حتی کاهش موقت برای جلوگیری از هیپوگلیسمی.

Medtronic MiniMed 780G، Tandem t:slim X2 با Control-IQ و Omnipod 5 سیستم های تجاری موجود هستند که بهبود قابل توجهی در زمان در محدوده و کاهش HbA1c نشان داده اند. تحقیقات در سیستم های حلقه کاملا بسته که نیازی به ورودی کاربر در همه نیست، اگرچه چالش های با جذب غذا، دقت و تغییرات سریع در طول تغییرات سرعت حرکت و متابولیسم باقی مانده است.

نگاهی به Ahead: دهه آینده نظارت بر گلوکز

مسیر تکنولوژی نظارت بر گلوکز به سمت اتوماسیون بیشتر، بار پایین تر و ادغام داده های غنی تر اشاره می کند، اگر آنها به اعتبار بالینی برسند، می توانند دسترسی به افراد مبتلا به پیش دیابت یا کسانی که به سادگی علاقه مند به بهینه سازی سلامت متابولیک هستند، افزایش یابد.در عین حال، مدل های یادگیری ماشین در توصیه های شخصی سازی بر اساس یک پاسخ فردی و منحصر به فرد گلوکز، بیشتر خواهد شد.

استانداردهای متقابل قابلیت استفاده، مانند طرح حلقه Tidepool و API های سنسور Android برای سلامتی، توسعه دهندگان شخص ثالث را قادر می سازد تا برنامه هایی را بسازند که در سراسر سیستم عامل های سخت افزاری مختلف کار می کنند، این اکوسیستم باز می تواند نوآوری را تسریع کند و اثر قفل سیستم های اختصاصی را کاهش دهد.

هیچ یک از این پیشرفت ها نیاز به قضاوت انسان را از بین نمی برد.تکنولوژی داده ها را فراهم می کند؛ افراد و پزشکان هنوز باید آن را تفسیر کنند، بر روی آن عمل کنند و آن را با واقعیت های آشفته زندگی روزمره سازگار کنند.علم پشت نظارت گلوکز به سرعت در حال پیشرفت است، اما هنر مدیریت دیابت به طور عمیقی شخصی باقی می ماند.

برای مطالعه بیشتر در سیستم های حلقه بسته، [[ویرایش] را ببینید، برای یک شیرجه عمیق به دقت سنسور، با استانداردهای مراقبت در دیابت مشورت کنید [FLT3) برای به روز رسانی در تحقیقات غیر تهاجمی، از Diaes تست و نظارت بر صفحه [F5:5] بازدید کنید.