مانیتورهای گلوکز مداوم (CGMs) اساساً مدیریت دیابت را تغییر داده اند، که فراتر از چک های اسیک چشم انداز نوسانی پراکنده برای ارائه یک دیدگاه پویا و زمان واقعی نوسانات گلوکز است.این دستگاه ها بینش عملی را ارائه می دهند که کاربران را توانمند می کند - و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی آنها - برای تنظیم انسولین، انتخاب های غذایی و فعالیت فیزیکی با دقت بی سابقه ای که فن آوری پیچیده پشت CGM را درک می کند، نه تنها به طور عمیق تر از آن استفاده می کنند، بلکه به آنها را گسترش می دهد، بلکه مهندسی پیشرفته تر و همچنین پیشرفت های پیشرفته تر و همچنین برجسته تر می دهد.

یک Glucose Monitor مستمر چیست؟

یک مانیتور گلوکز مداوم یک دستگاه پزشکی است که به طور خودکار سطح گلوکز را در مایع بین المللی (سلول های اطراف مایع) هر چند دقیقه، روز و شب، بر خلاف متر گلوکز سنتی خون که نیاز به کاهش خون از یک کیستگی دارد، CGMs استفاده از یک سنسور کوچک و انعطاف پذیر که فقط در زیر پوست قرار دارد - به طور معمول در شکم یا پشت بازوی اندازه گیری مداوم و پردازش های گیرنده، نه تنها به طور فعال، به عنوان یک دستگاه های هوشمند، بلکه اجازه می دهد تا یک دستگاه های هوشمند، به عنوان یک دستگاه های پردازش دقیق و یا انتقال داده های هوشمند، به عنوان یک دستگاه های پردازش، به عنوان یک دستگاه های پردازش، به طور فعال، به عنوان یک دستگاه های پردازش، به جای انتقال داده های هوشمند، به جای انتقال داده های هوشمند، به جای انتقال، به جای اینکه به طور فعال، به طور معمول، به طور فعال، به جای انتقال دهد.

اولین CGM توسط FDA در سال 1999 تصویب شد، اما دستگاه های اولیه بزرگ، نیاز به کالیبراسیون مکرر، و عمدتا توسط متخصصان بهداشت و درمان استفاده شد. امروز CGMs مصرف کننده پسند، اغلب کارخانه- کالیبره شده، و به طور فزاینده ای یکپارچه در سیستم های تحویل انسولین خودکار تولید کنندگان عمده شامل Dexcom (G6 و G7)، ابوت (FreeStyleb)، سری Lionic و MedGuardian).

اجزای کلیدی سیستم CGM

CGM مدرن شامل سه جزء اصلی سخت افزار است که هر کدام نقش مهمی در ترجمه سیگنال شیمیایی به داده های معنی دار ایفا می کنند:

  • سنسور قلب سیستم است.این شامل یک رشته کوچک و انعطاف پذیر (معمولا حدود 0.4 میلی متر عرض) پوشیده با گلوکز بنزیداز، آنزیمی است که به طور خاص با گلوکز واکنش می دهد. این رشته به بافت زیر برش توسط یک فعال کننده الکتروشیمیایی وارد می شود، هنگامی که واکنش بین آنزیمی را تولید می کند، که به طور خاص با مقدار کمی از آن مقدار زیادی از فیبرهای مایع، به طور دقیق، به مقدار کمی از آن واکنش می دهد.
  • فرستنده یک ماژول کوچک، قابل استفاده یا قابل استفاده است که به مسکن سنسور در پوست متصل می شود، سیگنال خام را از سنسور پردازش می کند، آن را تقویت می کند و آن را به خواندن گلوکز دیجیتال تبدیل می کند. فرستنده سپس به طور بی سیم این خواندن را به یک دستگاه نمایش جفت شده با استفاده از دستگاه بلوتوث کوتاه مدت ارسال می کند (معمولاً برای برخی از پروتکل های انرژی کم است).
  • دستگاه پخش: این رابط کاربری است - یک برنامه تلفن هوشمند (به عنوان مثال، Dexcom G6، LibreLink)، یک برنامه ساعت هوشمند، یا یک گیرنده دستی اختصاصی، دستگاه نمایش داده ها را دریافت می کند، الگوریتم کالیبراسیون را اعمال می کند و قند خواندن، روند خواندن (نشان دادن و سرعت تغییر، و همچنین با سیستم های اتصال به اشتراک گذاری داده ها و همچنین ارائه می دهد.

مکانیسم وارد: اکثر سنسورهای CGM مدرن در یک نرم افزار خودکار بارگذاری می شوند. کاربر یک دکمه فشار می دهد و یک سوزن بهار به سرعت رشته ها را وارد می کند و سپس عقب می رود و سنسور را در محل قرار می دهد.

چگونه CGMs اندازه گیری گلوئس: علم الکتروشیمیایی

تکنولوژی زیر ساخت سنسور CGM در الکتروشیمی ریشه دارد، به طور خاص، بیشتر CGM ها از یک سنسور زیستی گلوکز (FLT:0) استفاده می کنند.[۱۰] FLT:1.

  1. واکنش های آنزیمی: نوک سنسور با گلوکز اکسیداز (GOx) در یک ماتریس پلیمری پوشانده شده است، هنگامی که گلوکز از مایع بین المللی به سنسور پخش می شود، GOxly از اکسیداسیون گلوکز به گلوکونولاکتون، تولید هیدروژن (H[F[۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲][۲
  2. [FLT: [FLT: [FLT: سپس در یک الکترود فلزی نجیب (معمولا پلاتین) در پتانسیل ثابت نگه داشته شده (در حدود 0.6 -0.7 V) این الکترون های اکسیداسیون، تولید غلظت الکتریکی فعلی به طور مستقیم (شکل مستقیم) است.
  3. پردازش قانونی: فرستنده اندازه گیری این جریان هر 1 تا 5 دقیقه، یک عامل کالیبراسیون (یا از مرجع طبقه بندی کارخانه یا انگشت نگاری کاربر)، و تولید یک مقدار گلوکز در mg / dL یا mmol / L.

Early CGMs نیاز به کاربران برای انجام چک گلوکز خون چند بار در روز برای کالیبره کردن سنسور، زیرا رابطه بین گلوکز مایع بین المللی و تغییرات گلوکز خون در طول زمان و متفاوت بین افراد است.

انتقال داده ها و اتصال

پیوند بی سیم فرستنده یک عنصر حیاتی از تجربه کاربر است.اکثر CGM ها از Bluetooth Low Energy (BLE) استفاده می کنند برای ارتباط با یک گوشی هوشمند همراه یا ساعت هوشمند، مصرف انرژی کم را ارائه می دهد، و اجازه می دهد فرستنده برای هفته ها در یک باتری کوچک سکه، و محدوده ای از حدود 10 تا 20 متر کافی برای اکثر فعالیت های روزانه اجرا کند.

اشتراک گذاری داده وamp؛ ادغام ابر: بسیاری از برنامه های CGM داده های گلوکز را به یک سرور ابر آپلود می کنند، نظارت از راه دور توسط اعضای خانواده، مراقبان یا ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی را پیش بینی می کنند، به ویژه گزارش های اتصال ابرLT:2Clarity [LT:3] و پلت فرم هیدره (FLT4: تجزیه و تحلیل های تغذیه سالمندان برای کودکان قابل تنظیم است.

تعامل: یک روند در حال ظهور ادغام داده های CGM با دیگر پوشیدنی ها (به عنوان مثال Fitbit، Apple Watch) و سوابق سلامت الکترونیکی است. FDA استانداردهای همکاری را ترویج کرده است و دستگاه هایی مانند Dexcom G7 اکنون می توانند داده ها را به طور مستقیم به واسطه اپل بدون یک اکوسیستم بدون اجازه می دهند تا در طول مصرف کننده های بدون استفاده از گلوکز یا هشدار های صوتی خود، انتقال دهند.

الگوریتم ها و هشدارها: هوش پشت داده ها

خواندن گلوکز خام به تنهایی مفید است، اما قدرت واقعی CGM ها در پردازش الگوریتمی آن داده ها قرار دارد.سیستم های CGM مدرن چندین لایه هوش را شامل می شوند:

  • اکثر CGMها یک فلش روند را نشان می دهند که نشان دهنده جهت و سرعت تغییر گلوکز است.به عنوان مثال، یک فلش به بالا ممکن است نشان دهنده افزایش آهسته (~1 -2 mg / dL /min) باشد، در حالی که یک فلش دو به بالا نشان می دهد یک افزایش سریع (2 / d / dL) این پیش بینی می کند که کاربران از عبور از آستانه، این تغییرات کوتاه است.
  • [FLT: 1] کاربران می توانند زنگ های قابل تنظیم را برای بالا (هیپرگلیسمی) و سطح گلوکز پایین (هیپوگلیسمی) تنظیم کنند.
  • هشدارهای پیش بینی: الگوریتم های پیشرفته، مانند هشدار فوری Dexcom (G6) یا SmartGuard Medtronic، استفاده از داده های روند و مدل های ریاضی برای پیش بینی سطح گلوکز 10 تا 30 دقیقه به آینده.اگر سطح پیش بینی شده از یک هیپوگلیسمی عبور کند، سیستم هشدار دهنده هشدار فعال این هشدار داده است.
  • یادگیری ماشینی وamp؛ شخصی سازی: برخی از نسل بعدی CGMs شروع به ترکیب مدل های یادگیری ماشین است که سازگار با الگوهای فردی است.این مدل ها می توانند یاد بگیرند که چگونه یک گلوکز کاربر به وعده های غذایی خاص، ورزش یا دوزهای انسولین پاسخ می دهد، و سپس توصیه های شخصی سازی شده ارائه می دهد - به عنوان مثال، پیشنهاد می دهد که یک تنظیم موقت بر روی یک انسولین به طور کامل بسته است.

مزایای نظارت مداوم Glucose

مزایای بالینی و کیفیت زندگی CGMs به خوبی مستند شده است.

  • ] بهبود کنترل گلیکمی: مطالعات به طور مداوم نشان می دهد که کاربران CGM کاهش HbA1c (نشانه ای از گلوکز متوسط بیش از 3 ماه) و افزایش در زمان-در محدوده (TIR، معمولا 70-180 میلی گرم / dL) را تجربه می کنند.
  • فرضیه ی افت یافته: هشدارهای زمان واقعی و الگوریتم های پیش بینی کمک می کند تا از قسمت های هیپوگلیسمی شدید جلوگیری شود که منبع اصلی بیماری هستند. استفاده از CGM با کاهش 50 تا 70 درصد در ویزیت های اضطراری مرتبط با هیپوگلیسمی مرتبط است.
  • اسپکتیک های انگشت پاسخ: کالیبر کارخانه CGMs حذف نیاز به تست روتین انگشت نگاری حتی سیستم های غیر کالیبره به طور چشمگیری کاهش فرکانس است، این یک راحتی عمده، به ویژه برای کودکان و کسانی که با سوزن فوبیا.
  • بینش سبک زندگی: CGMs داده های دانه ای را ارائه می دهد که نشان می دهد که چگونه وعده های غذایی خاص، ورزش، استرس و خواب بر گلوکز تأثیر می گذارد. کاربران می توانند الگوهای را شناسایی کرده و تنظیمات هدفمند را انجام دهند - به عنوان مثال، انتخاب یک اسنک کمگلیسمی قبل از تمرین یا تنظیم زمان انسولین.
  • اشتراک گذاری داده وamp؛ صلح ذهن: برای والدین و شرکای، نظارت از راه دور از طریق برنامه های تلفن هوشمند اضطراب را کاهش می دهد و مداخله به موقع را نیز می تواند در طول ساعات مدرسه یا شب نظارت کند.

چالش ها و ملاحظات

علی رغم پتانسیل تحول آفرینی، CGM ها بدون محدودیت نیستند و درک این چالش ها برای انتظارات واقعی و ادامه نوآوری ضروری است:

  • سنسورهای CGM اندازه گیری گلوکز در مایع interstitial، که در طول تغییرات سریع گلیسمیک، پس از یک وعده غذایی، در طول ورزش، و یا در پاسخ به انسولین، تاخیر می تواند باعث اختلاف در مقایسه با متر های انگشتی پیشرفته، سنسورهای علاوه بر این می تواند دقت در مورد زمان به دلیل کاهش مقدار مطلق (هنوز نیاز به الکترود مطلق دارد).
  • پوشش بیمه و بیمه: سیستم های CGM می توانند صدها دلار در ماه بدون بیمه هزینه کنند، اگرچه Medicare و بسیاری از بیمه گران خصوصی در حال حاضر CGM را برای بیماران در درمان شدید انسولین (یا با هیپوگلیسمی مکرر)، پوشش برای کسانی که مبتلا به دیابت نوع 2 هستند هنوز در بسیاری از مناطق محدود است.
  • تحریک و سنسور Wear: چسب و سنسور رشته می تواند باعث تماس درماتیت، اشک پوست یا عفونت های موضعی شود. چسب های هیپوتروژنیک و بیش از حد راحت تر شده اند، اما برخی از کاربران هنوز هم طول عمر سنسور را از 7 تا 14 روز، نیاز به جایگزینی مکرر، که می تواند ناخوشایند باشد.
  • Overload داده ها: داشتن یک جریان مداوم از داده های گلوکز می تواند منجر به " خستگی سلاح" یا افزایش اضطراب در برخی از کاربران دائمی هشدار، به ویژه شب، ممکن است خواب را مختل کند تنظیمات قابل توجه و " مزاحم" حالت کمک، اما بار روانی نباید دست کم گرفته شود.
  • جبران و تداخل پذیری هادلس: یکپارچه سازی داده های CGM با پمپ های انسولین، سیستم های تحویل خودکار و سوابق بهداشت الکترونیکی نیاز به تصویب دقیق قانونی و استاندارد سازی دارد، و به روز رسانی به الگوریتم ها یا سیستم عامل ممکن است نیاز به ترخیص بیشتر، کاهش نوآوری.

آینده تکنولوژی CGM

سرعت نوآوری در توسعه CGM با پیشرفت در علم مواد، میکروالکترونیک و هوش مصنوعی سرعت می یابد.

سنسور های غیر تهاجمی و کم کم کم تهاجمی

تحقیقات در مورد سنسورهایی که به پوست نفوذ نمی کنند، فن آوری های تحت تحقیقات شامل طیفوسکوپی (Raman، Near-i مادون قرمز)، یونتوفوفریس معکوس، و سنسور های زیستی در لنزهای تماسی یا پچ های عرق است، در حالی که هیچ CGM غیر تهاجمی به دقت و قابلیت اطمینان برای استفاده بالینی دست یافته است، با این حال، شرکت هایی مانند Rockley فوتونیک و آزمایشگاه های شناخته شده با پیشرفت نوری و سنسور های کوچک (کاهش) از یک سنسور رندر، ارائه می کنند.

سنسور های چند منظوره

آینده CGMs ممکن است نه تنها گلوکز بلکه کتون ها، لکات یا الکل را به طور همزمان اندازه گیری کند.The Abbott Libre Sense Sports biosensor (برای ورزشکاران) در حال حاضر گلوکز را برای عملکرد اندازه گیری می کند و سیستم های چند منظوره می توانند به مدیریت کتون دیابتی یا بهینه سازی آموزش ورزشی کمک کنند.

AI-Driven پیش بینی Analytics

مدل های یادگیری ماشین که داده های CGM را با ورودی های دیگر ادغام می کنند – مانند داده های پمپ انسولین، ورود غذا، ردیاب های فعالیت و حتی مانیتور ضربان قلب مداوم – می توانند پیش بینی های بسیار شخصی سازی شده را تولید کنند، به عنوان مثال، یک سیستم ممکن است یاد بگیرد که یک کاربر بدون قند و یا یک وعده غذایی با چربی بالا، تنها اگر بدون انسولین مصرف شده باشد، این الگوریتم ها می توانند در نهایت به طور کامل انسولین (سیستم های انتقال بدون فیبرونیک) را به عنوان سیستم های صوتی و یا شبیه به عنوان سیستم های پردازش اطلاعات کنترل TIPI الکسا) و T.

سنسور های کوچک تر، هوشمند تر، طولانی تر

تولید کنندگان در حال تلاش برای گسترش زندگی سنسور فراتر از 14 روز بدون دقت قربانی کردن هستند.Dxcom G7 و ابوت FreeStyle Libre 3 در حال حاضر رد پای سنسور را در مورد اندازه یک پنی کاهش داده اند. سنسورهای آینده ممکن است از پلیمر های پیشرفته برای کاهش بیوخش و ترکیب بر روی میکروپررهای سنسور که فیلتر سیگنال اولیه را انجام می دهند، حتی مصرف برق و فرستنده های کوچکتر را قادر می کنند.

نتیجه گیری

مانیتورهای گلوکز مداوم از ابزارهای بالینی طاقچه به دستگاه های ضروری برای میلیون ها نفر از افراد مبتلا به دیابت تکامل یافته اند، پشت صفحه نمایش یک ترکیب پیچیده از الکتروشیمیاتیک، اتصال بی سیم و الگوریتم های هوشمند است که با هم یک تصویر نزدیک به زمان واقعی از پویایی گلوکز را فراهم می کند، در حالی که چالش هایی مانند هزینه، دقت، و بار کاربر باقی مانده است، مسیر نقاط فناوری CGM به طور موثر قادر به شناسایی دقیق تر، و درک دقیق تر از سنسورهای چند منظوره است.