Table of Contents

התקן החדש של הטיפול: כיצד משלוח אינסולין אוטומטי מעצב סוג 1 סוכרת ניהול

עבור למעלה מ-1.5 מיליון אמריקאים החיים עם סוכרת מסוג 1 (T1D), העשור האחרון הוגדר על ידי שינוי טכנולוגי יחיד, טרנספורמטיבי: המעבר מניהול ידני ועד לאספקת אינסולין אוטומטית (AID), הידוע בדרך כלל כפנולב מלאכותי לפני מערכות אלה, חולים עם מחזור 24/7 של בדיקות גלוקוז מסטיק, חישובי פחמימות, זריקות אינסולין ידניות או משאבות - בעוד להילחם בפחד מתמיד של גלוקוז אורגניזציה, הם לא משתנים באופן דרמטי של מערכות גלוקוז.

על פי פרויקט הפנקרות המלאכותי (FLT:0)JDRF Artificial Pancreas ProjectFLT:1, מטרת המערכות הללו היא לחקות את לולאת משוב של pancreas בריא.על ידי חישה מתמדת רמות גלוקוז והתאמה אוטומטית של העברת אינסולין, מערכות אלה להפחית באופן משמעותי את נטל ניהול הסוכרת. מאמר זה מספק צלילה טכנית קלינית מפורטת לתוך מרכיבי הליבה של מערכות AID מודרניות, הדור הקוונטי, עדיין זמין, כלומר, בין המשתנים מאובטחים, עדיין, עדיין, כמו גם על פני השטח, כלומר, על פני השטח המשתנים מאובטח, עדיין, על פני השטח, על פני השטח של שיטות בקרה אוטונומיים, עדיין, עדיין, עדיין, על פני השטח, על פני השטח של שיטות בקרה סגורה, על פני השטח, עדיין, עדיין, עדיין, על ידי שימוש עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק, על ידי , על ידי שילוב יעיל, על ידי שילוב יעיל, על פני השטח של שיטות בקרה, על ידי שילוב של שיטות בקרה אוטונומי, על ידי שימוש נרחב, על ידי שימוש באופן משמעותי, על ידי שימוש עמוק עמוק, על ידי שילוב של שיטות בקרה, על ידי שימוש יעיל, על ידי שימוש קבוע, על ידי שימוש עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק עמוק,

בניין הליבה חוסם של Pancreas מלאכותיים

מערכת הלבלב מלאכותי היא מערכת אקולוגית משולבת המורכבת משלושה מרכיבים חיוניים חומרה ותוכנה שמתקשרים בצורה חלקה.הבנת הפונקציה והאבולוציה של כל חלק היא קריטית להעריך כיצד מערכות אלה פועלות.

ניטור גלוקוז רציף (CGM): שכבת החיישנים

(ה-CGM) משמשת כעין המערכת.מודרנית CGMs (rtCGMs) כמו ה- CGMFLT:0Dexcom G7igFLT:1,FLT:2Abbott FreeStyle Libre 3FLT 3:0Dexcom G7Moedtronic Guardian 4FLT:5 מודד רמות גלוקוז titial באמצעות אנזימים של סוכר או אנזימים אלה.

מדד המפתח לביצוע CGM הוא ה-FLT:0 mean Absolute Relative Difference (MARD)FLT:1 (הדור האחרון של חיישנים משיג באופן עקבי MARD מתחת ל-9%, מתקרב לדיוק של מדלוק סוכר בדם של ציפורניים (Dexglyccom G7), לדוגמה, מתגאה באלגוריתם של 8.2% בתכונות ורגע חם 30 דקות ותוצאה חמורה היא בעלת דיוק לא מדויק של סוכרתיתולית.

Insulin Delivery Systems: The Action Layer

משאבת האינסולין פועלת כידי המערכת, ביצוע פקודות שנוצרו על ידי האלגוריתם.יש שני גורמים עיקריים:

  • (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

משאבות מודרניות המשמשות במערכות AID הן "משאבות חכמות" הן מתקשרות באופן דו-צדדי עם המקלט CGM, ומאפשרות למערכת להשעות את העברת האינסולין כאשר גלוקוז נופל (Predictive Low Glucose Suspend) או דפי תיקון אוטומטי כאשר הגלוקוז עולה.

האינטליגנציה האלגורית: המוח

האלגוריתם הוא "לבלבלב מלאכותי" אמיתי, זה לוגיקה התוכנה שמשלבת קלט חיישן עם פלט אינסולין.יש שלוש אסטרטגיות שליטה דומיננטיות בשימוש במערכות מסחריות ומחקריות:

  • (FLT:0) תאוריה זו של שליטה קלאסית מגיבה לההבדל הנוכחי של גלוקוז היעד (הכירורגיה), האזור מתחת לעקום (אינטגרל), ואת שיעור השינוי הגלוקוז (בקרי PID) הם פשוטים ותגובה, אך יכול להיות נוטה לנהוג גלוקוז נמוך מדי ללא בטיחות נאותה.
  • (FLT:0)Model Predictive Control (MPC): ההרחבה 1 (מ"ק): זוהי הגישה הנפוצה ביותר במערכות AID מודרניות. MPC משתמשת במודל מתמטי של פיזיולוגיה של גלוקוז-אין אנושי כדי לחזות רמות גלוקוז עתידיות.זה מייעל את העברת אינסולין על פני אופק זמן מתגלגל (למשל 30-60 דקות), מה שהופך אותו הרבה יותר טוב למנוע hypoglycemia.
  • (FLT:0)Fuzzy Logiceur:FLT:1 גישה זו משתמשת בתכנות המבוססת על כללים המחקה את קבלת ההחלטות האנושית (למשל, "אם גלוקוז הוא גבוה וצומח מהר, ואז להגדיל את הבזל ב-20%"). זה פחות אינטנסיבי מבחינה חישובית ויכול להיות מותאם אישית ביותר.

הסטנדרטים של איגוד הסוכרת האמריקאי של CareFreaLT:1 (כיום ממליצים על כך שמערכות AID יוצעו לכל האנשים עם T1D המסוגלים להשתמש בהם, תוך שימת דגש על האופן שבו הטכנולוגיה הזו הפכה מרכזית.

הספקטרום של מערכות סגורות-לופ: מה היברידית ועד אוטונומית

לא כל מערכות הלבלב מלאכותיות נוצרות שוות ערך.תואר האוטומציה משתנה באופן משמעותי בפלטפורמות הקיימות כיום, ויוצרות ספקטרום של שליטה.

מערכת סגורה-Loop (HCL)

כיום, רוב המערכות המסחריות הגדולות הן קריטיות:0hybrid Close-loopFLT:1; המונח "היברידי" הוא קריטי: המערכת משתפת פעולה עם ה-FLT:2basal אינסולין משלוחFLT 3:3, אך המשתמש חייב עדיין להיות איטי מדי FLT:4announce ארוחות FLT:5 על ידי כניסה לפחמימות ולספק ארוחה ידנית ללא מרשם זה, יהיה מוגבל מדי להורדת גלוקוז.

(FLT:0)Tandem t:slim X2 עם Control-IQ:Felo:Felo: FLT:1 השתמש אלגוריתם MPC מאוניברסיטת וירג'יניה.זה מכוון טווח גלוקוז של 112.5-160 מ"ג / dL. תכונה זו עמידה היא AFLT:2automated LolusFLT 3 כי מגביר את קצב הבבלי של המשתמש ומספק רכב קטן כדי למנוע את hypousicogemia.

(FLT:0) Medtronic MiniMed 780G:03FLT 1 זה נחשב ל-FLT:2 מתקדם היברידית סגורה-Loop (AHCL) מערכת 3.It מכוון טווח גלוקוז נמוך יותר (100-120 מ"ג / DL) ויכול באופן אוטומטי לספק מיקרו-בולוזים כל 5 דקות.

(FLT:0)Omnipod 5:FLT:1 זה הראשון זמין מסחרית מערכת חד פעמית היברידית סגורה ללא צינורות.זה משתמש אלגוריתם הסתגלותי אשר לומד את דרישות האינסולין היומי הכולל של המשתמש.זה משלב ישירות עם Dexcom G6 (וקרוב G7). יתרון מפתח הוא האלגוריתם שוכן על פוד, לא הטלפון, להבטיח ניתוח בלתי סגור.

הדרך ל- Fully Closed-Loop

הגביע הקדוש הוא מערכת סגורה (FLT:0) סגורה היטב (Palaph1) או "דו-it-it- Yourself" שבה המשתמש מבצע אפס קלט עבור ארוחות או פעילות גופנית.המחסום הגדול ביותר הוא התנגשות פיזיולוגית של פעולה אינסולין (15-60 דקות כדי להגיע לאפקט שיא) בהשוואה לקליטת מזון (15-30 דקות).

ה-FLT:0 (ILet Bionic PancreasvesFLT:1) על ידי Beta Bionics הוא הניסיון הקיצוני ביותר לפתור את זה.זה מערכת "carb-blind" משתמשים לא לספור פחמימות; במקום זאת, הם פשוט אומרים את המכשיר אם הארוחה שלהם היא "קטן", "יום", או "לגדול" חטיף או ארוחה.

תוצאות קליניות ואיכות החיים

ההוכחה הקלינית הנתמכת במערכות AID היא חזקה יותר, נקודות הקצה כבר לא רק HbA1c; המוקד עבר ל-FLT:0Time-in-Range (TIR)IR)FLT:1 ו-FLT:2reducing variabilityglycemic varibilphic VaribilveFLT 3:0.

שליטה על מטריקס

  • (FLT:0)Time-in-Range (TIR 70-180 מ"ג / dL): ibph:1 ניסויים קליניים מרובים מראים כי מעבר טיפול משאבה מודבק חיישן או זריקות יומיות מרובות (MDI) למערכת AID מסחרית תוצאות בנקודת עלייה של 10-15 עד 10-15 נקודות ב-TIR זה מתורגם ל-2.5 עד 3.5 שעות נוספות ביום בטווח הגלוקוז האידיאלי.
  • (FLT:0)HbA1c Reductions: ההרחבה של המחקר השוואתי מראה ממוצע של HbA1c הפחתה של 0.5% ל-0.8% בקרב מבוגרים וילדים.ההפחתה הזו נמשכת לאורך שנים של שימוש, המוכיחה את עמידות הטכנולוגיה.
  • (FLT:0) ניכוי היפרגליקמיה:FLT:1 , הזמן מעל טווח (TAR > 180 מ"ג / DL) ו (TAR > 250 מ"ג / dL) מופחת באופן משמעותי, וזה חיוני למניעת סיבוכים מיקרו-וסקולריים לטווח ארוך כמו רטינופתיה וערפילית.

בטיחות ו Hypoglycemia Reduction

הסיבוכים החריף ביותר של T1D הוא hypoglycemia חמורה. AID מערכות היו שינוי משחק בתחום זה.היכולת של האלגוריתם להשעות את העברת האינסולין כאשר רמת גלוקוז נמוכה צפויה (ניהול גלוקוז נמוך במיוחד) כמעט מבטל כמעט לחלוטין את ה-FLT:0nocturnal hypoglycemiaFLT:1 עבור הורים של ילדים עם T1D, זה לעתים קרובות את היתרון הכמעט בלתי צפוי, עם תסמונת המודרנית כמעט ללא פגע, הוא כמעט לחלוטין, הוא כמעט ללא פגע, כמעט לחלוטין, עם תסמונת "ד" המודרנית כמעט לחלוטין,"דליקמיה המודרנית כמעט לחלוטין, הוא כמעט לחלוטין, כמעט לחלוטין, "דליקליקמיהומית" הוא כמעט לחלוטין," הוא כמעט לחלוטין, "ה" הוא כמעט לחלוטין," הוא כמעט ללא פגעה" הוא כמעט לחלוטין," עם ⁇ ד"ד"ד, "הההההההההההה," עם .

השפעה פסיכו-חברתית

(ב) מעבר למספרים, ההשפעה על חיי היומיום היא עמוקה.הסקרים המאומתים מדידת סוכרת והפחד היפוגליקמיה מראים שיפורים משמעותיים סטטיסטית ו קלינית: FLT:0 Better Sleep:FLT:1 המערכת צופה על רמות הגלוקוז בזמן שהמשתמש ישן, צמצום הצורך בבדיקות סמארטפונים.

שמירה על אתגרים וגדרות לאימוץ

למרות היתרונות ברורים, אימוץ נרחב של טכנולוגיית הלבלב מלאכותי עדיין מוגבל על ידי מכשולים משמעותיים.

עלויות ושוויון בריאות

העלות העליונה של מערכת AID (pump + CGM + בקר) יכולה לעלות על 5,000 $ ל 8,000 $, ואספקה מתמשכת (רגישים, מאגרים, מערכות היתוך) עלות כמה מאות דולרים בחודש, בעוד כיסוי ביטוח הוא שיפור, מכשולים משמעותיים להישאר עבור אלה על תוכניות בעלות גבוהה, Medicaid במדינות מסוימות, או מערכות בריאות גלובליות כי הם איטיים לאשר טכנולוגיות חדשות.

משתמש בורקדן ו-Ficash Fatigue

בעוד שמערכות AID להפחית את הנטל, הן אינן מבטלות אותו.משתמשים חייבים עדיין לעגל (כמה מערכות), לשנות את מערכות ההיתוך כל 2-3 ימים, לשנות חיישנים כל 7-14 ימים, סוללות מטען, ובעיות קישוריות לפתרון בעיות.FLT:0:0 עייפות אלמחיל 1 הוא דאגה אמיתית, בעוד אלגוריתמים משתפרים, הם עדיין יכולים לפעול יתר על מנת למנוע נתונים רועשים, מה שמוביל לערות של התקפי גלוקוז באמצע תגובות של תסכולים, ותקלות, עלולות, ותקלות, עלולות, להפרעות בעור, ותקלות.

ימים של פעילות גופנית ומחלה

פעילות גופנית נותרה העקב של השליטה ב- Achilles של ה-Auto-loop. פעילות גופנית מגדילה באופן דרמטי את השימוש בגלוקוז, המחייבת את המערכת להפחית במהירות את אספקת האינסולין.בעוד ש"מצבי הפעלה" או "מטרות פעילות", הם לעתים קרובות פעילים יותר מאשר באופן חיזוי מלא. בדומה, במהלך מחלה (ימי מחלה), רמות גלוקוז יכולות לטבול באופן דרמטי בשל מתח, הדורשות לחץ על גבי מכשולים אגרסיביים כי ייתכן שהשימוש באופן איטי מדי כדי להאט באופן איטי מדי.

מערכות פתוחות ומערכת פתוחה

(המכשירים הטכנולוגיים של סוכרת נסגרו היסטורית וקנייניים. חיישן A Dexcom לא ידבר עם משאבה מדטרוניקה וסגן-היפוך (ה-FLT:0Tidepool LoopFLT 1) בעוד שיוזמה זו דורשת שינוי משמעותי של טיפול רפואי ב-Tidepool, אפליקציה שאינה כוונת רווח, יצרה אפליקציית iOS המאפשרת למשתמשים לבנות מערכת סגורה באופן מלא באמצעות משאבה מתאימה (Ompod) ו-D2, בתנאי שהיא זקוקה לתקני אבטחה אוטומטית, כלומר, CLT2DR.

כיוונים עתידיים: AI, הסתגלות למידה, מערכות Multi-Hormonal

הדור הבא של טכנולוגיית הלבלב המלאכותית יוגדר על ידי התאמה אישית וניתוחים חיזויים.

למידת מכונות והתאמה

אלגוריתמים הנוכחיים משתמשים במודלים מבוססי אוכלוסייה או פרמטרים ספציפיים למשתמש פשוטים (שיעורי תיקון, I:C) אלגוריתמים עתידיים ייהנו מ-FLT:0machine LearningFLT:1 כדי ללמוד דפוסים בודדים לאורך זמן.הם יצפו: (FLT:2Mealtimes) ו- 3.FLTs יכול ללמוד כי משתמש בדרך כלל אוכל ארוחת בוקר ב- 8 AM ולהכין על ידי הגדלת אינסולין:

מערכות Multi-Hormonal Closed-Loop

(הופנה מהדף ⁇ ) המטרה הסופית היא לשכפל באופן מלא את הטבלה הלבנונית הביולוגית האמיתית לא רק לספק אינסולין; היא מספקת גם את פליטת:0glucagonFLT:1 כדי למנוע hypoglycemia ו-FLT:2pramlintideFLT 3 (אנ').

עקבו אחרי a Cure

בעוד תרופה ביולוגית עבור T1D (למשל, תאי המלטה, טיפולים תאי גזע, אימונותרפיה מלאכותית) נשאר המטרה האולטימטיבית, טכנולוגיית AID מתקדמת משמשת גשר קריטי.עבור מיליוני אנשים החיים עם T1D כיום, הלבלב מלאכותי מתקדם מאוד, אוטונומי לחלוטין מייצג תרופה פונקציונלית ודימום; חיים חופשיים מהמתמטיקה האינסופית, המפרקים, והפחדים החמורים של חייהם, לא מאפשרים להתמקד במחלה שלהם.

מסקנה

ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית הלבלב מלאכותי מייצגת את אחד ההישגים המשמעותיים ביותר בהיסטוריה של חדשנות למכשיר רפואי.שילוב של חיישני CGM מדויקים, משאבות חכמות חכמות, ואלגוריתמי MPC / PID מתוחכמת עברו את ניהול T1D מנטל פעיל, ידני לשותפות יעילה, אוטומטית.המידע הוא בלתי מוגבל: מערכות AID משפרות את זמן-in-inRange, נמוך יותר Hb1, hypoc חמורה, ולהפחית את איכות החיים שלהם ולהגדיל באופן דרמטי.

אתגרים הקשורים בעלות, גישה, ניהול פעילות גופנית, ונטל משתמשים נמשכים.עם זאת, המסלול ברור.השדה נע אגרסיבי לעבר מערכות סגורות לחלוטין המופעלות על ידי למידת מכונה, משלוח רב-הורי, ושילוב עמוק עם טכנולוגיה לבישה. עבור רופאים, משלמים וקובעי מדיניות, ההכרח כבר לא לשאול אם מערכות אלה עובדות, אבל איך להבטיח שכל סוג עם סוכרת אחת יכול לגשת לחיים האלה.