OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) היא יוזמה חדשנית, המונעת על ידי הקהילה, המעצימה אנשים עם סוכרת מסוג 1 כדי לבנות מערכות משלוח אינסולין אוטומטיות משלהם באמצעות חומרה מחוץ ל-H-the-shelf ותוכנות קוד פתוח. בלב OpenAPS הוא קבוצה של אלגוריתמים מתקדמים של תאים מתקדמים (CGM) ומשאבות אינסולין אלה.

הבנה של היפרגליקמיה ו Hypoglycemia: האתגרים היומיים של סוכרת

היפרגליקמיה וה hypoglycemia הם שניים מהסיבוכים הנפוצים והמסוכנים ביותר של ניהול סוכרת. Hyperglycemia מתרחשת כאשר רמות גלוקוז בדם עולה מעל טווח היעד - באופן חד-משמעי מעל 180 מ"ג / dL - בשל אינסולין לא מספיק, צריכת פחמימות מוגזמת, לחץ, מחלה, או גורמים אחרים. Acute כוללים דלקת מפרקים תכופה, צמא ראייה מטושטשת, כאבי ראש, ועייפות.

Hypoglycemia, לעומת זאת, מוגדר על ידי גלוקוז בדם נופל מתחת 70 מ"ג / dL ויכול להיות מסכני חיים אם לא מטופלים במהירות סימפטומים טווח מתון (שאקיה, הזיעה, עצבנות, רעב) חמור (confusion, פרכוסים, אובדן התודעה Nocturnal hypoglycemia הוא מסוכן במיוחד כי האדם עלול להתעורר לטיפול זה על פי האגודה האמריקנית, חמורה סוכרת, 000 תופעות לוואי חמורות על ידי אינסולין עבור סוכרת, 000 תופעות לוואי אינטנסיביות).

האתגר עבור כל אחד עם סוכרת מסוג 1 הוא לשמור על רמות הגלוקוז בטווח צר יחסית (בדרך כלל 70-180 מ"ג / DL) למרות משתנים כל הזמן משתנים: ארוחות, פעילות גופנית, מתח, מחזורים הורמונליים וקליטת אינסולין.טיפול סטנדרטי מסתמכ על מדידות תכופות או נתונים CGM, זריקות יומיות מרובות או משאבה התאמות, והחלטות ידניות כי יש לקחת בחשבון עבור lag בין פעולה אינסולין ותגובה קוגניטיבית זה הוא הרבה יותר מאשר לעתים קרובות יכול להיות מסוגל תמיד להגיב על ידי טיפול זה לא יכול להיות קשה יותר מאשר אלגוריתמים של טיפול זה יכול להיות אלגוריתמים של טיפול זה יכול להיות קשה יותר מאשר אלגוריתמים של טיפול זה יכול להיות אלגוריתמים יותר מאשר אלגוריתמים יותר מאשר אלגוריתמים יותר מאשר לעתים קרובות יותר מאשר אלגוריתמים לעתים קרובות יותר מאשר אלגוריתמים איטי יותר מאשר אלגוריתמים של טיפול יעיל יותר מאשר אלגוריתמים.

התפקיד של אלגורית חיזוי ב OpenAPS

(OpenAPS אינו מוצר יחיד, אלא מערכת של עיצובים וכלי תוכנה - בעיקר גירסאות אלגוריתם האלגוריתם של ה-FLT:0 (oref0FLT:1 ו-FLT:2oref1veFLT 3 אלגוריתמים - שהופכים את CGM, משאבת אינסולין, ומחשב קטן (כגון Raspberry Pi, אדיסון, או Android PhoneAPS) למערכת סגורה של 60-F) לאלגוריתמים של חלבון-D.

הליבה של אלגוריתמים אלה היא מודל מתמטי של איך אינסולין ופחמימות משפיעים על גלוקוז בדם.המודל משלב:

  • (FLT:0) דינמיקה של אינסולין: 1FLT:1 דעך את דעיכת האינסולין המבוססת על סוג האינסולין (למשל, אנלוגיה מהירה), כולל זמן להגיע לשיא ומשך הפעולה.זה בא לידי ביטוי כעקומה המייצגת את האינסולין על לוח (IOB).
  • (FLT:0) קליטת פחמימות: FLT:1ve) הערכה של כמה מהר פחמימות נספגות והעלאת גלוקוז בדם. משתמשים יכולים להיכנס פחמימות, או המערכת יכולה לזהות ארוחות בהתבסס על מגמות CGM.
  • (FLT:0)Glucose-inulin אינטראקציה: גרף 1 (לעתים קרובות נקרא פרמטר:2ISFIRFearFLT 3 או הורמון אינסולין) המתאר כמה יחידה אחת של אינסולין מורידה גלוקוז בדם לאורך זמן, ויחס פחמימות (ICR) המתאר כמה גרם פחמימות מכוסה על ידי יחידה אחת.
  • (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

באמצעות קלטות אלה, האלגוריתם פועל סימולציה קדימה בזמן.זה מארגן את ערך הגלוקוז יהיה בכל רגע מרווח אם לא נעשה פעולה.אם הנתיב המדומה חוצה דלת-הרסה נמוכה (למשל, 80 מ"ג / dL) או ירידה גבוהה (למשל, 200 מ"ג / L), המערכת קובעת התערבות מתאימה.

כיצד Algorithms חיזוי עובד בפועל

אלגוריתמי הקוד הפתוחים המשמשים את OpenAPS התפתחו באמצעות מספר רב של אמירות: ה-FLT:0 (oref0earFLT:1) (מבוססים על מודל אינסולין ליניארי) ו-FLT:2oref1cioFLT 3:0 (אשר מוסיף תכונה הסתגלות בשם FLT:4autosenssFLT: 5).

מרכיב קריטי נוסף הוא אסטיגציית הגלוקוז הצפויה (FLT:0) אלגוריתם משווה את תחזיתו כל הזמן עם קוראי CGM בפועל.אם הגלוקוז הנצפית גבוה באופן עקבי או נמוך יותר מאשר חזו, האלגוריתם מחזר את הפרמטרים המודלים שלו (למשל, התאמת גורם הרגישות לאינסולין או שיעור ספיגה של פחמימות) לשיפור התחזיות עתידיות סגורות זו, משמעה שהמערכת הופכת מדויקת יותר עם משתמש יותר.

OpenAPS גם מיישמת ארכיטקטורה ראשונה בטיחותית.האלגוריתם מחוספס על ידי קבוצה של כללים שמונעים כל פעולה אחת לגרום נזק.לדוגמה, SMB יכול רק להיות מועבר אם הגלוקוז הנוכחי הוא מעל 80 מ"ג / dL ואת הגלוקוז הצפוי יישאר מעל סף מסוים.מקסימום בולוס יחיד וכיסוי אינסולין יומי מוחלט נשמרים.

היתרונות של שימוש ב-Algorithms חיזוי

היתרונות המעשיים של אלגוריתמים חיזוי ב-OpenAPS מתועדים היטב על ידי אלפי משתמשים בקהילות מקוונות כגון קבוצת פייסבוק #OpenAPS, קבוצת לולאה, ופרויקט Tidepool Loop.

  • (FLT:0) ניכוי hypoglycemia:FLT:1 תחזיות בזמן אמת מאפשרות למערכת להשעות אינסולין או להזהיר את המשתמש לפני שגלוקוז לתוך שטח מסוכן.מחקרים של מערכות IoT סגור הראו ירידה של 50-70% בזמן שבילה מתחת 70 מ"ג / dL בהשוואה לטיפול במשאבה מחוסנת חיישן.
  • (FLT:0) שיפור בזמן-טווח: ההרחבה: 1 משתמשים מדווחים באופן עקבי על הוצאות 70–80% מיום 70-180 מ"ג/ד"ל, בהשוואה ל-50-60% עם טיפול קונבנציונלי.
  • (FLT:0)Lower HbA1c:FearLT:1) משתמשים רבים רואים ירידה של 0.5-1.0% ב- A1c מבלי להגדיל את תדירות ההיפוגליקמיה.ההפחתה בגמישות הגלוקוז מועילה במיוחד לסיכון לסיבוכים ארוכי טווח.
  • (FLT:0) ,העומס הקוגניטיבי: FLT:1 כי המערכת משתפת פעולה עם רוב ההחלטות, משתמשים חווים "עייפות חתומה" פחות לעתים קרובות.הם יכולים לישון בלילה ללא התעוררות כדי לבדוק גלוקוז או לטפל בשפל, והם מבלים פחות זמן חישוב של בולוסים.
  • (FLT:0) הקלה פסיכופיזיולוגית: FLT:1ir (הפחד הקבוע של hypoglycemia - במיוחד פרקים לא-קליפאליים או חמורים - מופחת משמעותית.משתמשים רבים מדווחים על איכות השינה, פחות חרדה, וביטחון גדול יותר בפעילויות פיזיות כמו פעילות גופנית.

השפעה על ניהול סוכרת: ראיות ושימוש אמיתי בעולם

ההשפעה של OpenAPS ומערכות IoT סגורות דומות הוערך במספר מחקרים תצפיתיים וסקרי משתמשים. מחקר ידוע 2019 שפורסם בכתב העת FLT:0.0.Diabetes Technology & TherapeuticsFLT:1 ניתח נתונים מ-250 משתמשי OpenAPS ומצא כי המערכת קשורה לירידה של 12% ב-A1c,.8% ל- 5.6%, והפחתה חמורה של כ-8% מ- 70 מ"גליקומים"ג'מין"מדווחים על ידי קבוצה אחרת.

מעבר למדדים הקליניים, היתרונות האיכותיים הם עמוקים.משתמשים מתארים לעתים קרובות את המערכת כנותנים להם "חופשת הריון" ימים שבהם הם שוכחים שיש להם את המחלה.היכולת לאכול ארוחה ללא דאגה מספירת פחמימות מושלמת, או ללכת לרוץ ללא חשש להתרסקות, מייצגת שיפור איכות חיים משמעותי.

עם זאת, חיוני להכיר כי OpenAPS אינו מאושר FDA ודורש נכונות לפתור חומרה, להגדיר תוכנה, ולהבין את האלגוריתמים הבסיסיים. משתמשים חייבים להיות נוח עם משימות טכניות כגון בניית רכיבי המערכת מאפס - כמו מחברים מוכרים, הבזק על מקל רדיו, ועריכה קבצי תצורה JSON.

השוואות עם מערכת סגורה-Loop Hybrid

בשנים האחרונות, כמה מערכות היברידיות מסחריות סגורות קיבלו אישור רגולטורי, כולל 780G מדטרוניק, Tandem Diabetes Care's Control-IQ, ו-Insulet's Omnipod 5.מערכות אלה משתמשות גם באלגוריתמים חיזוייים, אך עם כמה הבדלים בולטים מ-OpenAPS:

  • (FLT:0) Algorithm שקיפות: אלגוריתמים מסחריים 1 (המכונים אלגוריתמים מסחריים) הם קופסאות שחורות קנייניות.משתמשים אינם יכולים לבדוק או לשנות אותם.בניגוד, OpenAPS הוא קוד פתוח לחלוטין, ומאפשר לכל אחד לבקר את הקוד, להציע שינויים או להתאים אישית התנהגויות (למשל מטרות שונות לפעילות גופנית).
  • (FLT:0) ,Adaptancy:FLT:1 OpenAPS תכונות אוטונטיות להתאים פרמטרים מבוסס דינמי על נתונים שנצפו.מערכות מסחריות רבות עדיין מסתמכות על פרופילים קבועים שנקבעו על ידי המשתמש או המרפאה, אם כי כמה גרסאות חדשות יותר יש רכיבים הסתגלות.
  • (FLT:0) גמישות מודעת: OpenAPS יכול לעבוד עם מגוון רחב של CGMs (Dexcom, Medtronic Enlite, Abbott Libre באמצעות כלים נוספים) ומשאבות (מודלים מדטרוניקים ישנים כמו 522/7, 554/7) מערכות מסחריות נעולות למכשירים ספציפיים.
  • (FLT:0Risk פרופיל:FLT:1 מערכות מסחריות לעבור ניסויים קליניים קפדניים ויש להם מנגנונים בטוחים שלא מבוססים על OpenAPS מבוסס על מעקב משתמשים ובדיקת הקהילה.הגישות של ה- DIY יש סיכון טכני גבוה יותר, אבל לעתים קרובות להשיג שליטה הדוקה יותר בגלל הגדרות אלגוריתם אגרסיביות שנחשבות בסיכון גבוה מדי עבור מכשיר שוק המוני.

משתמשים רבים שמתחילים עם OpenAPS עוברים בסופו של דבר למערכת מסחרית כאשר הם הופכים זמינים, אך אחרים מעדיפים את הגמישות והביצועים של חלופה בקוד פתוח.קיום OpenAPS למעשה דחף חברות מסחריות לשפר את האלגוריתמים הצפופים שלהם ולהציע תכונות ממוקדות יותר של משתמשים.

עתידם של אלגורית חיזוי ב-OpenAPS וניהול סוכרת

פיתוח אלגוריתמים חיזויים ב-OpenAPS הוא רחוק מ סטטי.הקהילה עובדת באופן פעיל על מספר חזיתות:

  • (FLT:0) Machine Learning and neuralרשתות:FLT:1 ניסויים מוקדמים משתמשים במודלים למידה עמוקים מאומן על בסיס נתונים גדולים של CGM, אינסולין ואירועים הארוחה כדי לחזות גלוקוז עד שעתיים לפני יותר מדויק מאשר המודלים ה ⁇ סטים הנוכחיים.
  • (FLT:0) מערכות מוכליות-hormone: ibph:1 מיזמים מסוימים מרחיבים את האלגוריתם לשלוט הן אינסולין והן בגרוטגון (הורמון שמעלה גלוקוז בדם) עבור pancreas מלאכותיים דו-רמונליים.
  • (FLT:0) גידול עם עונדים חכמים: irFLT:1 נתונים מצופים חכמים ועוקבים כושר (קצב לב, פעילות, שינה) ניתן להאכיל לתוך המודלים המפחידים כדי לצפות את מסעות הגלוקוז במהלך פעילות גופנית או מתח.
  • (FLT:0) ממשקי משתמש מוגברים: FIRLT:1 פרויקטים כמו AndroidAPS עשו את זה קל יותר עבור לא-מתכנתים כדי להתחיל על ידי אריזה האלגוריתם לתוך אפליקציית סמארטפון.הגבול הבא הוא להפחית את דרישות החומרה עוד יותר, אולי באמצעות עיבוד מבוסס ענן.

גם נופים משפטיים והמשפטיים מתפתחים. בשנת 2021, Tidepool, ארגון ללא מטרות רווח, הגישה את מערכת Tidepool Loop (אלגוריתם קוד פתוח סגור-loop) למינהל המזון והתרופות האמריקני לבירור, אותת נתיב פוטנציאלי לאלגוריתמי קוד פתוח כדי להגיע לשוק המרכזי.אם אושר, הוא יכול לשלב את השקיפות והגמישות של OpenAPS עם אבטחת מכשירים רפואיים מוסדרים.

לעת עתה, OpenAPS נשאר כלי רב עוצמה עבור אלה מוכנים לקחת את המסלול DIY. אלגוריתמים חיזוי שלה ממשיכים להציל חיים ולשפר את התוצאות על ידי מניעת הקיצוניות של היפרגליקמיה ו hypoglycemia. כמו עלייה דיוק האלגוריתם וחומרה הופכת יותר מתואמת, החזון של פאן מלאכותי במחיר סביר, אוטומטי לחלוטין קרוב יותר להפוך לסטנדרט עולמי של טיפול.

מסקנה: עתיד פרואקטיבי לניהול סוכרת

השילוב של אלגוריתמים חיזויים למערכת OpenAPS מייצג שינוי יסודי בטיפול בסוכרת: החל מטיפול תגובתי למניעת יזום.על ידי חיזוי מתמיד של גלוקוז בדם והשגת מיקרו-עדים בזמן אמת, המערכת מפחיתה באופן דרסטי את שכיחותם של גבוה מסוכנים ונמוכים המשתמשים מדווחים על שליטה גליקולרית טובה יותר, פחות מאמץ יומיומי, ותחושה גדולה יותר של אבטחה.

כדי ללמוד עוד על OpenAPS ועל אלגוריתמים החיזוייים שלה, בקר באתר הרשמי של ההרחבה (FLT:0) OpenAPSsscoreFLT:1 עבור תיעוד ומשאבים קהילתיים.מידע קליני על מערכות IoT סגור ניתן למצוא במחקר מפתח שפורסם ב-FLT:2Diabetes Technology & TherapeuticsFLT 3 עבור אלה המעוניינים בפרטים הטכניים של האלגוריתם או 0fLT, ה-R5 פותח הסבר: