आपातकालीन स्थितियों में मधुमेह के प्रबंधन के लिए कृत्रिम पैन्क्रिया प्रौद्योगिकी

यह अवधारणा पहले 1970 के दशक में रेखांकित की गई थी, लेकिन व्यावहारिक कार्यान्वयन केवल 2010 के दशक में सीजीएम सटीकता और एल्गोरिदम कंप्यूटिंग शक्ति में सुधार के कारण व्यवहार्य हो गया। अमेरिका के खाद्य और औषधि प्रशासन (एफडीए) ने अब 2 साल और उससे अधिक उम्र के टाइप 1 मधुमेह वाले लोगों के लिए कई हाइब्रिड बंद लूप सिस्टम को मंजूरी दे दी है। इन प्रणालियों को कभी-कभी "सेमी-ऑटोनॉमस पैनक्रिया" कहा जाता है क्योंकि उन्हें अभी भी भोजन और व्यायाम के लिए उपयोगकर्ता इनपुट की आवश्यकता होती है, लेकिन वे रात भर और भोजन के बीच स्थिर ग्लूकोज स्तर रखने के लिए बेसल इंसुलिन डिलीवरी को स्वचालित रूप से समायोजित करते हैं।

सिस्टम के मुख्य घटक

• ]Continuous ग्लूकोज मॉनिटर (CGM): त्वचा के नीचे डाला गया एक छोटा सेंसर हर 1-5 मिनट में अंतर-स्थाई ग्लूकोज़ को मापता है। आधुनिक CGM जैसे Dexcom G6/G7 और Abbott FreeStyle Libre 3, 8-10% venous रक्त ग्लूकोज के भीतर सटीकता प्रदान करते हैं और किसी भी उंगली की कैलिब्रेशन की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ नए मॉडल स्टैंड-अलोन आपातकालीन निगरानी उपकरणों के रूप में भी काम कर सकते हैं, सीधे एक स्मार्टफोन या देखभाल करने वाले को चेतावनी भेज सकते हैं।
• Insulin पम्प: एक पहनने योग्य उपकरण जो एक छोटे से cannula के माध्यम से तेजी से अभिनय इंसुलिन को संक्रमित करता है। Tandem t:slim X2 या Omnipod 5 जैसे पंपों को एल्गोरिथ्म द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है और कुछ मॉडलों में सीजीएम से प्रत्यक्ष आदेश प्राप्त किया जा सकता है। पंप की डिलीवरी सटीक आपातकालीन स्थिति के दौरान महत्वपूर्ण है क्योंकि शरीर तनाव के नीचे होने पर भी छोटी खुराक की त्रुटियों को बाहर किया जा सकता है।
• ]कंट्रोल Algorithm: प्रणाली के सॉफ्टवेयर मस्तिष्क को CGM डेटा प्राप्त होता है और यह तय करने के लिए पूर्वानुमान मॉडल लागू करता है कि कितने बेसल इंसुलिन को वितरित करने के लिए, जब सुरक्षा के लिए वितरण को निलंबित करने के लिए, और उन्नत प्रणालियों में, जब सुधार स्वचालित रूप से boluses वितरित करने के लिए। एल्गोरिथ्म्स आनुपातिक-एकल-ड्युटिवेटिव (PID) नियंत्रण, मॉडल भविष्यवाणियों का नियंत्रण (MPC), या फजी लॉजिक का उपयोग करते हैं। प्रत्येक दृष्टिकोण में प्रतिक्रियात्मकता बनाम स्थिरता में व्यापार-बंद होता है, जो तीव्र बीमारी में तीव्र ग्लूकोज उतार-घटन के दौरान विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है।
• ]]वैकल्पिक दोहरी हार्मोन घटक: कुछ प्रयोगात्मक प्रणाली एक ग्लुकेगोन पंप जोड़ती है। ग्लोकैगन तेजी से रक्त ग्लूकोज बढ़ाते हैं, जिससे सिस्टम को इंसुलिन ओवरडोज या अप्रत्याशित हाइपोग्लाइसीमिया का मुकाबला करने की अनुमति मिलती है। हालांकि अभी तक अमेरिका में व्यावसायिक नहीं किया गया है, जबकि दोहरे हार्मोन प्रोटोटाइप ने नैदानिक परीक्षणों में बेहतर हाइपोग्लाइसीमिया की रोकथाम दिखाई है, विशेष रूप से व्यायाम और उपवास के दौरान -दो राज्यों में अक्सर आपातकालीन सेटिंग्स में सामना किया जाता है।

आपातकालीन स्थितियों की मांग स्वचालित नियंत्रण

आपातकालीन स्थितियों के दौरान - जहां एक गंभीर हाइपोग्लाइसेमिया घटना, मधुमेह केटोएसिडोसिस (DKA), उल्टी के साथ अचानक बीमारी, संवेदना के तहत एक प्राकृतिक आपदा, या सर्जरी - शरीर की ग्लूकोज गतिशीलता अप्रत्याशित रूप से बदल सकती है। तनाव हार्मोन जैसे कोर्टिसोल और एड्रेनालाईन इंसुलिन प्रतिरोध में वृद्धि, जिससे अतिग्लिसेमिया, जबकि भोजन का सेवन कम हो जाता है, गैस्ट्रिक खाली होने में देरी होती है, या दवा की बातचीत ग्लूकोज को खतरनाक रूप से कम कर सकती है। इन परिदृश्यों में, मैनुअल प्रबंधन शरीर की जरूरतों के पीछे अंतराल की ओर जाता है, जिससे जोखिम बढ़ जाता है।

गंभीर हाइपोग्लाइसेमिया और हाइपोग्लाइसेमिया अनजाने में अनजानता

हाइपोग्लाइसेमिया अनजानेपन, एक शर्त जिसमें कोई व्यक्ति अब कम रक्त शर्करा के प्रारंभिक चेतावनी संकेत महसूस नहीं करता है, लंबे समय तक चलने वाले टाइप 1 मधुमेह वाले लोगों के लगभग 20-30% को प्रभावित करता है। लक्षणों के खतरनाक होने से पहले ग्लूकोज सेकंड में एक कृत्रिम अग्न्याशय तेजी से नीचे की प्रवृत्ति का पता लगा सकता है। एल्गोरिदम ] वास्तव में इंसुलिन वितरण को कम करता है या निलंबित करता है और, दोहरी हार्मोन सिस्टम में, गंभीर घटना को रोकने के लिए ग्लूकागन की सूक्ष्म खुराक का प्रशासन करता है। यह स्वचालित प्रतिक्रिया व्यक्ति को जागरूक रखती है और आपातकालीन पैरागॉन इंजेक्शन की आवश्यकता से बच सकती है।

मधुमेह केटोएसिडोसिस (DKA) और हाइपरग्लाइसेमिक संकट

बीमारी, पंप विफलता, या मिस्ड इंजेक्शन अक्सर डीकेए को जन्म देते हैं, जो किटोन के साथ संयुक्त उच्च ग्लूकोज की जीवन-धमकी स्थिति है। एक कृत्रिम अग्न्याशय ग्लूकोज वृद्धि के रूप में इंसुलिन को लगातार समायोजित करके कैस्केड को रोकने में मदद कर सकता है, जो हाइपरग्लिसमिक रेंज में बिताए गए समय को कम करता है। कुछ एल्गोरिदम भी इंसुलिन वितरण की तात्कालिकता बढ़ाने के लिए केटोन प्रवृत्ति सिमुलेशन को एकीकृत करते हैं। Diabetes Care] में प्रकाशित एक अध्ययन में, कृत्रिम अग्न्याशय का उपयोग मानक पंपों की तुलना में लगभग 60% तक केटोसिस की घटनाओं को कम कर दिया गया है।

सर्जरी और एनेस्थेसिया के दौरान उपयोग करें

पेरिओपरेटिव ग्लाइसेमिक नियंत्रण लंबे समय से एक चुनौती रही है, जिसमें हाइपो- और हाइपरग्लिसेमिया दोनों बढ़ती जटिलताओं से जुड़े हुए हैं - घाव संक्रमण, लंबे समय तक अस्पताल में रहने और यहां तक कि मृत्यु दर भी। सर्जरी के दौरान कृत्रिम अग्न्याशय का उपयोग करने से इंट्राऑपरेटिव फिंगरस्टिक चेक की आवश्यकता के बिना निरंतर अनुकूल इंसुलिन डिलीवरी की अनुमति मिलती है। अकादमिक चिकित्सा केंद्रों में पायलट अध्ययनों से पता चला है कि बंद लूप इंसुलिन डिलीवरी लक्ष्य सीमा (70-180 मिलीग्राम / डीएल) के भीतर ग्लूकोज को बनाए रखा गया है, जो कि लगभग 50% तक समर्पित प्रोटोकॉल के साथ है। (PubMed संदर्भित) कुछ हार्मोन तकनीक विशेष रूप से पिछले कुछ मधुमेह के स्तर पर आधारित प्रक्रियाओं को उजागर करती है।

प्राकृतिक आपदाओं और बाधित देखभाल

जब तूफान, वाइल्डफायर, या अन्य आपातकालीन स्थितियों ने फार्मेसियों, बिजली और साफ पानी तक पहुंच को काट दिया, तो इंसुलिन-निर्भर व्यक्ति तत्काल संकट का सामना करते हैं। एक कृत्रिम अग्न्याशय एक बफर प्रदान कर सकता है: इसका स्वचालित नियंत्रण किसी व्यक्ति पर संज्ञानात्मक बोझ को कम कर देता है जो तनावग्रस्त, निर्जलित और संभवतः घायल हो गया है। इसके अलावा, कुछ एल्गोरिदम खुले-ढे पंपों की तुलना में मिस्ड खुराक या सेंसर को छोड़ सकते हैं। आपातकालीन योजनाकारों को अब उनके आपदा तैयारी दिशानिर्देशों में एआईडी सिस्टम शामिल किया गया है, यह ध्यान देते हुए कि बंद लूप थेरेपी पर मरीजों को बैकअप आपूर्ति (सीजीएम सेंसर, पंप बैटरी और मैनुअल इंसुलिन सिरिंजों) को सुरक्षित रखने की स्थिति में रखने की आवश्यकता है।

वर्तमान वाणिज्यिक प्रणाली और उनकी आपातकालीन क्षमता

कई कृत्रिम अग्न्याशय प्रणालियों को एफडीए अनुमोदन प्राप्त हुआ है और अमेरिका में उपलब्ध हैं। प्रत्येक में आपातकालीन प्रबंधन के लिए प्रासंगिक अद्वितीय शक्तियां हैं:

• Medtronic MiniMed 780G:] 780G स्मार्टगार्ड प्रौद्योगिकी को ऑटो-कोरेक्शन बोलस सुविधा प्रदान करता है। आपातकालीन स्थितियों में यह स्वचालित रूप से प्रत्येक 5 मिनट में सुधार की 2.0 इकाइयों को वितरित कर सकता है जब ग्लूकोज 120 मिलीग्राम / डीएल से अधिक हो जाता है। सिस्टम 70 मिलीग्राम / डीएल से नीचे डिलीवरी करता है और इसे पूर्वानुमानित कम सीमा से पहले निलंबित करने के लिए सेट किया जा सकता है। इसका सेंसर, गार्जियन 4 को उंगलियों के अंशांकन की आवश्यकता नहीं होती है - परीक्षण स्ट्रिप्स अनुपलब्ध होने पर एक महत्वपूर्ण लाभ।
• ]Tandem मधुमेह देखभाल नियंत्रण-IQ: इस एल्गोरिथ्म, टी:स्लिम X2 पंप और Dexcom G6 CGM के साथ एकीकृत, भविष्य की कम ग्लूकोज निलंबित और स्वचालित बोलस का उपयोग करता है। व्यायाम या बीमारी के दौरान, उपयोगकर्ता हाइपोग्लाइसीमिया जोखिम को कम करने के लिए अस्थायी लक्ष्य (जैसे 140-160 मिलीग्राम / डीएल) सेट कर सकते हैं। डीसीएलपी 3 परीक्षण से नैदानिक डेटा से पता चला है कि नियंत्रण-IQ उपयोगकर्ताओं ने 70 मिलीग्राम / डीएल के नीचे 42% कम समय का अनुभव किया। प्रणाली में एक नींद गतिविधि मोड भी शामिल है जो रात भर में मरीजों को कसता है।
• Insulet Omnipod 5: पहला ट्यूबललेस बंद लूप सिस्टम। इसका एल्गोरिदम हर 5 मिनट में बेसल दरों को समायोजित करता है और उच्च ग्लूकोज को सही कर सकता है। तथ्य यह है कि पंप पॉड-आकार का है और वाटरप्रूफ यह आपातकालीन सेटिंग्स में फायदेमंद बनाता है जहां रोगी नम स्थितियों में हो सकते हैं या जल्दी से आगे बढ़ने की जरूरत है। ट्यूबिंग की अनुपस्थिति शारीरिक आघात या निकासी के दौरान विघटन के जोखिम को भी कम करती है।

हालांकि इन प्रणालियों में एक प्रमुख प्रगति है, वर्तमान में कोई भी ग्लुकागोन शामिल नहीं है और उनका प्रदर्शन सेंसर सटीकता पर निर्भर करता है। अत्यधिक शारीरिक तनाव के दौरान, जैसे कि सेप्टिक संक्रमण, सेंसर त्रुटि निर्जलीकरण या तीव्र तरल बदलाव के कारण बढ़ सकती है। उपयोगकर्ताओं को सलाह दी जाती है कि जब लक्षण असंतुष्ट लगते हैं तो रक्त ग्लूकोज मीटर के साथ सेंसर रीडिंग की पुष्टि की जा सकती है। आपातकालीन चिकित्सा कर्मियों को यह पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया जाना चाहिए कि एआईडी थेरेपी पर एक मरीज पारंपरिक इंसुलिन रेजिमेंट पर अलग ग्लूकोज डायनेमिक्स हो सकता है।

वहनीयता और अभिगम, जो कि आपातकालीन स्थितियों में बाधा के रूप में है

बीमा कवरेज, आउट-ऑफ-पॉकेट लागत और वितरण रसद महत्वपूर्ण बाधाएं बनी हुई हैं। एक पूर्ण कृत्रिम अग्न्याशय सेटअप-पंप, सीजीएम और प्रतिस्थापन आपूर्ति की लागत- बीमा के बिना प्रति वर्ष $5,000 से अधिक हो सकती है। बीमाकृत व्यक्तियों या संकट में रहने वालों के लिए, इस तकनीक तक पहुंच व्यावहारिक रूप से अभूतपूर्व है। जेडीआरएफ और अमेरिकी मधुमेह एसोसिएशन (एडीए) जैसे रोगी वकालत समूह विस्तारित मेडिकेड कवरेज और बंद लूप सिस्टम के आपदा भंडार के लिए लॉबिंग कर रहे हैं, लेकिन नैदानिक सबूतों के पीछे नीतियों की lag। आपातकालीन विभाग और आपदा राहत टीम शायद ही कभी एआईडी सिस्टम को स्टॉक करती है, जो पुराने, कम प्रभावी तरीके पर भरोसा करने के लिए मरीजों को छोड़ती है।

भविष्य निर्देश: संकट में टोवर्ड सच स्वायत्तता

दोहरी हार्मोन और बहु हार्मोन सिस्टम

ग्लुकोगन डिलीवरी को जोड़ना और संभावित रूप से, Pramlintide (गैसट्रिक खाली करने और पोस्ट-मील स्पाइक को कम करने के लिए) कृत्रिम अग्न्याशय को अधिक पूर्ण चयापचय नियामक में बदल देगा। बीटा Bionics iLet Bionic Pancreas, जो इंसुलिन-केवल मोड के लिए एफडीए मंजूरी प्राप्त की, एक दोहरी हार्मोन संस्करण का पीछा कर रहा है। हाल के एक यादृच्छिक नियंत्रित परीक्षण में, iLet दोहरे हार्मोन प्रणाली ने इंसुलिन-केवल की तुलना में 70% तक व्यायाम के दौरान हाइपोग्लाइसेमिया को कम कर दिया। यह क्षमता आपातकालीन स्थितियों के दौरान अमूल्य होगी जब मौखिक कार्बोहाइड्रेट सेवन असंभव हो सकता है-उदाहरण के लिए, एक रोगी के लिए आघात या रोगी के लिए भी हो सकता है।

AI-वर्धित भविष्यवाणी एल्गोरिथ्म

मशीन लर्निंग मॉडल ऐतिहासिक डेटा-मील पैटर्न, गतिविधि के स्तर, बीमार दिनों का विश्लेषण कर सकते हैं - पहले से ही ग्लाइसेमिक एक्स्यूरेशन को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, पिछले शल्य रोगियों पर प्रशिक्षित एक एल्गोरिदम आगामी ऑपरेशन के दौरान इंसुलिन प्रतिरोध पैटर्न की जांच कर सकता है और स्वचालित रूप से प्रक्रिया से पहले सेटिंग्स घंटों को समायोजित कर सकता है। शोधकर्ता "भावन-एवेयर" एल्गोरिदम विकसित कर रहे हैं जो हृदय गति परिवर्तनशीलता से तनाव का पता लगाते हैं और तदनुसार इंसुलिन वितरण समायोजित करते हैं। ये एआई-चालित प्रणाली वास्तविक समय में आपातकालीन गंभीरता को वर्गीकृत कर सकती हैं, हाइपोग्लाइसेमिया को रोकने के लिए तीव्र तनाव के दौरान इंसुलिन वितरण को कम कर सकती है और इसे अतिविरामीम पर हावीक्षित करती है।

रिमोट मॉनिटरिंग और टेलीमेडिसिन एकीकरण

आपातकालीन स्थिति में, एक देखभालकर्ता या आपातकालीन चिकित्सा सेवाएं (ईएमएस) टीम स्मार्टफोन एकीकरण के माध्यम से वास्तविक समय में रोगी के ग्लूकोज डेटा तक पहुंच सकती है। डीएक्सकॉम जैसी कंपनियां पहले से ही अनुयायी ऐप की अनुमति देती हैं। भविष्य के कृत्रिम अग्न्याशय प्रणाली ग्लूकोज और पंप की स्थिति को अस्पताल या एम्बुलेंस में केंद्रीय कमांड सेंटर में संचारित कर सकती हैं। ] एफडीए ने इस डेटा प्रवाह को निर्बाध बनाने के लिए अंतर-संचालन मानकों को प्रोत्साहित किया है। उदाहरण के लिए, एक 911 डिस्पैचर यह देख सकता है कि एक असुरक्षित रोगी की ग्लूकोज़ कम चल रही है और प्रतिक्रिया करने वाले व्यक्ति को आने से पहले ग्लूकागन को प्रायडक्शक्शक्शक्शक्शक्शक्शक्शक्शिक क्षेत्रों में मदद कर सकते हैं।