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人工膵技術と長期糖尿病合併症を減らすことにおけるその役割
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人工膵技術と長期糖尿病合併症を減らすことにおけるその役割
糖尿病の粘液、慢性代謝障害、世界530万人を超える成人に影響を及ぼす、8億8億8億8千万に及ぶ数。糖尿病管理の角質は、ほぼ正常な血糖値を達成し、維持することです。慢性性高血糖は、糖尿病性網膜症、神経障害、および心臓血管疾患を含む長期合併症の主たる運転者であり、そのような疾患および疾患の免疫疾患(免疫疾患および免疫疾患)および疾患の疾患は、そのような疾患および疾患の予防および疾患を予防する。これらは、免疫疾患および免疫疾患の疾患および免疫疾患の疾患を予防する。
過去2十年にわたって、技術革命は、人工膵臓(AP)と呼ばれる自動化インシュリン供給(AID)システムの開発に着目しました。これらのシステムは、連続グルコース監視(CGM)、インシュリンポンプ、および洗練された制御アルゴリズムを統合し、インシュリンデリバリーを自動化し、改善されたグリセム的結果、低血糖値低下、およびより軽い管理負荷の約束を提供します。この記事では、将来の技術、影響、および今後の技術、および技術の限界、および技術の限界、および限界、および技術の限界、および限界の達成を提供します。
人工膵臓とは何ですか?
人工膵臓は、自動インシュリン配達(AID)またはクローズドループシステムとも呼ばれ、生物学的膵臓のグルコース規制機能を模倣するように設計された医療機器システムです。 真の生体的臓器とは異なり、現在のAPは、グルコースを測定し、インシュリンを配信するために外部装置を使用する電気機械システムです。
システムは3つの主要なコンポーネントで構成されます。
- [連続グルコースモニター(CGM)[:センサは、数分間に間接グルコースレベルを測定し、データをワイヤレスで送信するサブカットをインサートしました。
- インシュリンポンプ]:注入セットを介して潜水的に急速な作用のインシュリンを提供する電池式装置。ポンプは連続的な基礎率およびオンデマンドのbolusesを提供できます。
- [コントロールアルゴリズム:ポンプ、スマートフォン、または専用ハンドヘルドに収納されたソフトウェア - は、CGMデータを解釈し、再資源インスリンの用量を計算します。アルゴリズムは、システムの「真鍮」であり、インスリンの配信をリアルタイムで調整して、ターゲット範囲内のグルコースレベルを維持します。
市販されているほとんどのシステムが ハイブリッドクローズドループ である。つまり、バサルインシュリン配送を自動化するが、食事のボラスを開始するためにユーザーをまだ必要である。 食事を自律的に扱う完全クローズドループシステムが調査中であるが、まだ広く利用可能でない。 承認されたハイブリッドクローズドループシステムの例には、メドトロニックミニメッド 780G (LTLTLT:T)] および [FLT] ICO [F] と [F] と [F] ICO [F] と [F] [F] と [F] [F] [F] [F] と [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [FLT] [F] [F] [F] [F] [F] [FLT
どんな働きがありますか?
人工膵臓の動作サイクルは、連続で自動化され、クローズドフィードバックループで動作します。
1. グルコースセンシング: CGMセンサーは、交差流体のグルコースを測定します。 データは、5分ごとに頻繁に間隔で制御アルゴリズムに送信されます。 Dexcom G6やAbbott FreeStyle Libre 3などの近代的なCGMシステム、高精度を提供し、最小限または指棒の校正を必要としません。
2. アルゴリズム処理: 制御アルゴリズムは、グルコース読み取りを受信し、将来のグルコースの傾向を予測します。 これは、数の比例の有能率(PID)またはモデル予測制御(MPC)の数学モデルを使用して、最適なインスリン線量を計算します。 アルゴリズムは、現在のグルコースレベル、変化率、履歴およびデータ量を考慮に入れます。 低血糖分布を低下させることで、低血糖値の分布を抑制するか、低血糖値の低下させることもできます。
3. インシュリン配達:[アルゴリズムは、計算された線量を渡すためにインシュリンポンプをコマンドします。 これは、基礎速度(典型的に5分ごとに)または、いくつかのシステムでは、グルコースが急激に上昇している場合、自動補正の除外に微調整することができます。 ループは、毎日数分、24時間繰り返されます。
ユーザーは、システムと相互作用します。: 食事(ハイブリッドシステム)のための炭水化物の量を入力し、手動のボラスを承認し、時にはアルゴリズムの提案を検証またはオーバーライドします。 しかし、システムは、特に重度の低血糖値のリスクが最も高い場合は、ベースラインのグルコース管理の大部分を扱います。 American Diabetes Association]]は、これらのシステムを糖尿病の重要なタイプとして認識します。 1 糖尿病の注意を優先する。
人工膵技術の利点
臨床試験と実世界データが一貫して、MDIとセンサー認証ポンプ療法(SAP)の両方でAIDシステムの多面的な利点を実証しました。
血糖制御の改善
最も有利な利点は、範囲[の時間の増加です](TIR) - 時間のグルコースレベルの割合は、ターゲット範囲内の下で落ちます 70–180 mg/dL. スタディ、タンデムコントロールIQのピボタル試験(で公開)、ニューイングランド医学ジャーナル)])およびメドトロニック780Gは、通常、TDIM1を10〜15パーセント以上に変換すると、これらの温度が増加していることを示しています。
血糖値減少
自動化されたシステムは、低血糖値の頻度と重症度を劇的に低下させます。アルゴリズムは、下限との持続インシュリンデリバリーをグルコースレベルが危険なしきい値に低下する前に予測することができます。たとえば、Control-IQシステムは、低血糖値が予測されると最大100%のベースラインインシュリンを減らすことができます。ランダム化試験のメタ分析は、下限に費やされたイベントの減少を検証し、下回帰途半端に減少させると、下限度に減少させる。
日々の経営を日々強化
日夜に数え切れない微小な腐敗を自動化することにより、人工膵臓は糖尿病管理の無能な認知負荷から患者を解放します。ユーザーは睡眠、運動、食生活の周りの不安を少なく報告します。システムは頻繁に指棒と手動ポンプの調整の必要性を減らし、全体的な改善[]]を改善します。これは、タイプ1糖尿病の子供を介護者に特に影響を受け、夜間に眠りに陥る原因を経験します。
心理社会的・行動的利益
数字を超えて、ユーザーはしばしば「糖尿病救済」の感覚を報告します。 血糖値の一定の恐怖、血糖値のターゲットを達成するための大きな障壁は緩和されます。 これは、患者がより集中的な管理戦略を採用し、恐怖なしで身体活動に従事するのを奨励することができます。 糖尿病薬]]]]の系統的レビューは、閉ループシステムは、糖尿病および治療の改善に関連したことがわかりました。
長期糖尿病合併症への影響
糖尿病療法の究極の目標は、生活の質を損なう慢性合併症を防止または遅らせることです。 人工的な膵臓の持続的達成能力、ほぼ正常な血糖制御は、この戦いの強力なツールとしてそれを置く。
レイティーノパシー
糖尿病性網膜症は、ワーキング・エイジの成人における盲目性の有因性疾患の根本的原因である。マイクロニューロンシスム形成と多角性浮腫は、直接累積的高血糖曝露(A1c)にリンクされている。DCCTは、集中治療(A1c〜7%)が従来の治療(A1c〜9%)と比較して、網膜症の進行リスクを減少させることが実証された。現代のAIDシステムは、AP1cを一定の値を、AP0~7%未満の低下させることで、この疾患は、この疾患は、この疾患の長期的疾患を増加させる可能性がある。
ネフロパシー
糖尿病性腎臓病は、タイプ1糖尿病の人々の最大40%に影響を及ぼし、終点腎疾患の主要原因です。 性血症は、性的高血圧、中空膨張、線維症を促進します。 EDIC研究は、長期間近血糖血症が50%の腎症の発生を抑えることを示しています。 人工膵臓技術は、血糖値の上昇を抑え、血漿状態の低下や血漿液の低下を抑え、その結果として、前立腺の低下が認められ、前立腺の危険性が認められたと、前立腺の観察因子を低減します。
ネロパシー
糖尿病性周辺神経症(DPN)は痛み、感覚の喪失を引き起こし、そして足潰瘍および産生の主な原因です。 DCCT / EDICは、集中治療が69%までに確認された臨床神経症の発症を減少させることを実証しました。 神経症はしばしば現れるまで数年かかりますが、早期に確立された代謝制御は重要です。 安定したグルコースレベルを提供することで、下流の低下を防ぐことができます(神経障害)、それらは末梢血症を低下させるのに役立ちます。 神経疾患は、末梢血漿液を低下させる。
心臓血管疾患
心臓血管疾患(CVD)は、糖尿病の死のリーディング原因です。 性腺機能低下症は、内膜機能障害、加速アテローム性動脈硬化症、およびプラーク性脆弱性の増加に貢献します。 DCCT / EDICは、集中治療が42%の心臓血管疾患および57%による主要な副作用(MACE)のリスクを軽減することを示しました。 人工膵臓システムは、患者が心臓血管疾患を予防し、血漿液を予防する可能性があることを示しました。
糖質変化の低減
合併症を防ぐのは、しばしば見越した側面は、高低差との間の糖鎖分散性(GV)である。 高GVは、酸化ストレスと炎症の増加、平均グルコースの独立性に関連している。 AIDシステム、その性質によって、グルコースの過剰摂取、特に一晩中および後退を滑らかに。 研究は、クローズドループ係数システムは、変化(VVVVV)などのGVメトリックを低下させることが示されている。 このマクロは、GVは、このマクロの影響を低減する可能性があります。
現状の制限と課題
彼らの約束にもかかわらず、人工の膵臓システムは、まだ完璧または完全にアクセスできません。
コストとアクセス
システム(CGM、ポンプ、供給)の先行コストは、センサーや注入セットの継続的な月間費用で、6,000ドルを超えることができます。 保険の補償は広く、特に低・中所得国では、これらのシステムが余裕がない。 コストを削減し、医療政策や一般的な代替手段を介してアクセスを拡大するために努力が必要です。
ユーザーの負担とトレーニング
ユーザーは、炭水化物をカウントし、CGM(いくつかのシステムで)を校正し、アラームに応答しなければなりません。 不適切な炭水化物カウントまたは逃した食事の発表は、高血糖につながることができます。 成功した使用は、実質的な初期訓練と技術リテラシーを必要とします。これは、高齢者や限られた数少ないスキルを持つ人々のための障壁になることができます。
センサーの正確さおよび信頼性
アルゴリズムは、受信したデータと同じくらい良いです。 CGMセンサーは、圧縮、干渉、またはセンサードリフトによる不正確になることができます。 誤った読書は、不適切なインシュリン配達につながることができます。 システム内の任意の時点で失敗(センサー障害、ポンプ閉塞、サイト感染)は、ユーザーがマニュアル管理に戻す必要があります。
食事と運動
現在のハイブリッドシステムは、ユーザーの入力なしで食事を適切に管理します。 完全クローズドループシステムは、高炭水化物の食事後に急速なグルコースの上昇に苦労しています。 同様に、運動は、急速な低下とインシュリン感度変化の両方を引き起こす可能性があるため、課題を犯します。 アルゴリズムは適応学習で改善されていますが、手動介入はしばしば必要です。
心理的な要因
一部のユーザーは、「疲労を回復させる」か、システムに過度に頼りになる経験があります。インシュリンを自律的に配信するアルゴリズムを信頼することは困難である可能性があります。逆に、システムと無視アラートをオーバートラストすることで、注入セットが失敗した場合、糖尿病性ケトアシドーシス(DKA)につながることができます。
今後の方向性
フィールドは、完全に自律、二角、および統合システムに向かって急速に進んでいます。
デュアルホーンシステム
インスリンと一緒にグルコゴン(または安定したアナログ)を追加することで、真のデュアルホルモン人工膵臓を有効にすることができます。 これは、低血糖値から自動救助を可能にし、運動と逃された食事のより良い取り扱いを可能にします。 iLet Beta Bionicsデバイスのような研究システムは、レイトステージ試験で、インスリン専用のシステムと比較して改善された結果を示すことができます。
デジタルヘルスプラットフォームとの統合
今後は、スマートフォン、スマートウォッチ、クラウドベースのデータ分析と統合します。介護者やヘルスケアプロバイダーによるリアルタイムリモートモニタリングにより、安全性が向上します。人工知能や機械学習は、個々のパターンのアルゴリズムを最適化し、食事の予測や行動データからの演習を最適化することができます。
移植性および非侵襲性センサー
常時センサー変更を必要としない長期インプラントブルCGMは、負荷を軽減できます。非侵襲的な光学や電磁石のグルコースセンシングの研究では、サブカタンセンサーの完全の必要性を排除できます。
インシュリン処方の改善
グルコースレベルに基づくリリースのより高速な機能インシュリン(例、超硬質リスキー)とスマートインシュリンは、アルゴリズム性能を向上させることができます。同様に、安定したグルカゴンアナログは、デュアルホルモンシステムが実用的になることを可能にします。
インデックスの拡大
臨床試験は、特に腎不全または集中インシュリン療法を必要とする患者で、タイプ2糖尿病の人工膵臓の使用を調べています。早期の結果は、増加された低血糖値なしで血糖制御を改善しました。 []] FDA]]は、これらのデバイスのための迅速な経路を通じて革新をサポートし続けています。
コストダウンとグローバルアクセス
OpenAPSやLoopなどのプロジェクトで#WeAreNotWaitingコミュニティなどのオープンソースのイニシアチブは、古い高価なポンプとCGMを使用して、Do-it-yourself(DIY)の人工膵システムを作成しました。 FDA承認されていない間、これらのシステムは手頃な価格の技術のためのロードマップを提供しました。 非営利団体は、メーカーが価格を下げるために働いています。
コンテンツ
人工膵技術は、糖尿病管理におけるパラダイムシフトを表しています。 グルコースモニタリング、インシュリンドスイング、食事処理の複雑なインタープレイを自動化することにより、これらのシステムは、以前に多くの患者のために達成できない一連の血糖制御のレベルを達成します。 持続的なノルモグリセミアをリンクする証拠は、マイクロ血管およびマクロバルコンプリケーションが圧倒的であることを保証します。 テクノロジーが成熟するにつれて、より手頃な価格の方法では、すべての重要な技術が変化する可能性が高まっています。