導入: ポスト・ミール・グルコース管理の進化

食事後の安定した血糖値を維持することは、糖尿病の最も挑戦的かつ結果的な側面の1つです。 1型糖尿病を持つ個人にとって、インスリンを産生する身体の完全性は、すべての食事は、正確な炭水化物のカウント、インスリンの配達の慎重なタイミング、および過敏症と低血糖症の両方に対する一定の警戒を必要とします。 2型糖尿病を持つ人にとって、後頭部性高血糖は、通常、神経疾患レベルに続く長期合併症に著しく貢献します。

クローズドループシステム — 一般的に人工膵システムと呼ばれ、この継続的な戦いの変革的なツールとして登場しました。これらのシステムは、グルコースのリアルタイム監視とインスリンの投与を自動化し、患者に対する認知負荷を軽減し、特に重要なポストミール期間で、時間範囲を継続的に改善します。従来のポンプ療法とは異なり、ユーザーの有意なボルスと有利な速度調整、クローズド・ループット・テクノロジーは、このような状況を把握し、これらの技術が重要な技術要件を満たし、これらの技術が常に変化するかどうかを把握します。

クローズドループシステムのメカニック

クローズドループシステムは、コンサートで動作する3つの重要なハードウェアとソフトウェアコンポーネントを統合し、健康なパンクレアの機能を模倣します。連続グルコースモニター(CGM)、インシュリンポンプ、および操作の意思決定脳として役立つ制御アルゴリズム。 CGMは、相互にグルコース濃度を5分ごとに測定し、ポンプ自体、スマートフォンアプリケーション、またはデバイスを最適化するアルゴリズムにワイヤレスでデータを送信します。その後、各々のアルゴリズムは、特定の時間と異なる速度を計算します。

ほとんどの商用システムは、現在、 ハイブリッドクローズドループ として動作します。このモデルでは、ユーザーは、食事時間炭水化物の推定値を入力する必要があります。通常、グラムで - しかし、アルゴリズムは、自動的に、basal(背景)インシュリン配達速度をリアルタイムに調整し、手動の指示を必要としない自動化されたボラスを提供することができます。このハイブリッドアプローチは、ユーザー制御と自動化の間の実用的なバランスを打ちます。ユーザーは、完全にテストを制限することなく、すべての正確な検査を完全に理解することはできません。

これらのシステムを駆動するアルゴリズムは、通常、2つのプライマリコントロール戦略のいずれか、または組み合わせ:比例した統合型(PID)制御とモデル予測制御(MPC)。 PID制御は、現在のグルコースとターゲットグルコース(proportional)の違いに反応し、過去のエラー(Integraal)の蓄積、およびその速度が変化する(derivative)である。 比較的単純に実装することは、より、将来のglucoseが、より、より、より詳細な手順を把握することができます。 MOR は、MOR PTC のターゲットを、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より、より

細部の主要コンポーネント

  • [連続グルコースモニター(CGM):[]]Dexcom G6やG7、Abbott FreeStyle Libre 3、Medtronic Guardian 4などのデバイスは、1〜5分ごとにグルコース読み取りを提供します。 精度は、クローズドループ機能には絶対に不可欠です。 現代のCGMのHoverのMean Absoluteの相対的な違い(MARD)は、最も正確なセンサーが、その後のマルケイン値を下回るの欠陥値に抑えることができます。
  • インシュリンポンプ:]オムニポッド5のようなパッチポンプとt:slim X2やMedtronic 780Gなどのチューブポンプは、迅速な作用のインシュリンアナログ(lispro、アスパラ、グルリスイン、またはFiaspなどの高速作用の製剤)を提供します。 注入セットは通常、2〜3日間ごとに変更されます。 ポンプの信頼性とオクルージョン検出は、高騰症の発生やケガムなどの安全を迅速に行うことができます。
  • 制御アルゴリズム:[ CGMデータをポンプコマンドに変換するソフトウェアレイヤー。アルゴリズムは、安全のために厳格に調整されています。特定のグルコースのしきい値(例、70mg / dLまたはユーザーセットの低限)の下にインスリンを届けることはありません。また、オーバーデリバリーを防ぐためのレイヤード安全チェックを使用します。現代のアルゴリズムは、適応性が向上する要因と、観察された時間に基づいて調整します。
  • [ユーザーインターフェイス:]]] ユーザーが炭水化物の量、ビューグルコースデータ、一時的ターゲットを設定し、アラートを受信するデバイスまたはアプリ。 ユーザーエクスペリエンス設計は、直接、遵守と結果に影響を与えます。面倒なインターフェイスは、スキップされた食事エントリまたは誤ったボルアリングにつながることができます。

なぜ郵便方法グルコース制御はそう困難です

食事の後、血糖は急速に上昇することができます - 時々60分以内に300mg / dLを超える - 炭水化物、タンパク質、脂肪の消化と吸収による。このスパイクの倍率とタイミングは、要因の複雑な相互作用に依存します:食事の糖鎖インデックスと腹筋負荷、低気体ガス、低速ガス、ユーザーの現在のインシュリン感度、および摂取量が困難になるため、摂取量が増加するかどうかは、その頻度で測定するかどうかを調べる。

従来のポンプ療法は、患者が一連の複雑な決定を下す必要があります:食事の炭水化物の含有量を推定し、インシュリン対カルブ比を使用して、適切なインシュリン線量を計算し、現在のグルコースレベルと既に活動しているインシュリンを検討し、プレボラスと何分かを予測し、手動でインシュリンを届けるかどうかを決定します。 事前にボラスリンを届ける - 食べる前に15〜20分 - 特にスプルーツ状態を鈍らせるために、またはそれまでの時間が残留期間を遅らせる必要があります。

追加のコンプリケート要因は、後方皮脂のタンパク質と脂肪の効果を含みます。 高タンパク質の食事は、グルコネシスのために食べる後2〜4時間遅れのグルコース上昇を引き起こすことができます。 高脂肪の食事がガストリを空にし、単一のインスリンの膠で一致することが困難である拡張吸収プロファイルにつながることができます。 身体活動、ホルモンの変化(月経周期、ストレス、病気)、さらには、各々の変化を変化させるたびに、糖質やユニークな代謝を変化させます。

クローズドループシステムアドレスポストミールスパイク

クローズドループシステムは、患者が手動で達成できるものを超えて行く自動調整の組み合わせを介して、ポストミールグルコースを管理します。 2つの主な戦略は、自動化補正ボラスと[適応バサル変調継続的に]]です。 どちらのユーザーは、ユーザー介入を必要としないバックグラウンドで動作する。

ユーザーが推定炭水化物の量とシステムに入ると、初期の手動食事の bolus が、または、一部のシステムでは、入力された炭水化物に基づいて計算された大腸 - アルゴリズムはすぐに、結果のグルコースの軌跡を高周波数で監視し始めます。 グルコースが食事のエントリに基づいて予測されるアルゴリズムよりも速く上昇し、ユーザーの履歴のインシュリン感度が低下する場合には、システムは、マイクロバールを一時的に停止させるよりも、低速に低速な応答が低下する可能性があるため、低速速速速速に低速に低速で低速に低速に低速に変化する。

一部の高度なシステムは、積極的な自動補正モードを使用します。例えば、Medtronic 780GシステムとSmartGuardテクノロジーが100mg / DLのグルコースをターゲットとし、グルコースが120〜160mg / DLを超えると、ポストミール期間であっても、自動的に補正ボラスを届けます。このアプローチは、標準的なポンプ療法と比較して、臨床研究で示されているため、ユーザーは、通常のgcluoseを最大74%増加させることができる。これは、通常のgcluoseとglimoseを予測するときに、ISO2を12%以上の測定値が測定する。

Omnipod 5システムは、変更されたPID制御戦略を使用して、別のデバイスではなく、Pod自体に直接アルゴリズムを統合することにより、わずかに異なるアプローチを取ります。 このシステムは、ユーザーの総毎日のインシュリンから学び、使用の数日間にわたって必要とされ、それに応じてバサルレートを自動的に調整します。 郵便管理のために、Omnipod 5は、ユーザーの食事の量に大きく依存していますが、その後、動的に、その後のバサルレートを調節して、6時間以上観察されたユーザーから6時間以上表示された応答を観察しました。 リアルなシステムと比較して、平均的な結果は、平均値が6万回以上表示されます。

より高速な行為のインシュリンおよびAdjunctのホルモンの役割

すべての現在のクローズドループシステムには、最速の利用可能な迅速なインシュリンでさえ、40〜60分ピークアクション時間と3〜5時間合計の持続時間を持っていることである。 特に、白米、ポテト、または砂糖飲料などの高血糖インデックス食品の典型的な食事から迅速なグルコース吸収を完全に満たすまで、この生理的制約を克服するために、研究者は、そのような15分程度に、またはその類似体を迅速に行うために、閉鎖ループシステムを組み合わせています。

更に有望なのは、プラムリンチド(シムリン)などのアマイリンのアナログの添加です。 アマイリンは、膵臓のベータ細胞によるインスリンと共同分離され、胃の空にし、グルカゴンの分泌を抑制し、サティを促進します。 プラムリンチドを閉鎖ループドシステムに追加することにより、多くの小型で予測可能なポストグルコースを観察し、現在glucagonをgal-gal-gall-gall-gall-gall-gall-gall-gall-gall-gall-g-gal-gall-g-g-gal-g-g-gal-g-g-g-g-g-gall-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-

自動郵便取引管理のメリット

  • [] 改善された時間範囲:[]] ハイブリッドクローズドループシステムの使用者は、ターゲット範囲(70〜180 mg / DL)の日の70〜80%を一貫して達成し、食事後2〜4時間で観察された最大の改善。 標準ポンプ療法と比較して、これは10〜20パーセントの割合が時間の範囲で増加する。
  • [] 再生成された血糖値:[] グルコースの変動係数は、多くの場合、30%未満で、低HbA1cに関連付けられ、平均グルコースレベルに依存するマイクロ血管合併症のリスクを低減します。
  • 意思決定の負担を軽減: は、手動の修正と、糖尿病管理における燃焼の主要なソースが減少する一定の警戒の少ない。 ユーザーは、糖尿病について考える時間を減らし、生活を生き延ばす時間を費やすと報告します。
  • [] 夜間低血症のリスクが低い:[]] システムは、継続的に応答するので、毎日24時間、昼間の夜間低低速を引き起こす後方インシュリン過剰用量は、効果的に緩和されます。 グルコースが夜間に傾向が下方に傾向が始まる場合は、アルゴリズムは、食事後にインシュリン配送時間を中断することができます。
  • 命の苦境の質:]] ユーザーは、食品の選択肢、食事のタイミングと組成のより柔軟性、および社会的状況で糖尿病を管理する能力のより大きな自信について、一貫してより少ない不安を報告しています。 低血糖の恐怖の心理的利点は相当です。
  • []HbA1c:[]の改良された。クローズドループ試験のメタ分析は、成人とタイプ1糖尿病の小児における0.5〜0.8%の平均HbA1c削減を示し、より大きな効果は、より高いベースラインHbA1cで見られる。

リアルワールドの証拠と臨床研究

公表された文献は、ポストミールグルコース制御のための閉鎖ループシステムの有効性と安全性を強く支持しています。 で公表されたランドマークのランダム化制御試験 2020年の新しいイングランド医学ジャーナル]は、タイプ1の糖尿病患者168で制御IQシステムを評価し、システムが26週に61%から71%に及ぶ時間範囲を増加させることを発見し、高血糖値と低血糖値低下の両方で有意な減少が2時間後に減少しました。 平均摂取量は、グループの平均摂取量を低下させました。

最近の現実的な分析では、これらの結果がスケールで確認されています。 A [2023 からの研究 T1D Exchange] 実際の臨床練習で、Medtronic 780Gシステムの9,000人以上からデータを調べました。 この研究では、推奨設定を採用したユーザーは、100mg / DLの有効インシュリン時間 - 平均値が 74 グラムのトランスレンジを達成しました。 これらは、これらの試験結果が多岐に渡る結果が、これらを分析する多くの試験結果に含まれています。

[APCam11試験]]は、タイプ1糖尿病の小児および青年で実施された大規模なマルチセンター研究で、一晩閉鎖ループ制御が大幅に改善された朝の断食と後速グルコースの遠足を高速化したことを示しています。 研究の調査は、安定した昼間のグルコース管理の設定における過晩グルコース制御の重要性を強調し、自動残留期間全体に調整できるさざ波効果を強調表示します。

2022年に出版されたOmnipod 5のピボタル試験]は、240人の子供と大人に登録し、システムがベースラインで53%から69%から3ヶ月に増加した時間範囲を増加させ、そして1.0%の減少は、コホート全体にわたってHbA1cで。 研究は、ポストミールグルコースレベルが大幅に改善されたことを具体的に指摘し、アルゴリズムの能力によって自動的に調整するが短い期間に、これらの期間にわたって臨床検査を追跡するだけでなく、これらの期間を効率的に確認する。

制限と考慮事項

印象的なパフォーマンスにもかかわらず、クローズドループシステムは、まだ完璧ではなく、ユーザーと臨床医が理解しなければならない重要な制限を伴います。 ポストミールコントロールの最も基本的な制限は、インシュリンアクションの遅延が残っています。 最も洗練されたアルゴリズムと最速の利用可能なインシュリンでさえ、脂肪グルコースが血流に上昇し、グミリン酸が上昇する間、非常に避けられない15〜30分のラグがあります。 これらは、脂肪酸や脂肪の摂取量が増加する可能性があるため、その反応が、脂肪や脂肪が少なくなります。

その他の重要な制限事項は次のとおりです。

  • の入力エラー:] 不正確な炭水化物カウントは、閉ループシステムでもpostprandial hyperglycemiaの主要なソース残っています。 ユーザーが30グラム以上の炭水化物の摂取量を過小評価した場合、自動システムは、インシュリン欠乏がマイクロボリュートが補償する余りに大きな理由になる前に、自動的に修正することができます。 逆に、過剰摂取は、体重が減少し、予報よりも、予報される可能性がある。
  • [センサーの精度とラグ:[]CGMがセンサーや校正エラーの圧力による誤って低かった場合、システムは、実際にそれを必要とする期間にインスリンの配信を保留したり、減らしたりすることがあります。 同様に、断固形のグルコースと血糖の間の生理学的ラグは、通常5〜15分 - つまり、システムは、血液が変化するときに、常に真の血糖値が変化する可能性があることを意味します。
  • 運動および身体活動:[ 物理的活動は、インシュリンの感度を劇的に増加させ、迅速かつ予測不可能なグルコース低下を引き起こすことができます。 ほとんどのクローズドループシステムは、ターゲットグルコースを上げ、インシュリン配達を削減する運動モードを含みますが、これは、運動前に手動でそれを活性化させる必要があります。 運動後に正常なモードを再開する欠損または失敗は、多様または予期的に予期的に低血症を低下させるかにつながる可能性があります。
  • [ストレスや病気:[] コルチゾールおよび炎症性シトキネは、ストレスや病気の重要なインスリン抵抗を駆動し、ユーザーが手動でターゲットグルコースを上げたり、追加のインスリンを提供する場合を除き、十分な速度を適応させることはできません。 病気の日中、特に嘔吐や下痢に影響する、閉ループシステムは、安定性を維持するために苦労することができます。
  • [Cost and access:[]]]すべてのヘルスケアシステムが閉鎖ループシステムを完全にカバーし、彼らが行う場合でも、センサー、ポンプの供給、および注入セットの継続的なコストは重要な経済障壁であることができます。 保険の適用範囲は広く変化し、外ポケットのコストは、地域や計画に応じて、年間数千ドルから数千ドルの範囲をすることができます。
  • []技術的な障害:[]]ポンプ閉塞、センサー障害、注入セットの分散、および無線通信エラーは、すべての中断されたループ動作することができます。 ほとんどのシステムには、データが失われたときに安全アラームと自動サスペンションが含まれているが、これらの障害は、ユーザーが解決し、その間にグルコースの排出を引き起こす可能性があるという介入を必要としています。

これらの問題を軽減するために、ほとんどの近代的なシステムは、完全に自動化されたモードでも[のミール発表(炭水化物エントリ)を可能にし、の仮のターゲット[]のためのオプションを提供します(例えば、運動のためのより高いターゲットまたはポストメダルコントロールのための下限ターゲット)。 ヘルスケアプロバイダと認定糖尿病教育者は、ユーザーが自分の個々のシステムがどのように異なる種類の調整や高度な調整に役立つかを学習し、高レベルの食事を最適化し、高レベルの食事を最適化することができます。

クローズドループ技術における未来のイノベーション

クローズドループシステムでは、マニュアル入力を完全に排除し、食事を含む完全自律的なグルコース規制を達成することを目指しています。開発のいくつかの重要な分野は、今後数年間でこのビジョンを実現することを約束します。

より速く作用するインシュリンおよび代わりとなるホルモン

バイオプロセッシング技術は、新しいインシュリン処方を5〜10分、および2時間以下のアクションの合計持続時間で処理しています。 これらの超精細インシュリンは、グルコースが上昇し始める前にもインシュリンを予測し、提供できるアルゴリズムの改良と組み合わせ、ユーザーがすべての食事をアナウンスする必要はありません。 注射器プラス ml またはグルコーストを投与する可能性のあるデュアルホルモンシステムは、次の段階からレベルまで到達できる限りのリスクを増大させ、さらには、次のステップを増加させることはできません。 レベルは、次のステップで、レベルを増加させることはできません。

機械学習とパーソナライズアルゴリズム

マシン学習技術は、過去の食事パターン、アクティビティレベル、サーカディアンリズム、さらにはソーシャルカレンダーデータに基づいて、より高精度なポストミールグルコースを予測するために、制御アルゴリズムに統合されています。 パーソナライズされたモデルは、特定のユーザーが、週末の夕方にピザを食べた後、より広々に期待されるスパイクを一貫して経験することを学び、食事が消費される前に、特にbasalインシュリン配達を前回して増加させる可能性があります。 時間が経つにつれて、これらの適応アルゴリズムは、特定のユーザーが特定の応答を特定のユーザーに特定の応答を選択したり、特定の応答を選択したりにすることができます。

連続ケトンモニターとの統合

デュアルホルモンシステムと超密閉性グリセム制御は、注射ケトンレベルをリアルタイムに監視し、インシュリンデリバリーが不十分である場合に発生する可能性がある糖尿病性ケトアシドーシス(DKA)を回避する必要があります。 プロトタイプ連続ケトンモニターは開発中であり、将来のクローズドループシステムに統合できます。 これは、DKAを早期にインフェンディングし、ユーザーに警告したり、危険なレベルになる前にインシュリンレベルを調整するアルゴリズムを可能にする追加の安全層を提供します。

炭水化物カウントなしクローズドループ

地平線上の最もユーザーフレンドリーなイノベーションの1つは、正確な炭水化物カウントの排除です。研究者は、CGMの傾向と定性的な食事サイズ入力だけを使用するテストシステムです。小型、中、または大 - 代わりに炭水化物の正確なグラム。初期の結果は、いくつかの人口の比較可能な郵便処理を示唆し、炭水化物のカウントの毎日の負担を軽減する重要な利点を持つ多くのユーザーが、退屈でストレスを自動検出する。一部のユーザーは、スマートフォンやカメラの写真を調べるだけでなく、コンピュータを観察したり、スマートフォンの写真を撮ったりするコンピュータを観察したりすることができます。

接続性・相互運用性

クローズドループシステムの将来は、スマートウォッチ、フィットネストラッカー、食事ロギングアプリ、および電子健康記録を含む他の健康技術とシームレスな統合が含まれています。相互運用性基準は、異なるメーカーからデバイスを連携させ、ユーザーがより選択と柔軟性を提供します。例えば、将来のクローズドループシステムは、インベンドワークアウトを検出するスマートウォッチからデータに基づいて、インシュリン配送を自動的に調整するか、またはポンプよりも異なるブランドから連続グルコースモニターと統合する可能性があります。

コンテンツ

クローズドループシステムは、特に、糖尿病管理におけるパラダイムシフトを表しています, 特に、著名な困難な後処理期間のために. 継続的にグルコースを監視することにより, 洗練されたアルゴリズムで傾向を予測, そして、自律的に5〜10分ごとにインスリンの配信を調整することにより、, これらのシステムは、ユーザーがより少ない毎日の努力とより少ない危険な遠足でよりタイトな制御を維持するのに役立ちます. 証拠ベースは、説得力と成長しています: ハイブリッドクローズドループシステムは、一定のポイントで時間範囲を改善します - 減少 血糖値低下と低血症度を低下させる, すべてのリスクを低下させると、すべてのリスクを低下させると、すべてのリスクを低下させると、.

現在のシステムはまだ食事や身体活動のためにいくつかのユーザー入力を必要としますが、イノベーションの方向は明らかです: プラムリンチドのような高速インシュリン、治療をパーソナライズする機械学習アルゴリズム、および継続的なケトンモニタリングと統合し、他のセンサーは、次の10年間で完全な自律的なポストミール制御を臨床的リアリティにする約束です。 型1糖尿病で暮らす人のために - または型2糖尿病は、インシュリン療法を必要とする - 閉鎖性を議論する - 糖尿病と、それは、その日の経過を促進し、糖尿病と糖尿病の有効性を検証する価値のある人のための重要な役割は、その日の始まりと、糖尿病の回復のほとんどです。

[外部参照[]]] (上のテキストでリンク):