糖尿病治療履歴における閉鎖ループシステムの進化

過去1世紀にわたる糖尿病管理の変革は、現代の医学で最も驚くべき物語の1つです。インシュリンの前から今日の自動インシュリン配達の時代まで、各ブレークスルーは、糖尿病を持つ人々がより少ない負担とより良い健康で生きることができる世界に近い私たちを打ち込みました。この進化スタンドの最前線で]クローズドループシステム - 平均的なグルコースは、常に血糖値を変化させ、免疫測定器を最適化し、免疫制御を促進し、免疫測定器を促進します。

糖尿病管理の早期財団

1921年にインスリンの発見の前に、タイプ1の糖尿病の診断は効果的に死文でした。管理は重度のカロリー制限に依存しました。Frederick Allenが先駆するいわゆる「スターベーションダイエット」です。数ヶ月または数年での生活を拡張できるだけでなく、患者が直面し弱くなり、その同僚は、バンティング、ベスト、そしてその同僚によるインスリンの分離は一晩ですべてを革命しました。初めて、糖尿病と糖尿病の人々は、毎日、慎重に計画し、複数の食事を計画して、複数の食事を計画を立てて生き延ばすことができます。

糖尿病は、ほぼ手動で非推奨の芸術でした。患者は尿グルコーステストに基づいてインスリンを注入し、遅延と近接測定のみを提供しました。 1970年代後半に血糖(SMBG)の自己モニタリングの出現は、大血液サンプルと長期の待ち時間を必要とする面倒なメートルで最初に、記念碑的なステップでした。それは、リアルタイムのデータを与えましたが、完全に血糖値の解釈と測定された患者は、完全に観察された状態であり、その結果、人間の測定は、人間の測定と人間の測定を完全に維持しました。

集中監視と治療の時代

ランドマーク糖尿病コントロールと合併症試験(DCCT)は、1993年に公表され、集中的な血糖制御を提供する独占証拠を提供しました。血糖をできるだけ近くに保つことができます。これは、網膜症、腎症、神経症などの長期合併症のリスクを劇的に減らしました。これは、より厳しい管理にプッシュを奪い、より頻繁に監視することを意味し、(多くの場合4〜6本の指の注射)およびより多くの乳液を摂取し、より多くの摂取量を増加させ、より多くの患者の摂取量を増加させ、より多くの患者の摂取量を増加させました。

1990年代のインシュリンアナログ(リスプロ、アスパート、グレアイン)の開発は、より予測可能な薬理学を提供し、よりタイトな制御を可能にしました。しかし、これらの改善にも関わらず、基本的な課題は残っています。センサーとアクチュエータ間のフィードバックループは、人間の意思決定の必要性によって壊れました。ステージは、そのループを閉じるために技術のために設定されました。

連続グルコースモニタリング:パラダイムシフト

1990年代後半から2000年代初頭にかけて連続したグルコース監視(CGM)装置の導入により、ポイントインタイムグルコース測定から初の真の出発点が示されました。Medtronic MiniMed CGMSのような初期システムは、レトロスペクティブ解析が必要で、数日後にセンサーからデータをパルスするので、リアルタイムではなかった。それでも、彼らは、フィンガースティック測定が決してキャプチャできないグルコースダイナの豊富な変動性を明らかにしました。

リアルタイムCGMは、2006年にDexcom G1とAbbott Freestyle Navigatorに着きます。これらの装置は、皮膚のすぐ下にある小さなワイヤのようなセンサーを置き、数分間インタースティチュアル流体でグルコースを測定し、読書をワイヤレスで送信する。心理的影響は深刻でした。ユーザーは傾向を見ることができる - 変化の方向と速度を示す矢印、高値と低値のインフェンディングアラームを設定します。しかしながら、CGMが重要な情報を与えた間、それは、ユーザーを一時的に測定したり、測定したり、測定したり、測定したり、測定したりする速度を低下したりしました。

これを配合し、初期のCGMセンサーは、精度の問題に苦しんだり、フィンガースティックで頻繁に校正が必要でした。過去10年間に、センサー技術の大きな飛躍(例えば、デックスコムG5、G6、G7;アボットフリースタイルリブレ)は、工場校正、より長い摩耗時間(最大14日)と必要な指棒校正を必要としない高精度デバイスを納入しました。これらのセンサーの改善は、安全で効果的なインシュリン配達に必要な前提条件でした。

インシュリンポンプ革命

インスリンポンプは、肌の下に置いたカテーテルを介して、高速作用のインスリンの安定したトリコールを提供し、1970年代後半からずっと周りにあった。初期モデルはかさばり、機械的故障に陥り、しかし、彼らは説得力のある利点を提供しました:健康なパンクレアからインスリンの低バックグラウンドリリースを模倣できる可変的な基礎率をプログラムする能力。ユーザーは、ボタンの押しで食事のボラスを届けることもできます。

ポンプ療法の実質の革命はCGMのデータの統合とグルコースが低下したときにインシュリン配達を一時的に中断する能力を持って来ました。 Medtronic Paradigm Veo (2009)は、低グルコースサスペンション(LGS)機能を導入し、センサーが低グルコースレベルを検出した場合、インシュリンを自動的に2時間停止しました。これは、閉鎖ループの最初の原始的な形態でした。センサー入力に基づいて、単一の自動化されたアクション。それは、低血糖値の増加と低血糖値の増加を減少させましたが、高血糖値が、高濃度が増加しました。

タンデムt:slim X2やOmnipod ® DASHなどの近代的なポンプは、洗練されたボーラス計算機、スマートフォンアプリによるリモート監視、および最も重要なのは、CGMシステムとクローズドループアルゴリズムとの相互運用性。ポンプ技術は、真のクローズドループが周囲に構築することができる前に、信頼性とソフトウェアの適応性の点に成熟しなければなりませんでした。

閉鎖したループシステムの夜明け

糖尿病管理のためのクローズドループシステムは、CGM、インシュリンポンプ、および、リアルタイムおよび予測的なグルコース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制御アルゴリズムを統合します。目標は、ターゲット範囲(典型的に70〜180mg / DL)でグルコースレベルを維持し、最小限のユーザー介入を維持することです。これらのシステムは、ユーザーが食事をアナウンスし、手動でボラスを配信する必要があるため、多くの場合、「ハイブリッド」として記述されていますが、システムはすべて、調整の処理を行います。

第一世代システム:概念の証拠

Medtronic MiniMed 670Gは、2016年にFDAによって承認され、市販されている最初のハイブリッドクローズドループシステムでした。これは、ポンプのバサルレートをCGMの読み取りに基づいて5分ごとに調整するための比例した統合型誘導(PID)アルゴリズムを使用していました。初期臨床試験では、システムが時間範囲を向上し、センサーに減少させるポンプ療法と比較して低血症が低下したことが示されました。しかし、ユーザーは頻繁にアラートを報告しました。、自動で、または特定の要件を満たしたときには、特定のシステムが動作するかどうかを手動で確認しました。

同時に、研究コミュニティは、患者イノベーターが開発したOpenAPSやLoopなどのクローズドループシステム「do-it-yourself」(DIY)の証拠の豊富さを生成しました。 FDAが承認されていないにもかかわらず、これらの以前のコミュニティ主導の努力は、安全、有効性、および商用開発に重要な実地データを提供しました。

現代高度の雑種の閉鎖したループ

今日のシステムは、はるかに洗練されたです。タンデム糖尿病ケアt:slim X2とControl-IQテクノロジー(承認2019)は、基礎速度を調整するだけでなく、グルコースが閾値を超えることを予測したときに、自動補正ボラスを配信する高度なアルゴリズムを使用しています。運動モード、スリープモードを組み込んで、Dexcom G6 CGMと統合します。卵巣試験の臨床データが、成人の低下に79%増加したことがわかりました(1%から1%に相当する)。

2022年、Omnipod 5は、Omnipod パッチポンプを Dexcom G6 と統合する最初のチューブレスハイブリッドクローズドループシステムになりました。そのアルゴリズムは、Pod自体(またはコントローラースマートフォンアプリを介して)に直接実行されます。このシステムは、ユーザーのインシュリンが時間をかけて必要とすることを学び、パラメータを自動的に調整します。Control-IQ と Omnipod 5 の両方が、小児を 2 歳(Control-IQ) として若くするようなワイドな人口にクローズドループ療法を行なっています。

CamAPS FXシステムは、常に個々のインシュリン感度をリアルタイムにモデル化し、食事のボラスだけに、バサル調整のために炭水化物を入力するユーザーを必要としない適応アルゴリズムを使用しています。調査は、若い子供でも、それは高時間範囲を維持していると示しました。

患者に対する現実世界の影響

手動投薬から自動インシュリン配達へのシフトは、糖尿病の生きた経験を深く変更しました。複数の研究とユーザーレポートは、ハイブリッドクローズドループシステムがいくつかの重要な指標を改善することを一貫して示しています。

[] 増加した時間範囲[: 通常、70〜180mg/dLのターゲットグルコースウィンドウ内の日70〜80%を消費し、標準ポンプまたはMDI療法で50〜60%と比較して。
]低血糖値減少症を削減:低低症を予防し、半数以上の重度の低血糖値イベントを切断するアルゴリズムは特に有効である。
]より低いHbA1c:0.5〜1.0%の平均減少は、合併症リスクの臨床的に有意な減少に翻訳される。
]人生の質を向上:多くのユーザーは、グルコースレベル、より良い睡眠(システムは一晩中調整)、運動や食生活などの自発的な活動に従事するためのより大きな自由のより少ない不安を報告します。
日常の負担を軽減: 基礎速度と自動補正を管理するシステムでは、ユーザーは毎日数えきれない決定を下します。糖尿病の精神的負荷 - 「糖尿病の燃やし」と呼ばれることもあります。大幅に軽減できます。

それにもかかわらず、技術はパンチェアではありません。一部のユーザーは、アラーム、センサーの信頼性、食事の退屈の必要性、ポンプとセンサーの物理的存在を未然に経験しています。アクセスは、多くの地域で費用と保険の補償のために不等に残っています。

課題と限界

クローズドループシステムは、記念碑的な成果を表していますが、いくつかの課題は、持続します。 [センサー精度]は、単一の最も重要な要因です。現代のCGMデバイスでさえ、不確実性を導入する約8〜10%の平均的な絶対的な相対的な違い(MARD)を持っています。アルゴリズムは、インシュリンの積み重ねおよび低血症のリスクを最小限に抑えるために、いくつかのユーザーで一晩多血症を引き起こす可能性があることを考慮する必要があります。

[アルゴリズムの高度化[は改善し続けますが、システムはまだ人間の膵臓の複雑さを近似させません。それはグルコース、ホルモン、神経学的、環境の向こうに神秘的な信号を統合します。インシュリンとグルカゴンの両方を渡す二重ホルモンシステムは、高度な試験(例えば、iLet bionic pancreas)にあり、偽造防止策によって自動的に提供することができます。

[Cost and access]は大きな障壁です。ポンプ、センサー、消耗品の最先端コストは、年間数千ドル、保険のカバレッジは大きく変化します。先進国でさえ、Out-of-pocket費用は禁止することができます。進行中の世界では、糖尿病患者の大部分は、これらのシステムは大規模に利用できません。「オープンソース」クローズドループの動きのようなイニシアチブは、いくつかの患者に代替策を費やすのに役立ちますが、規制当局は、および規制当局は、規制当局の規制が低すぎると懸念されています。

未来のホライゾン

今後、クローズドループシステムの次世代は、食事の発表を必要としない完全自動インシュリン配達を達成する可能性が高いでしょう。いわゆる「十分に閉じたループ」または「インシュリン専用のバイオニック膵臓」は、ホリーのすりです。超高速で効果的なインシュリン(例えば、Fiasp、Lyumjev)と炭水化物カウントなしでモデル食事の吸収が臨床試験で約束を示す高度なアルゴリズム。

インスリンを超えて、マルチホルモンシステムが洗練された。ベータバイオニクスによるiLetバイオニック膵臓は、インスリンとグルカゴンを含む2ホルモンカートリッジを使用して、両方の自動的に調整します。 2022で公開されたピボタルトライアルでは、iLetは、大人で約65%の時間範囲を達成しました。雑種のクローズドループよりもわずかに少ないが、マーク付きで少ないユーザー関与。

[の関節の知能と機械学習[]の組み込まれて、システムは治療を非前例のない方法でパーソナライズすることを可能にします。ユーザーの毎日のパターンから学ぶアルゴリズム、演習習慣、さらにはストレスレベル(心拍数または皮膚の伝導による)は、範囲から抜け目が漂流される前に、インスリンの配信を優先的に調整できます。

植え付け可能なセンサーとイントラペリアインシュリンの配達も調査されています。 1年以上続くインプラントブルCGMは、10〜14日ごとにセンサーの負荷が変化するのを排除します。イントラペリアインシュリン(インプラントポンプ経由)ポータル循環へのより良いミクロマイズ生理学的インシュリン吸収、潜在的により速い行動とより生理学的制御を収穫する。

最後に、グローバルアクセスを拡大する努力は重要である。非営利団体および公共の私的パートナーシップは、低コストCGMとポンプ技術をもたらすために働いており、保護された人口を占める。 [糖尿病UK]テクノロジーネットワークと[JDRF]]]は、再燃費効果と償還のための支持を評価するための継続的なプログラムを持っています。

コンテンツ

星降食ダイエットからハイブリッドクローズドループシステムへの進化は、人間の創意工夫とより良い結果の再エントレスな追求への功績です。クローズドループ技術は、研究ラボから世界中の何百万人もの人々の手に移動し、グルコース制御、安全、そして生活の質において有形改善を提供します。チャレンジは、正確性、コスト、ユーザーの負担が明確です。ループは毎年よりきついています。アルゴリズムは、よりスマートに成長し、これらの反応がより効果的になり、より健康に成長する可能性があります。