Type 1 Diabetes Management를 위한 인공 Pancreas 기술에 있는 최근 진보

새로운 기준의 케어: 자동화 된 인슐린 배달은 재 형성 유형 1 당뇨병 관리

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인공 Pancreas의 핵심 빌딩 블록

인공적인 pancreas 체계는 3개의 근본적인 기계설비 및 소프트웨어 성분이 이음새가 없는 교통하게 교통하는 통합 생태계입니다. 각 부분의 기능 그리고 진화는 이 체계 일 방법을 감사하는 것이 중요합니다.

연속 포도당 모니터링 (CGM) : Sensory Layer

CGM은 시스템의 눈으로 봉사합니다. Dexcom G7], ]Abbott FreeStyle Libre 3], Medtronic Guardian 4], ]Abbott FreeStyle Libre 3, ]Medtronic Guardian 4]]는 현재 5분의 측정을 통해 간에 글리세라멘트를 생성합니다.

CGM 성능의 주요 지표는 ]Mean Absolute Relat Difference(MARD)입니다. 센서의 최신 세대는 지속적으로 9% 미만의 MARD를 달성하고 손가락을 혈당 미터의 정확도에 더 가까이 얻게 됩니다. Dexcom G7은 성인의 3D를 자랑하고 30 분의 워밍업 시간 및 10 일 착용 기간을 특징으로 합니다. Libre는 3가지의 정확도를 가진 고중량의 고중량 센서를 제공합니다.

인슐린 납품 체계: 활동 층

인슐린 펌프는 시스템의 손으로 작동하며 알고리즘에 의해 생성 된 명령을 실행합니다. 두 가지 주요 형태 요소가 있습니다.

Tubed Pumps: Tandem t:slim X2과 ]Medtronic 780G]는 배관 길이를 통해 cannula에 연결된 공기 조절기를 특징으로 합니다. 그들은 대형 인슐린 공기통 (최대 300 단위), bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusalusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusal, bolusalusal, bolusalusalusal, bolusal, bolusalusalusalusalusalusalusalusalusalus
패치 펌프:]Omnipod 5은 피부에 직접 부착하는 완전 통합된 관이 없는 단위입니다. Omnipod 5는 자체에 제어 알고리즘을 직접 집으로하기 때문에, 컨트롤러가 손실되거나 범위를 벗어날 경우에도 시스템을 작동할 수 있습니다. 이 형태 인자는 어린이, 운동 선수, 최소 하드웨어를 선호하는 사용자들 사이에서 특히 인기가 있습니다.

AID 시스템에서 사용되는 현대 펌프는 "스마트 펌프"입니다. 그들은 CGM 수신기와 양방향으로 통신하고 포도당이 떨어지면 인슐린 배달을 중단 할 수있는 시스템을 허용 (Predictive Low Glucose Suspend) 또는 포도당이 상승 할 때 자동 교정 boluses.

알고리즘: 뇌

알고리즘은 "artificial pancreas"입니다. 인슐린 출력과 센서 입력을 재구성하는 소프트웨어 논리입니다. 상업 및 연구 시스템에 사용되는 세 가지 지배적 인 제어 전략이 있습니다.

Proportional-Integral-Derivative (PID): 이 고전적인 제어 이론 접근법은 표적 포도당 (위험), 곡선 (일부)의 영역, 포도당 변화 (부속)의 비율에서 현재 차이에 반응합니다. PID 관제사는 간단하고 응답하지만 적절한 안전 논리 없이 포도당 너무 낮은 운전하는 것은 수 있습니다.
모델 예측 제어(MPC): 이 현대 AID 시스템에서 가장 일반적인 접근법입니다. MPC는 미래의 포도당 수준을 예측하기 위해 인간 포도당 인슐린 생리학의 수학 모델을 사용합니다. 그것은 회전 시간 지평선 (예, 30-60 분)에 인슐린 납품을 최적화하고, 저혈압을 방지하기 위해 훨씬 더 나은 것을 만들기. Medtronic 780 및 MPC는 두 가지 유형의 MPC를 사용합니다.
Fuzzy Logic: 이 접근법은 인간 결정 만들기 (예를들면, "Glucose가 높고 빠르게 상승하면, 20% 증가)에 의해 기본 프로그래밍을 사용합니다. 그것은 더 적은 계산으로 집중되고 높게 개인화될 수 있습니다. Omnipod 5는 fuzzy 논리 성분을 가진 적응성 PID 알고리즘을 사용합니다.

American Diabetes Association Standards of Care 이제 AID 시스템은 T1D를 사용하여 가능한 모든 개인에게 제공된다는 것을 권고합니다. 이 기술을 중앙 집중시키는 방법을 이해하십시오.

닫히는-Loop 시스템의 스펙트럼: 하이브리드에서 자율성

모든 인공적인 pancreas 시스템은 동일하게 만듭니다. 자동화의 정도는 현재 사용 가능한 플랫폼에 따라 크게 변화하며, 제어의 스펙트럼을 만듭니다.

하이브리드 휴먼-리프 시스템(HCL)

현재, 상업 시스템의 대다수는 ]hybrid 폐쇄 루프]입니다. 용어는 "hybrid"가 중요합니다: 시스템은 자동 베이스 인슐린 배달]를 활성화하지만 사용자가 여전히 announce 식사]를 입력하여 탄수화물 계산을 입력하고 수동식 식사 bolustics를 전달합니다. 이 시스템은 다음과 같은 내용을 관리 할 수 있습니다.

Tandem t:slim X2 with Control-IQ:] 버지니아 대학교에서 MPC 알고리즘을 사용합니다. 그것은 112.5-160 mg/dL의 포도당 범위를 대상합니다. 그 standout 기능은 ] 자동화 된 보정 bolus로 자동 보정을 전달하고 사용자의 분대율을 증가시키고 비중을 방지 할 때 혈당을 감소시킵니다. 그것은 혈당을 감소시키거나 혈당을 감소시킬 때 혈당을 방지하는 작은 자동 보전을 제공합니다.

Medtronic MiniMed 780G: 이것은 ]Advanced Hybrid Closed-Loop (AHCL) system으로 간주합니다. 낮은 포도당 범위 (100-120 mg/dL)을 대상으로 하며 5분마다 마이크로-볼렌스를 자동으로 전달할 수 있습니다. 알고리즘은 자동 교정에 매우 적극적인 역할을 합니다. 780Galueanal은 또한 "FLT:0"을 적용하지 않는 성능으로, 자동 교정 기능을 제공하므로, 자동 교정 기능을 통해 자동 교정 기능을 제공합니다.

Omnipod 5: 이것은 첫번째 상업적으로 유효한 tubeless 잡종 폐쇄 루프 체계입니다. 그것은 사용자의 총 매일 인슐린 필요조건을 배우는 적응성 알고리즘을 이용합니다. 그것은 Dexcom G6 (그리고 곧 G7)와 직접 통합합니다. 중요한 이점은 전화가 아닌, 끊긴 닫히는 반복 가동을 지키는 포드에 산법입니다.

완전히 닫히는 루프에 경로

호리간의 구레는 fully close-loop] 또는 사용자가 식사 또는 운동에 대한 제로 입력을 수행하는 "do-it-yourself"시스템입니다. 가장 큰 장벽은 식 탄수화물 흡수 (15-30 분)와 비교하여 인슐린 액션 (15-60 분)의 생리적 지연입니다.

생명의 임상 결과 및 품질

AID 시스템을 지원하는 임상 증거는 견고합니다. 엔드 포인트는 HbA1c가 아니라면 초점은 Time-in-Range (TIR)와 ]를 유도하는 glycemic variability에 변화했습니다.

글리세라이드 컨트롤 미터

Time-in-Range (TIR 70-180 mg/dL):] Multiple Clinical Trials는 센서 증강 펌프 치료 또는 여러 일일 주사 (MDI)에서 TIR의 10-15 퍼센트 포인트 증가로 전환하는 것으로 지속적으로 보여주고 있습니다. 이 변환은 이상적인 포도당 범위에 소요되는 일 당 2.5 ~ 3.5 더 많은 시간을 번역합니다.
HbA1c Reductions: 비교 연구는 성인과 어린이에서 0.5%에서 0.8%의 평균 HbA1c 감소를 보여줍니다. 이 감소는 사용 년 이상 지속되고, 기술의 내구성을 민주화합니다.
Hyperglycemia의 감소: 범위 (TAR > 180 mg/dL) 및 (TAR > 250 mg/dL)의 위 시간 크게 감소, 이는 장기적인 미생물 합병증과 nephropathy와 같은 장기적인 합병증을 방지하기 위해 결정적 이다.

안전과 Hypoglycemia 감소

T1D의 가장 위험한 합병증은 심각한 경위성입니다. AID 시스템은이 도메인에서 게임 체인이되었습니다. 낮은 포도당 수준이 예측 될 때 인슐린 납품을 중단하는 알고리즘의 능력은 사실상 ]를 제거하고 (예를들면 낮은 포도당 관리)를 실제로 삭제합니다. T1D와 어린이의 부모는 "전장성 비경상성 경위성 경위성 경위성 경위성 경위성 ]를 막을 수 없습니다. 이 경우, 이것은 일반적으로 "전장성 경위성 경위성 경위성 경위성"으로 가장 중요한 영향을 미칩니다.

Psychosocial 충격

의향은 의향을 갖는 것이 아닙니다. 의향은 의향을 갖는 것이 아닙니다. 의향은 의향을 갖는 것이 아니라, 의향은 의향을 갖는 것이 아닙니다. 의향은 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의향이 의해집니다.

Adoption에 도전과 장벽을 다시

명확한 이점에도 불구하고, 인공적인 pancreas 기술의 광대한 채택은 뜻깊은 장애물에 의해 아직도 제한됩니다.

비용 및 건강 Equity

AID 시스템의 전방 비용 (펌프 + CGM + 컨트롤러)은 $5,000을 $8,000으로 초과 할 수 있으며 지속적인 공급 (센서, 리서치, 주입 세트)은 한 달에 100 달러를 비용이 들었습니다. 보험 적용은 개선되지만, 중요한 장벽은 특정 주에 대한 고가용성 계획, Medicaid 또는 새로운 기술을 적용하는 글로벌 의료 시스템에 남아 있습니다. 이것은 T1에 가장 진보 된 배려가 종종 접근 할 수있는 troubling 건강 평등이 있습니다.

사용자 Burden 및 알람 피로

AID 시스템은 부담을 줄이고, 그들은 그것을 제거하지 않습니다. 사용자는 여전히 (일부 시스템), 교체 주입 세트를 매일 2-3 일마다, 센서를 변경해야 7-14 일, 충전 배터리 및 문제 해결 연결 문제. Alarm 피로]는 정품 관심사입니다. 알고리즘이 개선되는 동안, 그들은 여전히 밤의 중간에 방해 경고를 유도 할 수 있습니다. 센서 삽입, 충격 및 반사 레벨을 유발할 수 있습니다.

운동과 핥기 일

운동은 폐쇄 루프 제어의 아킬레스의 헬 남아있다. 물리적 활동은 극적으로 포도당 활용을 증가, 신속하게 인슐린 배달을 감소시키기 위해 시스템을 필요로. "진동 모드"또는 "활성 목표"이 도움이 동안, 그들은 종종 완전히 예측보다 민감합니다. 마찬가지로, 질병 (간격 일) 동안, 포도당 수준은 뇌적으로 스트레스 호르몬으로 인해 스파이 할 수 있습니다, 공격적인 수동 적대 알고리즘이 너무 느리게 될 수 있습니다.

운영 및 개방 시스템

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미래 지향: AI, 적응 학습 및 멀티-하몬 시스템

인공 pancreas 기술의 차세대는 개인화 및 예측 분석에 의해 정의됩니다.

기계 학습 및 적응 알고리즘

현재 알고리즘은 인구 기반 모델 또는 간단한 사용자 별 매개 변수 (기본 비율, I : C 비율)을 사용합니다. 미래 알고리즘은 [[FLT : 0]]] 기계 학습[[FLT : 1]을 활용하여 개별 패턴을 학습합니다. 그들은 예측할 것입니다. [[FLT : 2]]Meal 시간과 크기 :[[FLT : 3]]] 시스템은 사용자가 일반적으로 8 AM에서 아침 식사를하고 basal insult를 증가시켜야합니다. [FLT : 1] : 5 : [FLT : 1]] : 5 : 5 : 7] : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX : XNUMX :

멀티하몬 휴먼 시스템

궁극적 인 목표는 완전히 췌장의 입구를 복제하는 것입니다. 진정한 생물학적 판사는 단지 인슐린을 제공하지 않습니다. 또한 glucagon]을 제공합니다. hypoglycemia 및 pramlintide]] (Amylin 아날로그)를 낮추기 위해 저하 가스가 빈번하고 blunt 포스트 메달 스파이크. [LT:LT:2]]의 약한 액체는 잠재적인 위험에 대한 위험이 있습니다. ]의 약한 변화는, 그러나 위험에 대한 위험이 있습니다.

자주 묻는 질문

T1D(예: 캡슐화 된 이슬릿 셀, 줄기 세포 치료, 면역 요법)의 생물학적 치료는 궁극적 인 목표 인 목표 인 AID 기술을 통해 중요한 교량 역할을합니다. 오늘날 T1D와 생활하는 수백만 명의 사람들이 높은 고급, 완전 자율적 인 인조 판크라마는 기능 치료 &mdash를 나타냅니다. 끝없는 수학, 손가락, 심한 저의 두려움에서 생명을 해방하십시오. 그것은 개인이 질병을 관리하지 않고, 자신의 삶을 살 수 없습니다.

의약

인공적인 pancreas 기술에 있는 최근 진보는 의료 기기 혁신의 역사에 있는 가장 뜻깊은 성과의 한을 대표합니다. 정확한 CGM 감지기, 지적인 똑똑한 펌프 및 정교한 MPC/PID 산법의 통합은 민감하고, 능동태에 수동 짐에서, 자동화한 공동체정신으로 이동했습니다. 자료는 불안정합니다: AID 체계는 시간 범위, 더 낮은 HbA1c를 개량하고, 가혹한 hypoglycemia를 감소시키고, 극적으로 그들의 가족을 위한 질의 질을 강화합니다.

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