, 인공적인 pancreas 체계 (APS)는, 또한 닫히는 반복 insulin 납품 체계로 알려져 있는, 유형 1 당뇨병 (T1D)의 관리에 있는 전이적인 도약을 대표합니다. 이 장치는 동적인 순간에 인슐린 납품을 조정하기 위하여 정교한 알고리즘을 사용하여 자동화한 인슐린 펌프 치료와 지속적인 포도당 감시 (CGM)를 통합합니다. 생물학 pancreas의 포도당 대답한 기능을 모방해서, 이 체계는 꽉 쥐는 생리적인 긴장을 가진 장기적인 긴장을 감소시키기 위하여 혈액 포도당 수준을 유지하는 것을 목표로 하고 있습니다.

인공 Pancreas는 무엇입니까?

인공적인 pancreas는 근관적인 포도당 통제를 달성하기 위하여 인슐린 납품을 자동화하는 의료 기기 체계입니다. 전통적인 인슐린 펌프 치료와 달리, boluses와 빈번한 사용자 조정을 위한 수동 입력이 필요하 - 인공적인 pancreas는 닫히는 반복으로 작동합니다. 용어 “닫히는 반복”는 감지기 자료가 지속적으로 인슐린 투약 없이 직접적인 사용자 개입을 알리는 의견 기계장치를 나타납니다.

시스템은 무선 통신을 하는 3개의 핵심 구성 요소로 구성되어 있습니다:

  • 지속적인 포도당 감시자 (CGM) 감지기: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
  • Insulin Pump: 캘거리를 통해 급속하게 행동 인슐린을 전달하는 착용 가능한 장치. 펌프는 알고리즘에서 도스킹 명령을받습니다.
  • Control Algorithm: 전용 컨트롤러, 스마트폰 앱 또는 실시간 포도당 데이터를 처리하고 적절한 인슐린 주입 속도를 계산하는 펌프 자체에 실행되는 소프트웨어. 일반적인 알고리즘은 PID(proportional-integral-derivative) 및 모델 예측 제어(MPC)를 포함하며, 종종 저혈당을 방지하기 위해 안전 제약과 결합됩니다.

최초의 상용 하이브리드 폐쇄 루프 시스템 (예 : Medtronic 670G, 780G, Tandem Control-IQ, Omnipod 5)는 2010 년 말에 시장에 진입했으며 이후 세대는 점차적으로 자동화 및 사용성을 개선했습니다. 판크라스는 완전히 대체되지 않지만 여전히 식사 정보를 입력하고 센서를 측정해야합니다. 이러한 시스템은 극적으로 저하 및 고갈화 된 사건의 빈도를 줄일 수 있습니다.

인공 Pancreas는 어떻게 작동합니까?

인공적인 pancreas의 조작상 주기는 지속적인 의견 반복을 창조하는 매 몇 분 반복합니다. 여기에서 과정의 단계 별 고장입니다:

  1. Glucose Sensing: CGM 센서는 간질 유체의 포도당 농도를 측정하고 무선 송신기를 통해 알고리즘에 대한 판독을 전달합니다.
  2. Data Processing: 알고리즘은 현재 포도당 수준, 변화 (trend)의 비율을 평가하고, 종종 최근 패턴을 기반으로 미래 포도당 수준을 예측합니다. 또한, 보드 (IOB)에 인슐린에 대한 계정은 복용량을 쌓을 수 있습니다.
  3. Insulin Adjustment: 알고리즘은 포도당이 상승하거나 높을 때, 감소하거나 정지하거나 (suspension)를 멈출 때 최적의 분지 인슐린 비율을 계산합니다. 고급 시스템에서는, 또한 boluses를 자동으로 전달할 수 있습니다.
  4. Delivery: 명령은 insulin 펌프에 무선으로 전송되며, 이는 주입 속도를 조정합니다.
  5. User Input (Optional): 대부분의 현재 시스템은 사용자가 탄수화물 섭취를 평가하여 식사를 발표해야 합니다. 알고리즘은 그 후 식 볼러스를 제공하여 상승을 커버합니다. 식사 발표는 가장 큰 수동 구성 요소이지만, "hybrid"시스템은 식사 감지 및 완전 자동화식 식사 관리로 진화하고 있습니다.

제어 알고리즘은 안전 제약으로 설계되었습니다. 예를 들어, 시스템은 포도당 수준이 너무 빨리 떨어지거나 심한 고갈혈구를 방지하는 낮은 임계값을 도달하면 인슐린 배달을 중단합니다. 마찬가지로, 높은 포도당 임계 값은 허용 된 인슐린 제한없이 공격적인 보정을 유발합니다.

인공 Pancreas 시스템의 이점

인공적인 pancreas 체계는 전통적인 인슐린 치료 (다듬한 매일 주입 또는 표준 펌프를 가진 다자간 주사 또는 표준 펌프에 다수 임상과 질의 이점을 제안합니다 CGM). 큰 무작위로 통제되는 예심 및 실제적인 학문은 일관되게 설명합니다:

  • ] 범위 (TIR): TIR (glucose 70-180 mg/dL) 증가 10–15% 센서 증강 펌프 치료와 비교된 폐쇄 루프 시스템에 비해 평균. 예를 들어, 제어-IQ의 국제 iDCL 재판은 6 개월 후 61%에서 71%의 TIR 증가를 보여준다.
  • Hypoglycemia: 자동 인슐린 서스펜션 및 예측형 저당 관리는 크게 저혈압 사건의 빈도 그리고 내구를 감소시킵니다, 특히 비경구 hypoglycemia.
  • Lower HbA1c: 많은 사용자는 심각한 경혈증에 있는 증가 없이 HbA1c에 있는 0.3-0.5%의 감소를 달성합니다.
  • Darbetes Management]: Fewer fingersticks, insulin dosing에 대한 일일 결정, 하룻밤 포도당 수준에 대한 불안 감소. APS가 지속적으로 삶의 당뇨병 특정 품질을 개선하고 당뇨병을 앓고 있음을 발견 2022 체계적인 검토.
  • Long-Term Complications의 위험 감소: 시간이 지남에 따라 더 나은 glycemic 통제를 유지함으로써, microvascular 합병증의 불균형 (retinopathy, nephropathy, neuropathy)는 랜드 마크 DCCT 발견과 일관성.
  • Greater Flexibility: 사용자는 식이, 변경 식사 타이밍, 또는 시스템의 역학적 조정 또는 변경된 인슐린 동작을 위해 동적으로 조정할 수 있기 때문에, 더 적은 혼란과 운동을 건너 뛸 수 있습니다.

이 혜택은 미국 당뇨병 협회와 소아과 청소년 당뇨병을위한 국제 사회를 포함하여 주요 당뇨병 조직을 주도했으며, T1D와 함께 선호하는 옵션으로 하이브리드 폐쇄 요법을 권장합니다. 2 세부터 시작합니다.

인공 Pancreas 시스템의 유형

인공적인 pancreas 체계는 자동화의 그들의 수준에 의해 분류됩니다. 완전히 자동화된 동안 (비례) 체계는 발달에서 남아 있습니다, 현재 상업적인 선택권은 “hybrid 닫히는 반복” 체계입니다. 여기 2025년의 중요한 체계입니다:

Medtronic 소형 780G

670G 및 770G에 성공하면 780G는 100-120 mg/dL의 조절 가능한 대상을 가진 SmartGuard 알고리즘을 사용합니다. 자동화 된 교정 boluses를 매일 5 분마다 제공하고 센서 교정을 필요로합니다. 사용자는 여전히 식사를 입력해야합니다. 시스템은 실제 데이터에서 강한 결과를 보았으며, TIR은 70 % 이상의 사용자에서 70 %를 초과합니다.

탄뎀 당뇨병 관리-IQ

제어-IQ는 t:slim X2 펌프 플랫폼에서 실행됩니다. 그것은 Dexcom G6 또는 G7 CGM을 사용하고 예측형 저당 과 자동화 된 보정 boluses를 특징으로합니다. 이 시스템은 112.5-120 mg / dL에 대상 수면 모드 옵션이있는 112.5-160 mg / dL을 대상으로합니다. 제어-IQ 알고리즘은 랜드 마크 iDCL 재판에서 검증되었으며 최근 2 형 당뇨병에 사용하기위한 FDA 정리를 받았습니다.

인스렛 옴포드 5

Omnipod 5는 Dexcom G6/G7과 통신하는 관이 없는 패치 펌프 기반 하이브리드 폐쇄형 시스템입니다. 그것은 사용자의 스마트 폰 (클라우드 또는 파드의 알고리즘 모델)에서 실행되는 알고리즘을 사용합니다. Omnipod 5는 110-150 mg/dL 및 자동화 된 보정 boluses에서 조정 가능한 대상을 제공합니다. 그것은 그것의 관이 없는 디자인에 인기가 있으며 활성 사용자 및 어린이에게 매력적입니다.

캠APS FX

캠APS FX는 Dexcom G6 및 인슐린 펌프 (Dana Diabecare RS 또는 t:slim X2)를 사용하여 완전히 폐쇄 루프 시스템입니다. 그것은 사용자의 인슐린이 시간 이상 필요로하는 적응 MPC 알고리즘을 사용합니다. 물론, 캠APS FX는 식사 발표가 필요하지 않습니다. 운동이나 대형 식사에 대한 자동 조정은 성능을 향상시킬 수 있지만, 사용자가 운동 또는 대형 식사를 위해 입력 할 수 있습니다. 그것은 1 세에서 사용을위한 승인됩니다.

DIY 폐쇄 루프 (OpenAPS, 루프, AndroidAPS)

오픈 소스 do-it-yourself (DIY) 커뮤니티는 2013년부터 폐쇄 루프 기술을 개척했습니다. Loop (iOS) 및 AndroidAPS와 같은 시스템은 호환 가능한 펌프 (예 : 이전 Medtronic 모델, Omnipod EROS) 및 CGM (Dexcom, Medtronic)을 사용하여 자체 하이브리드 또는 완전 폐쇄 루프를 구축 할 수 있습니다. FDA 승인이 아니라이 시스템은 엄격한 안전 알고리즘과 탁월한 높은 사용자 만족도를 가지고 있습니다. 전세계 20,000 명의 사람들이 직면 한 TIR을 사용하여 수백만 명의 사람들이 직면 한 모든 것을 돕는 데 사용됩니다.

도전과제

그들의 효능에도 불구하고 인공적인 pancreas 시스템은 도전없이는 아닙니다. 이 장벽을 해결하는 것은 더 넓은 채택과 더 나은 결과를 얻을 것이다.

  • Cost and Accessibility: 하이브리드 폐쇄 루프 시스템의 상륙 비용은 CGM 센서, 펌프 소모품 및 인슐린에 대한 지속적인 월 비용으로 $5,000-8,000 (펌프, 센서, 공급)을 초과할 수 있습니다. 보험 적용은 널리 변화하고, 많은 지역은 재투자가 부족합니다. 비용은 APS를 사용하여 자격이 된 환자를 예방하는 숫자 1 장벽을 유지한다.
  • User Training and Engagement: 사용자는 식사 입력, 보정 및 취급 경고를 포함하여 시스템 기능에 훈련되어야 합니다. 가파른 학습 곡선은 청소년과 젊은 성인을 위해 좌절과 중단, 특히 납작하게 할 수 있습니다. 기술적인 문헌 및 문제 해결 장치 오류가 필요한 준비를 해결하는 기꺼이.
  • Sensor Accuracy: 하이브리드 폐쇄 루프의 성능은 CGM 정확도에 크게 의존합니다. interstitial과 혈액 포도당 사이 지연, 압축 낮은, 센서 드롭 아웃은 유독한 투약을 일으킬 수 있습니다. 현대 센서 (Dexcom G7, Libre 3)는 매우 정확하고, 가끔 실패는 여전히 발생합니다.
  • Meal Handling: 사용자는 식사 및 정확하게 견적 탄수화물 콘텐츠를 발표해야 합니다. 아래 또는 과감한 리드는 후반성 고혈당 또는 고혈당으로 이어집니다. 사용자 입력 없이 음식을 감지하고 커버할 수 있는 완전 자동화된 시스템은 개발 중이지만, 초기 시험 (예: 캠브리지의 식사 감지 모듈) 쇼 약속을 나타냅니다.
  • Exercise Management: 물리적 활동은 복잡한 포도당의 구식이 발생합니다: catecholamines로 인해 초기 고혈당, 그 후 증가 된 인슐린 감도에서 hypoglycemia 지연. 아니 알고리즘은 사용자 입력없이 완벽하게 운동을 관리 할 수 있습니다 (예를들면, 일시적 증가, 중단 인슐린). 대부분의 시스템은 'activity'또는 'exercise'모드를 제공하지만, 사용자는 참여가 필요합니다.
  • 장치 통합 및 상호 운용성: 현재 시스템은 특정 펌프와 CGM에 일반적으로 연결됩니다. '닫힌 루프 생태계'잠금 제한 소비자 선택. 상호 운용성 장치(예: Tidepool Loop)를 향해 이동하여 펌프와 CGM에 실행할 수 있습니다. 이 장벽을 깰 예정이지만 규제 및 상업적 장애물은 지속됩니다.

미래 지향

향후 10 년은 인공 판스크라스 기술의 급속한 진화를 약속합니다. 개발의 핵심 영역은 다음과 같습니다.

  • Fully Automated (Closed-Loop without Meal Input): 몇몇 연구 그룹은 포도당 상승의 비율에 의해 식사 인식하는 식사 탐지 산법, 사용자 입력을 필요로 하지 않고. 캠APS FX 완전 폐쇄 루프 연구와 같은 초기 임상 시험은, 발표된 식사 없이 70% 이상 매체 TIR를 보여주었습니다.
  • Bi-Hormonal Systems: 닫히는 반복에 포도 대를 추가 (dual-hormone)는 더 적극적으로 대폭할 수 있습니다. 안정되어 있는 포도 대변 아날로그 (예를들면, 뉴질랜드 약의 dasiglucagon)를 사용하여 이중 호르몬 체계의 예심은 최소 가설성으로 가까운 포도당 수준을 달성했습니다. iLet Bionic Panamine은 (FDA)와 같은 단 하나 pultasonal를 가진 이중 호르몬 체계 (미국)를, 얻었다 (미국).
  • Implantable Systems: 완전하게 이식성 CGMs 및 펌프는 편익을 강화하고 표면 감염을 감소시키기 위하여 개발되고 있습니다. Eversense 이식성 CGM (Senseonics)는 이미 180 일 감지기 생활을 제안합니다; 주입한 펌프 (예를들면, Roche's DiaPort)도 결합해, 이것은 최소 침습성 닫히는 반복에 지도할 수 있었습니다.
  • ] 인공지능과 머신러닝: Algorithms는 식사, 운동, 스트레스, 생리주기와 관련된 패턴을 예측하는 기계 학습을 통해 더 적응되고 있습니다. 개인 모델은 수동 튜닝의 필요성을 줄여 개별 인슐린 감도를 배울 수 있습니다.
  • 디지털 헬스 플랫폼: Clouds 기반 원격 모니터링(예: Dexcom Clarity, Tidepool)은 실시간 포도당 데이터 및 장치 성능을 볼 수 있는 Caregivers 및 clinicians를 제공합니다. 전자 건강 기록과 telemedicine 플랫폼과 통합은 임상 의사 결정 지원을 개선할 것입니다.
  • Type 2 Diabetes and Hospital Use: 닫히는 반복 체계는 유형 2 당뇨병 (T2D) 사용자를 위해 시험되고 긴요한 ill 환자에 있는 glycemic 관리를 위해 입니다. 2023년에, FDA는 T2D를 위한 통제 IQ를, 병원 근거한 닫히는 반복 산법 (예를들면, 별 체계) ICUs에 있는 개량한 결과.
  • Lower Cost and Disruptive Innovation: CGM 센서와 펌프의 비용을 절감하는 노력은 언웨이입니다. 예를 들어, FDA의 Over-the-Counter CGM (Dexcom Stelo, Libre Sense) 및 저비용 패치 펌프의 개발은 저비용 및 중간에 저렴한 폐쇄 루프를 만들 수 있습니다.

의약

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참고 및 추가 읽기

  • 미국 당뇨병 협회. (2024). 7. 당뇨병 기술 : [[FLT : 0]]]] 당뇨병의 치료 표준 - 2024[[FLT :1]]. 당뇨병 관리, 47(Supplement 1), S126-S144. [[FLT : 2]]]https://doi.org/10.2337/dc24-S007[FLT : 3]
  • 브라운, S. A., 외. (2019). 6 개월 무작위, 유형 1 당뇨병에 닫히는 루프 제어의 멀티 센터 재판. New England Journal of Medicine, 381(18), 1707–1717. https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa1907863
  • Boughton, C. K., & Hovorka, R. (2020). 인공 Pancreas : 현재 진행 및 미래 전망. ] Endocrinology, Diabetes 및 Obesity에 있는 선택적인 Opinion, 27(1), 14-19. https://doi.org/10.1097/MED.0000000000000518]
  • Inglett, S., et al. (2022). 유형 1 당뇨병이있는 성인을위한 폐쇄 루프 인슐린 배달 시스템의 삶과 정신적 인 결과 : 체계적인 검토. [[FLT : 0]]Diabetic Medicine[[FLT : 1], 39 (11), e14926. [[FLT : 2]]https://doi.org/10.1111/dme.14926[FLT : 3]
  • Forlenza, G. P., et al. (2022). 유형 1 당뇨병이있는 사람의 하이브리드 폐쇄 인슐린 배달의 실제 결과는 : Tandem Control-IQ 시스템. [[FLT : 0]] Diabetes 과학 기술 [[FLT :1], 16(4), 873-881. [[FLT : 2]]https://doi.org/10.1177/19368211063777[FLT : 3]