211service.com
Sztuczna trzustka
Obecnie osoby z cukrzycą dysponują szeregiem technologii, które pomagają utrzymać poziom cukru we krwi pod kontrolą, w tym ciągłe monitory, które mogą kontrolować poziom glukozy przez cały dzień oraz pompy insulinowe, które mogą dostarczać lek. Ale diabetyk nadal jest odpowiedzialny za podejmowanie decyzji wykonawczych – kiedy zbadać swoją krew lub zrobić sobie zastrzyk – a system ma dużo miejsca na ludzkie błędy. Teraz jednak naukowcy twierdzą, że pierwsze generacje sztucznej trzustki, które byłyby w stanie podejmować większość decyzji dotyczących dawkowania bez interwencji użytkownika, mogą być dostępne w ciągu najbliższych kilku lat.
Sztuczna trzustka: Naukowcy łączą ciągłe monitory glikemii, takie jak urządzenie na zdjęciu (białe urządzenie na górze), z pompami insulinowymi, takimi jak ta na zdjęciu (urządzenie przypominające pager, na dole), aby stworzyć sztuczną trzustkę dla osób z cukrzycą. W tym komercyjnym systemie firmy Medtronic glukometr bezprzewodowo przesyła dane do pompy za pomocą glukometru (nie pokazano). Jednak użytkownik nadal musi decydować, ile potrzebuje insuliny i sam ją dawkować. W sztucznej trzustce specjalnie zaprojektowane algorytmy obliczałyby, ile insuliny jest potrzebne i jak szybko, a następnie sygnalizują dostarczenie leku bez interwencji człowieka.
Cukrzyca typu 1 rozwija się, gdy komórki wysepek trzustki człowieka przestają wytwarzać odpowiednie ilości insuliny, przez co organizm nie jest w stanie samodzielnie regulować poziomu cukru we krwi. Niekontrolowane wahania poziomu glukozy w dłuższej perspektywie mogą prowadzić do uszkodzenia nerwów, ślepoty, udaru mózgu i zawału serca. Nawet wśród najbardziej czujnych diabetyków duże spadki i skoki poziomu glukozy są nadal częstym zjawiskiem. Mamy dziś pod ręką dane, które sugerują, że można uzyskać znacznie lepsze wyniki leczenia cukrzycy, jeśli komputer przejmie inicjatywę, a nie osoba z cukrzycą robiąca to sama, mówi Aaron Kowalski, dyrektor ds. badań Fundacji Badań nad Cukrzycą Nieletnich. Projekt sztucznej trzustki .
Na najbardziej podstawowym poziomie sztuczna trzustka składa się z trzech elementów: ciągłego czujnika do wykrywania poziomu glukozy w czasie rzeczywistym, miniaturowego komputera, który może wykonać te odczyty i użyć algorytmu, aby przewidzieć, co będzie dalej i określić, ile insuliny jest potrzebne aby utrzymać stały poziom i pompę insulinową napędzaną przez komputer, która dozuje odpowiednią ilość leku.
Dwa z komponentów – pompy insulinowe i monitory do ciągłego monitorowania glikemii – są już na rynku komercyjnym (ten ostatni zaledwie kilka lat temu uzyskał zgodę na wprowadzenie do obrotu amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków). W najbliższym czasie prawdopodobnie można by stworzyć całkiem solidny system przy użyciu dzisiejszych technologii, mówi Kowalski, którego grupa stała na czele koalicji mającej na celu jak najszybsze wprowadzenie na rynek sztucznej trzustki.
Członkowie konsorcjum eksperymentują z odmianami tego systemu o zamkniętej pętli, nazwanym tak, ponieważ algorytm komputerowy łączy pompę insulinową i monitor glukozy, zamykając pętlę. Być może osobą najbliższą opracowanie systemu komercyjnego jest: Roman Hovorka , główny pracownik naukowy na Uniwersytecie Cambridge w Wielkiej Brytanii, gdzie kieruje Grupą Modelowania Cukrzycy. Jego pierwsze badanie w obiegu zamkniętym badało skuteczność systemu stosowanego w nocy, w godzinach, w których poziom cukru we krwi prawdopodobnie gwałtownie spadnie i mogą wystąpić komplikacje. Chcę przejść do podejścia, które można by skomercjalizować, a najprostsze to po prostu zamknąć pętlę na noc, w czasie, kiedy i tak nie można zrobić zbyt wiele z insuliną.
Hovorka używał dwóch urządzeń, obydwa dostępne na rynku. Pierwszy, ciągły monitor glikemii, składa się z czujnika podskórnego, który mierzy poziom glukozy w tkance podskórnej oraz urządzenia, które komunikuje się bezprzewodowo z czujnikiem w celu pobrania jego danych. Druga to sama pompa, urządzenie wielkości pagera ze zbiornikiem insuliny, który dostarcza lek cienką rurką do podskórnej igły. Hovorka i jego współpracownicy dodali algorytm, który nie tylko komunikował pompę i czujnik, ale także usuwał (śpiącego) użytkownika z obrazu, określając dokładnie, ile insuliny należy podawać co 15 minut.
Podczas testów na 12 dzieciach z cukrzycą typu 1, system zamkniętej pętli sprowadził poziom glukozy we krwi dzieci do docelowego zakresu w 61 procentach przypadków, w porównaniu z 23 procentami dla tych, którzy postępowali zgodnie z normalną rutyną. Dzięki zamkniętej pętli jesteśmy w stanie uniknąć skrajności – skrajnie złego dolnego i skrajnie złego wysokiego – mówi Hovorka. Obecnie współpracuje z producentami urządzeń w branży, aby stworzyć komercyjny produkt nadający się do sprzedaży.
Technologicznie, pozostałymi przeszkodami dla badaczy są udoskonalenia – na przykład konstruowanie algorytmów, które są znakomicie dopracowane, aby przewidywać, w jakim kierunku poruszają się poziomy glukozy i w jakim tempie. Inni badacze pracują nad czujnikami, które mogą monitorować poziom glukozy we krwi przez dłuższy czas (obecnie czujniki muszą być wymieniane co trzy do ośmiu dni) i mają większą dokładność.
Pomimo faktu, że znaczna część technologii jest dostępna na rynku, naukowcy muszą nadal udowadniać FDA, że ich system jest bezpieczny w połączeniu z algorytmami i że jeśli coś pójdzie nie tak – jeśli czujnik się chwieje lub pompa insulinowa zatka – komputer wyczuwa to i albo uruchamia alarm, albo wyłącza cały system.
Nie musisz mieć idealnego systemu, aby dokonać ogromnego postępu i znacznie ułatwić życie z cukrzycą, mówi William Tamborlane , szef endokrynologii dziecięcej w Yale School of Medicine, który wynalazł terapię pompą insulinową pod koniec lat siedemdziesiątych. Jako klinicysty bardziej interesuje go obserwowanie, jak te stopniowe postępy docierają do pacjentów, niż czekanie na stworzenie idealnego systemu. „Mamy teraz czujniki, które mogą co minutę powiedzieć, co robi cukier we krwi”, mówi Tamborlane. I mamy pompy insulinowe, które mogą zmieniać ilość podawanej insuliny z minuty na minutę. Mamy teraz technologię, która może zbliżyć się do tego, co można uznać za najlepsze rozwiązanie.