211service.com
Umělá slinivka břišní
V dnešní době mají lidé s diabetem řadu technologií, které pomáhají udržet hladinu cukru v krvi pod kontrolou, včetně nepřetržitých monitorů, které dokážou sledovat hladinu glukózy po celý den, a inzulinových pump, které dokážou podávat lék. Ale diabetik je stále zodpovědný za výkonná rozhodnutí – kdy si otestovat krev nebo si dát injekci – a systém má spoustu prostoru pro lidskou chybu. Nyní však vědci tvrdí, že první generace umělé slinivky břišní, která by byla schopna činit většinu rozhodnutí o dávkování bez zásahu nositele, by mohla být dostupná během několika příštích let.
Umělá slinivka: Vědci spárují kontinuální monitory glukózy, jako je zařízení na obrázku zde (bílé zařízení, nahoře), s inzulínovými pumpami, jako je ta na obrázku (zařízení podobné pageru, dole), aby vytvořili umělou slinivku pro lidi s cukrovkou. V tomto komerčním systému společnosti Medtronic glukometr bezdrátově přenáší data do pumpy prostřednictvím glukometru (není na obrázku). Uživatel se však stále musí rozhodnout, kolik inzulínu potřebuje, a sám si ho nadávkovat. V umělé slinivce by speciálně navržené algoritmy vypočítaly, kolik inzulínu je potřeba a jak rychle, a pak by signalizovaly dodání léku bez lidského zásahu.
Diabetes 1. typu se rozvíjí, když buňky ostrůvků lidské slinivky břišní přestanou produkovat dostatečné množství inzulínu, takže tělo není schopno samo regulovat hladinu krevního cukru. Dlouhodobé výkyvy glukózy mohou vést k poškození nervů, slepotě, mrtvici a srdečním záchvatům. I mezi těmi nejbdělejšími diabetiky jsou stále běžné velké poklesy a skoky v hladinách glukózy. Dnes máme k dispozici údaje, které naznačují, že byste mohli dosáhnout mnohem lepších výsledků v oblasti diabetu, když se vedení ujme počítač, místo toho, aby to všechno dělal člověk s diabetem sám, říká Aaron Kowalski, ředitel výzkumu Juvenile Diabetes Research Foundation’s. Projekt umělé slinivky břišní .
Na své nejzákladnější úrovni se umělá slinivka břišní skládá ze tří součástí: kontinuálního senzoru pro detekci hladin glukózy v reálném čase, miniaturního počítače, který dokáže tyto hodnoty snímat a pomocí algoritmu předvídat, co se bude dít dál, a určit, kolik inzulínu je potřeba. k udržení stabilní hladiny a inzulinová pumpa poháněná počítačem, která dávkuje příslušné množství léku.
Dvě z těchto součástí – inzulínové pumpy a kontinuální monitory glukózy – jsou již na komerčním trhu (poslední jmenovaný získal marketingové schválení americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv jen před několika lety). V blízké budoucnosti byste pravděpodobně mohli vytvořit docela robustní systém s dnešními technologiemi, říká Kowalski, jehož skupina stála v čele koalice zaměřené na co nejrychlejší uvedení umělé slinivky na trh.
Členové konsorcia experimentují s variacemi tohoto systému s uzavřenou smyčkou, který je pojmenován proto, že počítačový algoritmus spojuje inzulínovou pumpu a monitor glukózy, čímž smyčku uzavírá. Možná je člověku, který je nejblíže vývoji komerčního systému Roman Hovorka , hlavní vědecký pracovník na University of Cambridge ve Spojeném království, kde vede Diabetes Modeling Group. Jeho první uzavřená studie zkoumala účinnost systému při použití přes noc, během hodin, kdy hladiny krevního cukru pravděpodobně prudce klesnou a mohou nastat komplikace. Chci přejít k přístupu, který by se dal komercializovat, a nejjednodušší je prostě uzavřít smyčku přes noc, v době, kdy se s inzulinem stejně moc dělat nedá.
Hovorka použil dva přístroje, oba komerčně dostupné. První, kontinuální monitor glukózy, se skládá ze subkutánního senzoru, který měří hladiny glukózy v tkáni pod kůží, a zařízení, které bezdrátově komunikuje se senzorem a stahuje jeho data. Druhým je samotná pumpa, zařízení velikosti pageru se zásobníkem inzulínu, který dodává lék tenkou hadičkou do podkožní jehly. Hovorka a jeho spolupracovníci přidali algoritmus, který nejen uvedl pumpu a senzor do vzájemné komunikace, ale také vyvedl (spícího) uživatele z obrazu tím, že přesně určil, kolik inzulínu má každých 15 minut vypít.
Když byl testován na 12 dětech s diabetem 1. typu, systém s uzavřenou smyčkou dostal hladinu glukózy v krvi dětí do cílového rozmezí 61 procent času, oproti 23 procentům u těch, kteří dodržovali svou normální rutinu. Díky uzavřené smyčce se dokážeme vyhnout extrémům – extrémně špatnému minimu a extrémně špatnému vysokému, říká Hovorka. V současné době spolupracuje s výrobci zařízení v tomto odvětví na vytvoření komerčního produktu.
Technologicky jsou zbývající překážky pro výzkumné pracovníky zdokonalování – například konstrukce algoritmů, které jsou dokonale vypilovány, aby předpovídaly, kterým směrem se hladiny glukózy pohybují a jakou rychlostí. Jiní výzkumníci pracují na senzorech, které dokážou monitorovat glykémii po delší dobu (v současnosti je nutné senzory vyměňovat každé tři až osm dní) a se zvýšenou přesností.
Navzdory skutečnosti, že velká část technologie je na trhu, musí výzkumníci stále dokázat FDA, že jejich systém je v kombinaci s algoritmy bezpečný a že pokud se něco pokazí – pokud se senzor rozbije nebo se ucpe inzulínová pumpa – počítač to dokáže vycítit a buď spustí alarm, nebo vypne celý systém.
Nemusíte získat dokonalý systém, abyste dosáhli obrovského pokroku a výrazně usnadnili život s cukrovkou, říká William Tamborlane , vedoucí dětské endokrinologie na Yale School of Medicine, který koncem 70. let vynalezl terapii inzulínovou pumpou. Jako klinického lékaře ho více zajímá vidět, jak se tyto postupné pokroky dostávají k pacientům, než čekat na vytvoření dokonalého systému. Nyní máme senzory, které dokážou každou minutu zjistit, co dělá krevní cukr, říká Tamborlane. A máme inzulínové pumpy, které dokážou z minuty na minutu změnit množství inzulínu, které podávají. Právě teď máme technologii, abychom se přiblížili tomu, co by mohlo být považováno za konečné řešení.