Otomatik insülin dağıtım sistemleri - Automated insulin delivery systems
Otomatik insülin iletim sistemleri , kan şekeri düzeylerini kontrol etmelerine yardımcı olmak için insülin iletimini otomatik olarak ayarlayarak, başta tip 1 olmak üzere diyabetli kişilere yardımcı olmak için tasarlanmış otomatik (veya yarı otomatik) sistemlerdir . Halihazırda mevcut sistemler (Ekim 2020 itibariyle) yalnızca tek bir hormon- insülin verebilir (ve dağıtımını düzenleyebilir) . Şu anda geliştirilmekte olan diğer sistemler, sağlıklı bir pankreasın endokrin işlevselliğine daha yakın bir şey sağlayarak, gerektiğinde iletilebilen bir veya daha fazla ek hormon ekleyerek mevcut sistemleri iyileştirmeyi amaçlamaktadır .
Pankreasın endokrin işlevi, insülin ve glukagon hormonlarını üreten adacık hücreleri tarafından sağlanır . Yapay pankreas teknolojisi, vücudun değişen kan şekeri seviyelerine yanıt olarak bu hormonların kan dolaşımına salgılanmasını taklit eder. Dengeli kan şekeri seviyelerini korumak, beyin, karaciğer ve böbreklerin işlevi için çok önemlidir. Bu nedenle tip 1 hastalar için vücut insülin üretemediğinde seviyelerin dengede tutulması gerekir.
Otomatik insülin verme sistemlerine sıklıkla yapay pankreas terimi ile atıfta bulunulur , ancak terimin kesin, evrensel olarak kabul edilmiş bir tanımı yoktur. Otomatik insülin iletimi dışındaki kullanımlar için Yapay pankreas (anlam ayrım) bölümüne bakınız .
Genel Bakış
Tarih
İlk otomatik insülin dağıtım sistemi Biostator olarak biliniyordu.
AID sistemlerinin sınıfları
Halihazırda mevcut olan AID sistemleri, yeteneklerine göre dört geniş sınıfa ayrılır. Serbest bırakılan ilk sistemler - askıya alma sistemleri - sadece insülin iletimini durdurabilir. Döngü sistemleri, teslimatı hem yukarı hem de aşağı modüle edebilir.
Eşik askıya alma
Eşik askıya alma sistemleri, insülin iletim otomasyonunun en basit şeklidir. Bağlı bir CGM, önceden ayarlanmış bir eşiğin altında bir glikoz seviyesi rapor ettiğinde, bir pompadan (bazal insülin olarak bilinir) sabit insülin akışını durdururlar. Bazal iletimin durdurulması, normal önceden programlanmış iletim hızını durdurur, ancak halihazırda infüze edilmiş olan insülini ortadan kaldıramaz, bu nedenle subkutan olarak verilen insülinin nispeten yavaş farmakokinetiği nedeniyle eşik süspansiyon sistemlerinin genel etkinliği sınırlıdır.
Tahmini Düşük Glikoz Askıya Alma
Eşik askıya alma sistemlerinden bir adım ötede olan Öngörülü Düşük Glikoz Askıya Alma (PLGS) sistemleri, bir CGM'den alınan son geçmiş okumalara dayalı olarak tahmin edilen gelecekteki kan şekeri seviyelerini tahmin etmek için bir matematiksel model kullanır. Bu, sistemin insülin iletimini öngörülen hipoglisemik olaydan 30 dakika öncesine kadar durdurmasına izin vererek, insülinin yavaş farmakokinetiğinin iletimin durdurulduğunu yansıtması için ek süre sağlar.
Hibrit Kapalı Döngü
Hibrit Kapalı Döngü (HCL) sistemleri, sürekli bir glikoz monitöründen alınan değerlere yanıt olarak bazal insülin iletim oranlarını hem yukarı hem de aşağı ayarlayarak PGLS sistemlerinin yeteneklerini daha da genişletir. Bazal insülinin bu modülasyonu sayesinde sistem, hem hiperglisemik hem de hipoglisemik olayların büyüklüğünü ve süresini azaltabilir.
Gelişmiş Hibrit Kapalı Döngü
Gelişmiş Hibrit Kapalı Döngü sistemleri , bazal insülini modüle etmeye ek olarak, yüksek kan şekerini düzeltmek için bolus insülin verme yeteneğine sahiptir.
Gerekli Bileşenler
Otomatik bir insülin iletim sistemi üç farklı bileşenden oluşur: kan şekeri seviyelerini belirlemek için sürekli bir glikoz monitörü, insülin iletmek için bir pompa ve pompaya komutlar göndermek için CGM'den gelen verileri kullanan bir algoritma. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), her bir bileşenin bağımsız olarak onaylanmasına izin vererek daha hızlı onaylara ve artan yeniliklere izin verir. Her bileşen aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
Sürekli Glikoz Monitörü (CGM)
Sürekli glikoz monitörleri (CGM'ler), subkutan interstisyel sıvıda mevcut glikoz seviyesine bağlı olarak bir hastanın kanındaki glikoz konsantrasyonunun bir tahminini tahmin eden tıbbi cihazlardır. Glikoz reaktif bir enzimle kaplanmış ince, biyouyumlu bir sensör teli cilde yerleştirilerek sistemin üretilen voltajı okumasını ve buna dayanarak kan şekerini tahmin etmesini sağlar. Bir CGM'nin geleneksel bir parmaktan kan şekeri ölçüm cihazına göre en büyük avantajı, CGM'nin her 60 saniyede bir (çoğu yalnızca her 5 dakikada bir okuma yapmasına rağmen) yeni bir okuma alabilmesidir, bu da sağlayabilen bir örnekleme frekansına izin verir. sadece mevcut kan şekeri seviyesi değil, aynı zamanda geçmiş ölçümlerin bir kaydı; bilgisayar sistemlerinin geçmiş kısa vadeli eğilimleri geleceğe yansıtmasına izin vererek, hastalara kan şekeri düzeylerinin muhtemelen nereye yöneldiğini gösteriyor.
İlk CGM'ler özellikle doğru değildi, ancak genel eğilimleri gözlemlemek ve kaydetmek için hala faydalıydı ve kan şekeri ölçümlerinde hızlı değişiklikler olması durumunda uyarılar sağlıyordu.
Sürekli kan şekeri monitörleri, yapay bir pankreas cihazı sistemi oluşturan cihazlardan biri, diğeri ise insülin pompası ve cihazı kalibre etmek için bir glikoz ölçerdir. Sürekli glikoz monitörleri daha yeni bir atılımdır ve FDA'nın onayından sonra hasta kullanımı için pazarları vurmaya başlamıştır. Hem geleneksel hem de sürekli monitör, cihazlardan alınan değerlere bağlı olarak manuel insülin iletimi veya karbonhidrat alımı gerektirir. Geleneksel kan şekeri ölçüm cihazları, veri elde etmek için kullanıcının birkaç saatte bir parmağını delmesini gerektirirken, sürekli monitörler, kan şekeri seviyesi verilerini alıcılara veya akıllı telefon uygulamalarına birkaç sıklıkta bir iletmek için kol veya karın üzerindeki derinin hemen altına yerleştirilen sensörleri kullanır. dakika. Sensörler on dört güne kadar kullanılabilir. Bir dizi farklı sürekli monitör şu anda FDA tarafından onaylanmıştır.
İlk sürekli glikoz monitörü (CGM) Aralık 2016'da onaylandı. Dexcom tarafından geliştirilen G5 Mobil Sürekli İzleme Sistemi, kullanıcıların sırayla parmaklarını günde iki kez (geleneksel ölçüm cihazlarıyla günde 8 kez tipik ortalamanın aksine) delmelerini gerektirir. sensörleri kalibre etmek için Sensörler yedi güne kadar dayanır. Cihaz, kan şekeri seviyeleri belirli bir noktanın altına düştüğünde, kullanıcıyı elde taşınan bir alıcı veya akıllı telefondaki uygulama aracılığıyla uyarmak için Bluetooth teknolojisini kullanır. Herhangi bir ortak sigorta hariç bu cihazın maliyeti yılda yaklaşık 4.800 ABD dolarıdır.
Abbott Laboratories'in FreeStyle Libre CGM'si Eylül 2017'de onaylandı. Yakın zamanda teknoloji, LibreLink uygulaması aracılığıyla akıllı telefon kullanımını destekleyecek şekilde değiştirildi. Bu cihaz hiçbir şekilde parmak delme işlemi gerektirmez ve üst kola yerleştirilen sensör 14 gün dayanır. Bu monitörün tahmini maliyeti yılda 1.300 ABD dolarıdır.
Dexcom'un bir sonraki G6 modeli CGM'si, on güne kadar sürebilen ve parmak delme kalibrasyonu gerektirmeyen Mart 2018'de onaylandı. Medtronic'in monitörü gibi, glikoz seviyesi eğilimlerini tahmin edebilir. İnsülin pompalarına entegrasyon için uyumludur.
Kontrol Algoritması
İnsülin pompası
Mevcut Sistemler
Kendin Yap
Reklam
MiniMed 670G
Eylül 2016'da FDA , ilk onaylı hibrit kapalı döngü sistemi olan Medtronic MiniMed 670G'yi onayladı . Cihaz, diyabetik bir kişinin bazal insülin ihtiyacını algılar ve vücuda iletimini otomatik olarak ayarlar. Sürekli bir glikoz monitörü, bir insülin pompası ve kalibrasyon için bir glikoz ölçerden oluşur. Sürekli monitör tarafından kan şekeri seviyelerinin tespitine dayalı olarak insülin iletim seviyesini değiştirmek için otomatik olarak çalışır. Bunu, kan şekeri verilerini analiz eden ve sonraki ayarlamaları yapan bir algoritma aracılığıyla göndererek yapar. Sistemin iki modu vardır. Manuel mod, kullanıcının bazal insülinin uygulanma hızını seçmesine olanak tanır. Otomatik mod, sürekli monitörün okumalarından her beş dakikada bir bazal insülin seviyelerini düzenler.
Cihaz başlangıçta yalnızca 14 yaş ve üzeri kişiler için mevcuttu ve Haziran 2018'de FDA tarafından 7-14 yaş arası çocuklarda kullanım için onaylandı. Aileler, gece boyunca kan şekerini manuel olarak kontrol etme endişesi duymadıkları için yeni sistemin kullanımından dolayı daha iyi uyku kalitesi bildirdiler. Sistemin tam maliyeti 3700 dolar, ancak hastalar daha azına alma fırsatına sahipler.
Geliştirmedeki Sistemler
Ilet Biyonik Pankreas
Boston Üniversitesi'nde Massachusetts General Hospital ile işbirliği içinde çift hormonlu bir yapay pankreas sistemi üzerinde çalışan bir ekip, 2008 yılında Bionic Pancreas adlı cihazları üzerinde klinik denemelere başladı. 2016 yılında Public Benefit Corporation Beta Bionics kuruldu. Şirketin kuruluşuyla birlikte Beta Bionics, cihazlarının ön adını Bionic Pancreas'tan iLet olarak değiştirdi. Cihaz, algılanan kan şekeri seviyelerine yanıt olarak hem insülin hem de glukagon vermek için kapalı döngü bir sistem kullanır. Henüz halka açık kullanım için onaylanmamış olsa da, 2017'de sunulan 4. nesil iLet prototipi, dokunmatik ekranlı bir arayüze sahip bir iPhone boyutunda. Hem insülin hem de glukagon için iki oda içerir ve cihaz sadece bir hormonla veya her ikisi ile kullanım için yapılandırılabilir. Denemeler yapılmaya devam ederken, iLet'in 2020'de yalnızca insülin sistemi için öngörülen bir nihai onayı vardır.
Inreda AP
Amsterdam'daki Akademik Tıp Merkezi ile işbirliği içinde Inreda Diabetic BV , insülin ve glukagon içeren kapalı bir döngü sistemi geliştirdi. Başlatıcı Robin Koops , 2004 yılında cihazı geliştirmeye başladı ve ilk testleri kendi üzerinde yaptı. Ekim 2016'da Inreda Diabetic BV , yapay pankreasını üretmenin ilk şartı olan ISO 13485 lisansını aldı. Ürüne Inreda AP adı verildi ve kısa süre sonra oldukça başarılı denemeler yaptı. Klinik denemelerin ardından Şubat 2020'de Avrupa yönetmeliğine uygun olduğuna dikkat çekerek CE işaretini aldı .
Ekim 2020'de sağlık sigortası şirketi Menzis ve Inreda Diabetic, Menzis tarafından sigortalı 100 hasta ile bir pilot uygulama başlattı. Bunların hepsi, kan şekeri düzeylerini düzenlemede çok ciddi sorunlar yaşayan hastalardır. Artık geleneksel tedavi yerine Inreda AP kullanıyorlar. Inreda AP ile bir başka büyük ölçekli deneme Temmuz 2021'de kuruldu ve Hollanda sağlık sigortasının tüm sigortalıları için cihazı kapsaması gerekip gerekmediğini belirlemeli. Inreda AP'nin daha küçük, geliştirilmiş bir versiyonunun 2023'te piyasaya sürülmesi planlanıyor.
Yaklaşımlar
Tıbbi malzeme
Tıbbi ekipman yaklaşımı, pankreasın normal işlevini değiştirmek için bilgisayar kontrollü bir algoritma ile birlikte çalışabilen sürekli bir glikoz monitörü ve implante edilmiş bir insülin pompasının birleştirilmesini içerir. Sürekli glikoz monitörlerinin geliştirilmesi, bu entegre sistemi kullanan yapay pankreas teknolojisinde ilerlemeye yol açmıştır.
Kapalı çevrim sistemler
Tek başına sürekli sensörden farklı olarak, kapalı döngü sistemi, monitörden okumaya yanıt olarak kullanıcı girişi gerektirmez; monitör ve insülin pompası sistemi, iletilen okumalardan hesaplanan doğru miktarda hormonu otomatik olarak verir. Sistem, yapay pankreas cihazını oluşturan şeydir.
Mevcut çalışmalar
2017'den başlayarak ve yakın gelecekte farklı yapay pankreas sistemleri üzerinde dört çalışma yürütülmektedir. Projeler, Ulusal Diyabet ve Sindirim ve Böbrek Hastalıkları Enstitüsü tarafından finanse edilmektedir ve kullanım onayı için başvurmadan önce cihazların test edilmesinin son kısmıdır. Çalışmalara katılanlar, cihazları kullanırken ve güvenlik, etkinlik ve bir dizi başka faktör için uzaktan izlenirken hayatlarını evde yaşayabilirler.
Virginia Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından yürütülen Uluslararası Diyabet Kapalı Döngü denemesi, akıllı telefon kullanıcı arayüzüne sahip inControl adlı kapalı döngü sistemini test ediyor. 6 ay boyunca 14 yaş ve üzeri 240 kişi katılıyor.
Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından yürütülen tam yıllık bir deneme Mayıs 2017'de başladı ve 6 ila 18 yaşları arasında tahmini 150 katılımcıyı kaydetti. İncelenen yapay pankreas sistemi bir akıllı telefon kullanıyor ve glikoz seviyesi kontrolünü iyileştirmek için düşük glikoz özelliğine sahip.
Minnesota, Minneapolis'teki Uluslararası Diyabet Merkezi , İsrail Schneider Çocuk Tıp Merkezi ile işbirliği içinde , 2019'un başlarında başlayacak ve 14 ila 30 yaşları arasındaki 112 ergen ve genç yetişkinleri kapsayacak 6 aylık bir çalışma planlıyor. çalışma, mevcut Medtronic 670G sistemini Medtronic tarafından geliştirilen yeni bir sistemle karşılaştırmaktır. Yeni sistem, sahada hala büyük bir zorluk olan yemek zamanı boyunca glikoz kontrolünü iyileştirmeyi amaçlayan bir programlamaya sahip.
Bionic Pancreas ekibi tarafından yürütülen mevcut 6 aylık çalışma, 2018'in ortalarında başladı ve 18 yaş ve üzeri 312 katılımcıyı kaydetti.
Fizyolojik
Fransa merkezli biyoteknik şirketi Defymed, pankreas beta hücreleri de dahil olmak üzere farklı hücre tiplerini kapsüllemek için seçici geçirgenliğe sahip biyo-uyumlu bir zara sahip MailPan adlı implante edilebilir bir biyo-yapay cihaz geliştiriyor . Cihazın implantasyonu, membran hastanın antikorlarının cihaza girmesini ve kapsüllenmiş hücrelere zarar vermesini engellediği için konjonktif immünosupresif tedavi gerektirmez. Cerrahi olarak implante edildikten sonra, membran tabakası yıllarca yaşayabilir. Cihazın tuttuğu hücreler, insan donörlerinden ziyade kök hücrelerden üretilebildiği gibi, zaman içinde giriş ve çıkış bağlantıları kullanılarak ameliyatsız olarak da değiştirilebilir. Defymed, önceden Juvenil Diyabet Araştırma Vakfı olarak bilinen JDRF tarafından kısmen finanse edilmektedir, ancak şimdi tip 1 diyabetin tüm yaşları ve tüm aşamaları için bir organizasyon olarak tanımlanmaktadır.
Kasım 2018'de Defymed'in, kök hücre bazlı rejeneratif tedaviler geliştiren bir biyo-ilaç şirketi olan İsrail merkezli Kadimastem ile, biyo-yapay bir tedavi için yaklaşık 1,47 milyon dolar değerinde iki yıllık bir hibe almak üzere ortak olacağı açıklandı. Tip 1 diyabeti tedavi edecek pankreas. Kadimastem'in kök hücre teknolojisi, pankreas endokrin hücreleri elde etmek için insan embriyonik kök hücrelerinin farklılaşmasını kullanır. Bunlar, insülin üreten beta hücrelerinin yanı sıra glukagon üreten alfa hücrelerini içerir. Her iki hücre de pankreasın yapısını taklit ederek adacık benzeri kümeler halinde düzenlenir. Ortaklığın amacı, her iki teknolojiyi, kan şekeri seviyelerine yanıt olarak insülin salgılayan biyo-yapay bir pankreas cihazında birleştirerek klinik deneme aşamalarına getirmektir.
San Diego, California merkezli biyoteknoloji şirketi ViaCyte, aynı zamanda, yarı geçirgen bir bağışıklık reaksiyonu koruyucu zardan yapılmış bir kapsülleme cihazı kullanan tip 1 diyabet için bir çözüm sağlamayı amaçlayan bir ürün geliştirdi. Cihaz, embriyonik kök hücrelerden farklılaştırılmış pankreas progenitör hücreleri içerir . Ayakta tedavi prosedüründe cerrahi implantasyondan sonra hücreler, adacık benzeri kümeler halinde düzenlenen ve insülin ve glukagon üreten pankreasın işlevini taklit eden endokrin hücrelere olgunlaşır. Teknoloji, klinik öncesi çalışmalardan 2014'teki 1. aşama klinik deneyler için FDA onayına kadar ilerledi ve Haziran 2018'deki deneyden iki yıllık verileri sundu. PEC-Encap adlı ürünlerinin şimdiye kadar güvenli ve iyi olduğunu bildirdiler. terapötik seviyelerin altındaki bir dozda hastalarda tolere edilir. Kapsüllenmiş hücreler implantasyondan sonra hayatta kalabildi ve olgunlaştı ve koruyucu zar nedeniyle bağışıklık sistemi reddi azaldı. Denemenin ikinci aşaması, ürünün etkinliğini değerlendirecektir. ViaCyte, bu projede JDRF'den de finansal destek almaktadır.
Dünya çapında girişimler
2006 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde, JDRF (eski adıyla Juvenile Diabetes Research Foundation), sürekli glikoz izleme ve yapay pankreas teknolojisinin geliştirilmesini, düzenleyici onayını ve kabulünü hızlandırmaya yardımcı olmak için çok yıllı bir girişim başlattı.
Tam otomatik bir yapay pankreas sistemi yaratma ve ticarileştirmeye yönelik tabandan gelen çabalar da doğrudan hasta savunucularından ve diyabet camiasından kaynaklanmıştır. T1D'li çocukların ebeveynleri tarafından kurulan Bigfoot Biomedical , algoritmalar oluşturdu ve kan şekerini izleyen ve uygun şekilde insülin sağlayan kapalı döngü bir cihaz geliştiriyor.
Referanslar
- Blauw, H.; et al. (2020), "Bir bihormonal yapay pankreasın klinik doğrulaması", Diyabet Teknolojisi ve Tedavisi , Mary Ann Liebert, INC 140 Huguenot Street, 3RD FL, NEW ROCHELLE, NY 10801 ABD, 22 : A36-A37