211service.com
Een kunstmatige alvleesklier
Tegenwoordig hebben mensen met diabetes een reeks technologieën om hun bloedsuikerspiegel onder controle te houden, waaronder continue monitoren die de glucosespiegels de hele dag in de gaten kunnen houden en insulinepompen die het medicijn kunnen afleveren. Maar de diabeticus is nog steeds verantwoordelijk voor het nemen van uitvoerende beslissingen - wanneer hij zijn bloed moet testen of zichzelf een injectie moet geven - en het systeem heeft voldoende ruimte voor menselijke fouten. Nu zeggen onderzoekers echter dat de eerste generaties van een kunstmatige alvleesklier, die in staat zou zijn om de meeste doseringsbeslissingen te nemen zonder tussenkomst van de drager, binnen de komende jaren beschikbaar zouden kunnen zijn.
Kunstmatige alvleesklier: Wetenschappers koppelen continue glucosemeters, zoals het hier afgebeelde apparaat (wit apparaat, boven), met insulinepompen, zoals het hier afgebeelde apparaat (pagerachtig apparaat, onder), om een kunstmatige alvleesklier te creëren voor mensen met diabetes. In dit commerciële systeem van Medtronic verzendt de glucosemeter draadloos gegevens naar de pomp via een meter (niet afgebeeld). De gebruiker moet echter nog steeds beslissen hoeveel insuline hij nodig heeft en deze zelf doseren. In een kunstmatige alvleesklier zouden speciaal ontworpen algoritmen berekenen hoeveel insuline nodig is en hoe snel, en vervolgens de toediening van het medicijn signaleren zonder menselijke tussenkomst.
Type 1-diabetes ontwikkelt zich wanneer de eilandjescellen van de menselijke alvleesklier stoppen met het produceren van voldoende hoeveelheden insuline, waardoor het lichaam niet in staat is om zelf de bloedsuikerspiegel te reguleren. Als er niets aan wordt gedaan, kunnen glucoseschommelingen op de lange termijn leiden tot zenuwbeschadiging, blindheid, beroerte en hartaanvallen. Zelfs onder de meest waakzame diabetici komen grote dalingen en stijgingen van de glucosespiegels nog steeds veel voor. We hebben vandaag gegevens bij de hand die suggereren dat je veel betere diabetesresultaten kunt krijgen als de computer het voortouw neemt in plaats van dat de persoon met diabetes het allemaal zelf doet, zegt Aaron Kowalski, onderzoeksdirecteur van de Juvenile Diabetes Research Foundation. Kunstmatig alvleesklierproject .
Op het meest basale niveau bestaat een kunstmatige alvleesklier uit drie componenten: een continue sensor om glucosespiegels in realtime te detecteren, een miniatuurcomputer die die metingen kan doen en een algoritme kan gebruiken om te voorspellen wat er zal gebeuren en te bepalen hoeveel insuline nodig is om de niveaus stabiel te houden, en een door de computer aangedreven insulinepomp die de juiste hoeveelheid van het medicijn doseert.
Twee van de componenten - insulinepompen en continue glucosemeters - zijn al op de commerciële markt (de laatste kreeg slechts een paar jaar geleden toestemming voor het op de markt brengen van de Amerikaanse Food and Drug Administration). Op korte termijn zou je met de huidige technologieën waarschijnlijk een behoorlijk robuust systeem kunnen creëren, zegt Kowalski, wiens groep het voortouw heeft genomen in een coalitie die erop gericht is zo snel mogelijk een kunstmatige alvleesklier op de markt te brengen.
Leden van het consortium experimenteren met varianten van dit gesloten-lussysteem, zo genoemd omdat het computeralgoritme de insulinepomp en de glucosemeter verbindt, waardoor de lus wordt gesloten. Misschien is de persoon die het dichtst bij de ontwikkeling van een commercieel systeem staat: Roman Hovorka , een hoofdonderzoeksmedewerker aan de Universiteit van Cambridge, in het VK, waar hij leiding geeft aan de Diabetes Modeling Group. Zijn eerste closed-loop-onderzoek onderzocht de effectiviteit van het systeem bij gebruik 's nachts, tijdens de uren dat de bloedsuikerspiegels waarschijnlijk snel dalen en complicaties kunnen optreden. Ik wil overstappen op een benadering die commercieel kan worden gemaakt, en de eenvoudigste is om de cirkel van de ene op de andere dag te sluiten, op een moment dat men toch niet al te veel aan insuline kan doen.
Hovorka gebruikte twee apparaten, beide in de handel verkrijgbaar. De eerste, een continue glucosemonitor, bestaat uit een onderhuidse sensor die de glucosespiegels in weefsel onder de huid meet en een apparaat dat draadloos met de sensor communiceert om de gegevens te downloaden. De tweede is de pomp zelf, een apparaat ter grootte van een semafoon met een insulinereservoir dat het medicijn via een dunne buis naar een onderhuidse naald brengt. Hovorka en zijn medewerkers voegden een algoritme toe dat niet alleen de pomp en sensor met elkaar in communicatie bracht, maar ook de (slapende) gebruiker uit beeld haalde door precies te bepalen hoeveel insuline er elke 15 minuten moet worden toegediend.
Toen het werd getest bij 12 kinderen met diabetes type 1, bracht het gesloten-lussysteem de bloedglucosewaarden van de kinderen 61 procent van de tijd in het doelbereik, tegen 23 procent voor degenen die hun normale routine volgden. Met de gesloten lus kunnen we de extremen vermijden - de extreem slechte lage en de extreem slechte hoge, zegt Hovorka. Hij werkt momenteel samen met apparaatfabrikanten in de branche om een verkoopbaar commercieel product te maken.
Technologisch gezien zijn de resterende obstakels voor onderzoekers die van verfijning, bijvoorbeeld het construeren van algoritmen die voortreffelijk zijn aangescherpt om te voorspellen in welke richting de glucosespiegels bewegen en met welk tempo. Andere onderzoekers werken aan sensoren die de bloedglucose over een langere periode kunnen monitoren (momenteel moeten sensoren elke drie tot acht dagen worden vervangen) en met verbeterde nauwkeurigheid.
Ondanks het feit dat veel van de technologie op de markt is, moeten onderzoekers de FDA nog steeds bewijzen dat hun systeem veilig is in combinatie met de algoritmen, en dat als er iets misgaat - als een sensor wankel wordt of de insulinepomp verstopt raakt - de computer kan het detecteren en ofwel een alarm laten afgaan of het hele systeem uitschakelen.
Je hoeft niet het perfecte systeem te hebben om een enorme vooruitgang te boeken en het leven met diabetes aanzienlijk gemakkelijker te maken, zegt William Tamborlane , hoofd van de pediatrische endocrinologie aan de Yale School of Medicine, die eind jaren zeventig insulinepomptherapie uitvond. Als clinicus is hij meer geïnteresseerd in het zien van deze stapsgewijze vooruitgang bij de patiënten dan in het wachten op het creëren van een perfect systeem. We hebben nu sensoren die elke minuut kunnen zeggen wat de bloedsuikerspiegel doet, zegt Tamborlane. En we hebben insulinepompen die de hoeveelheid insuline van minuut tot minuut kunnen veranderen. We hebben nu de technologie om aardig in de buurt te komen van wat als de ultieme oplossing kan worden beschouwd.