Đổi mới y tế trong điều trị bệnh tiểu đường loại 1 có bước nhảy vọt lớn với phát minh và thử nghiệm tuyến tụy nhân tạo. Liệu thiết bị điện thoại thông minh dựa trên thuật toán này có thay đổi cuộc sống của bệnh nhân tiểu đường hay không?
![[Thiết bị tụy nhân tạo]](https://demedbook.com/images/1/artificial-pancreas-game-changer-for-diabetes-treatment.jpg)
Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), gần 1 trong 10 người Mỹ bị tiểu đường. Trong số này, khoảng 5% là bệnh nhân tiểu đường loại 1, tương đương với 1,5 triệu người Mỹ.
Điều trị bệnh tiểu đường loại 1 có hiệu quả cao nhưng là một thử thách tương đối phiền phức. Bệnh nhân được yêu cầu phải thường xuyên lấy máu, kiểm tra mức đường huyết và tiêm lượng insulin thích hợp.
Các can thiệp hiện tại để lại cơ hội không mong muốn cho lỗi của con người. Họ cũng khá khó chịu và bất tiện; cuộc săn tìm các phương pháp điều trị tốt hơn đang diễn ra.
Một cải tiến như vậy cho thấy rất nhiều hứa hẹn là cái gọi là tuyến tụy nhân tạo. Ý tưởng về tuyến tụy nhân tạo đã được thảo luận trong nhiều thập kỷ, nhưng chỉ gần đây nó mới trở thành một lựa chọn khả thi.
Được thiết kế bởi Boris Kovatchev và nhóm của ông tại Đại học Y khoa Virginia, sự đổi mới về y học này có khả năng thay đổi hàng triệu mạng sống tốt hơn.
Kovatchev đã làm việc trên một thiết bị như vậy kể từ năm 2006. Ban đầu, loại hệ thống vòng kín này có thể theo dõi mức đường và quản lý insulin một cách thích hợp được cho là không thể.
Ý tưởng của một tuyến tụy nhân tạo đã được đáp ứng với sự hoài nghi từ cộng đồng khoa học nhưng, may mắn thay, Kovatchev tiếp tục không suy giảm:
“Chúng tôi cho thấy rằng nó không chỉ có thể, nhưng nó có thể chạy trên một điện thoại thông minh.”
Tiểu đường loại 1 là gì?
Insulin thường tạo điều kiện hấp thụ glucose từ máu vào cơ thể nơi nó được sử dụng. Bệnh tiểu đường loại 1 xảy ra khi tuyến tụy ngừng tạo đủ insulin.
Bệnh tiểu đường loại 2 thường gây ra bởi sự lựa chọn lối sống, chẳng hạn như chế độ ăn uống kém và thiếu tập thể dục; bệnh tiểu đường loại 1, tuy nhiên, không liên quan đến lối sống. Các tế bào beta trong tuyến tụy sản xuất insulin bị tấn công bởi một phản ứng hệ thống miễn dịch không phù hợp, khiến chúng không đủ cho nhu cầu của cơ thể.
Để bù đắp cho sự thiếu hụt này trong hóa sinh, bệnh nhân phải thường xuyên chích ngón tay, lấy mẫu máu, đo nồng độ glucose và tự tiêm insulin để điều chỉnh cân bằng. Tấm khiên thường xuyên này là cần thiết để giữ cho lượng đường trong máu trong một phạm vi lành mạnh.
Ngoài sự bất tiện và khó chịu, như với bất cứ điều gì phụ thuộc vào sự tương tác của con người, có khả năng xảy ra lỗi. Tăng mức đường huyết có thể, theo thời gian, làm hư thận, dây thần kinh, mắt và mạch máu. Ở đầu kia của quang phổ, glucose thấp, hoặc “hypos” có thể, trong trường hợp cực đoan, dẫn đến hôn mê hoặc tử vong.
Bất cứ điều gì để loại bỏ khả năng lỗi người dùng sẽ có lợi ích rõ ràng.
Cách tuyến tụy nhân tạo hoạt động
Tuyến tụy nhân tạo của Kovatchev, còn được gọi là kiểm soát vòng kín đường huyết trong bệnh tiểu đường, loại bỏ phần lớn tương tác của con người hiện đang cần thiết trong việc tự dùng thuốc.
Trung tâm của hệ thống sử dụng một nền tảng gọi là InControl chạy trên một điện thoại thông minh được cấu hình lại. Thiết bị cầm tay này được liên kết không dây với một màn hình đường trong máu, một máy bơm insulin và một trang web giám sát từ xa. Theo dõi lượng đường trong máu lấy lượng đường trong máu sau mỗi 5 phút và cung cấp các chỉ số cho thiết bị InControl.
Thiết bị này được kiểm soát bởi các thuật toán và quản lý lượng insulin chính xác thông qua một cây kim nhỏ mà không cần phải làm đổ máu ngay cả khi bị mất máu.
Các thuật toán là nơi mà sự đổi mới thực sự xuất hiện. Chúng được thiết kế để đoán xem có bao nhiêu insulin là cần thiết. Nó không đủ để công nghệ phản ứng đơn giản với mức máu tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào trong thời gian, nó phải dự đoán đột biến glucose, ngăn chặn những thay đổi và thích nghi với độ nhạy insulin của một cá nhân. Đây không phải là kỳ tích.
Tuyến tụy của con người có thể thực hiện những phép tính này một cách dễ dàng, nhưng để thiết kế một cái gì đó có khả năng như tuyến tụy là một nhiệm vụ khó khăn thực sự.
Khi được hỏi về các thuật toán, Kovatchev đã nói:
“Các thuật toán dựa trên mô hình hệ thống trao đổi chất của con người sử dụng dữ liệu từ giám sát glucose liên tục, phân phối insulin trong quá khứ và, có thể, các tín hiệu sẵn có khác, để nhận biết các mô hình biến động đường huyết và dự đoán đường huyết của bệnh nhân ở đâu .
Sau đó, thuật toán cung cấp insulin dựa trên các giá trị glucose dự đoán. Đặc biệt chú ý đến dự đoán và giảm thiểu hạ đường huyết – một thuật toán riêng biệt (chúng tôi gọi nó là Hệ thống giám sát an toàn) được điều chỉnh đặc biệt cho điều đó, và nó khá tốt trong nhiệm vụ này ”.
Ông nói với chúng tôi Hệ thống an toàn là thuật toán được thử nghiệm nhất của họ; nó đã được sử dụng trong nhiều năm.
Kovatchev tiếp tục giải thích cách tuyến tụy nhân tạo hoạt động như thế nào trong video dưới đây:
Thử nghiệm bộ phận đột phá
Viện quốc gia về bệnh tiểu đường và tiêu hóa và bệnh thận đang hỗ trợ nghiên cứu quan trọng này với giai điệu 12,6 triệu đô la.
Tuyến tụy nhân tạo đã bắt đầu thử nghiệm cuối cùng tại chín địa điểm trên khắp nước Mỹ và châu Âu. Trong giai đoạn đầu tiên, 240 bệnh nhân tiểu đường loại 1 sẽ thử nghiệm hệ thống trong 6 tháng. Lần thử nghiệm thứ hai sẽ thấy 180 bệnh nhân từ giai đoạn đầu tiên đeo hệ thống trong 6 tháng tiếp theo.
Được thiết kế kết hợp với TypeZero Technologies ở Charlottesville, VA, hệ thống sẽ được so sánh với một máy bơm insulin tiêu chuẩn chống lại hai tiêu chí chính: mức đường huyết được quản lý tốt như thế nào và liệu nguy cơ hạ đường huyết hay lượng đường trong máu thấp giảm.
Kovatchev giải thích mục tiêu của mình cho tuyến tụy nhân tạo:
“Để thành công cuối cùng như là một điều trị tối ưu cho bệnh tiểu đường, tuyến tụy nhân tạo cần chứng minh tính an toàn và hiệu quả của nó trong các thử nghiệm quan trọng trong dài hạn trong môi trường tự nhiên của bệnh nhân.
Mục tiêu hàng đầu của chúng tôi là thiết lập một mô hình điều trị bệnh tiểu đường mới: tuyến tụy nhân tạo không phải là một thiết bị đơn chức năng; nó là một mạng có khả năng thích nghi, có thể đeo xung quanh bệnh nhân trong hệ sinh thái xử lý kỹ thuật số. “
Những cải tiến khác trên đường chân trời
Sự đổi mới này được thiết lập để tạo ra sự khác biệt lớn và tích cực cho hàng triệu người. Nó nhằm mục đích cải thiện cuộc sống của bệnh nhân tiểu đường loại 1 bằng cách giảm bớt gánh nặng kiểm soát mức insulin bằng tay. Ngoài ra, nhờ vào các thuật toán, tuyến tụy nhân tạo nên giữ cho đường huyết ở mức sinh lý bình thường hơn.
Tất nhiên, mọi tiến bộ y tế đều mang đến cho nó một bộ chân trời mới để nhắm tới. hỏi Kovatchev liệu có bất kỳ sự thích ứng hay cải tiến nào mà anh muốn làm cho tuyến tụy nhân tạo tiếp tục xuống dòng:
“Các hệ thống đa tín hiệu và đa hormone đang được khám phá để sử dụng các tín hiệu bổ sung như nhịp tim hoặc cảm biến chuyển động và các hormon bổ sung như amylin. Chúng tôi tin rằng công nghệ sẽ phát triển theo những hướng này”.
Kovatchev và cộng tác viên đã phát hiện ra việc sử dụng các kích thích tố khác trong tuyến tụy nhân tạo; nhóm của ông cũng đang điều tra xem liệu hệ thống có thể chỉ cần được đeo vào những thời điểm nhất định trong ngày, ví dụ, vào ban đêm và / hoặc sau bữa ăn.
Tuyến tụy nhân tạo có vẻ như đi từ sức mạnh đến sức mạnh. Cùng với các công nghệ khác hiện đang được nghiên cứu, bệnh tiểu đường sẽ sớm đánh bại một cuộc rút lui vội vàng. gần đây đã nghiên cứu về khả năng cấy tế bào tiết insulin vào bệnh nhân tiểu đường.
