Искусственная поджелудочная железа помпа

  Сахарный диабет — заболевание, сопровождающееся недостаточностью инсулина       (гормона поджелудочной железы, участвующего в обмене глюкозы в организме), заставляет большинство больных многоразово в течение дня восполнять нехватку инсулина, вводя его подкожно,  а также постоянно контролировать уровень сахара в крови. Жизнь у них совсем не сладкая, а самочувствие и здоровье  зависит от  постоянных и  многократных инъекций.  В последние 20 лет в медицине произошла настоящая технологическая революция, которая заметно облегчила жизнь больным сахарным диабетом. Изобретенная в конце 70-х годов инсулиновая помпа, конечно же, не  искусственная поджелудочная железа, но  помогает диабетику чувствовать  себя почти  свободным человеком.

Инсулиновая помпа — это переносной электронный прибор, состоящий из емкости с инсулином (она снабжена моторчиком и поршенем, который выталкивает  инсулин  под кожу больного), и носится обычно на поясе, из пульта управления, размером с мобильный телефон, и катетера, который соединяется  обычно  с тефлоновой иглой, введенной под кожу  и зафиксированой пластырем. Место инъекции  должно меняться каждые три  дня, так же,  как и набор для введения инсулина. 

Количества инсулина обычно хватает на 5-7 дней, после чего емкость заполняется заново. Помпа — аппарат, безусловно, умный, но не во всем.

Он не определяет уровня сахара в крови и автоматически  не вводит инсулин, рассчитав его потребность. Прибор  должен программироваться самим пациентом в зависимости от результатов контроля глюкозы в крови. Таким образом, больной сам определяет гликемию( концентрацию глюкозы в крови), делает это  он обычно 4-6 раз  и регулирует введение необходимого количества инсулина. Многие аппараты обладают механизмом отключения  его на короткое  время — для принятия душа,  половых отношений, занятий спортом.

Кому врачи рекомендуют эту терапию? Этот способ введения лекарства рекомендуется тогда , когда не удается добиться  хорошего контроля заболевания другими способами, больным с  резкими колебаниями уровня инсулина по ночам, с осложнениями диабета,  или наоборот — нуждающимися в минимальных количествах инсулина, а также  пациентам , которые ведут активный образ  жизни  — занимаются спортом, много путешествуют и хотели бы чувствовать себя более свободными. К сожалению, назначить инсулиновыю помпу можно не каждому больному. Пациент должен обладать определенными техническими навыками, чтобы программировать аппарат, рассчитывать дозу в зависимости от  собственной активности  и пищевого рациона.

Удобства такого способа терапии сахарного диабета очевидны.  Базовый уровень инсулина поддерживается в крови постоянно — 24 часа в сутки.  Больному надо  лишь дополнительно регулировать введение инсулина  при приеме пищи. Исключаются случаи опасных ночных и утренних колебаний уровня глюкозы.  Размер аппарата позволяет пациенту вести более свободную жизнь, не зависимую от шприцов  и инъекций в определенные часы, что снижает у него тревогу и стресс,  позволяет чувствовать себя более здоровым и вести более нормальную жизнь.

В первое время своего появления инсулиновая помпа вызвала настоящий «бум»  среди пациентов. Сейчас к этому способу  терапии относятся гораздо более спокойно и назначают его только  в необходимых случаях. 

Изобретены инсулиновые помпы более маленьких размеров и более удобные в носке (как наручные часы), но начнется ли их серийное производство — неизвестно.

Татьяна Васильева 

Комментарий портала «Мой диабет»

В настоящее время в России принят консенсус по использованию помп у детей, страдающих сахарным диабетом 1 типа (с учетом Европейского консенсуса). Теперь нет ограничений ни по стажу заболевания, ни по возрасту больного. Об этом сообщила заведующая эндокринологическим отделением Морозовской Детской Клинической Больницы Москвы на онлайн-встрече 15.11.2012 г. Там же можно узнать, в каких регионах работает Программа бесплатного обеспечения инсулиновыми помпами детей, больных сахарным диабетом.

Источник: https://www.medicus.ru/?cont=article&art_id=14827

В Сколково создана искусственная поджелудочная железа, управляемая с помощью приложения на смартфоне. Необычная инсулиновая помпа сможет полностью взять на себя функции удаленного органа у пациентов с травмами и онкологическими заболеваниями, а также поддерживать нужный уровень инсулина в норме без ежедневных подсчетов у диабетиков. 

Резиденты фонда «Сколково» представят проект на Российском инвестиционном форуме в Сочи 13 февраля. Авторы разработки рассказали корреспонденту Федерального агентства новостей, как современный гаджет может продлить жизнь десяткам тысяч россиян. 

«Самый опытный врач и самый опытный пациент не в состоянии идеально подобрать настройки инсулиновой помпы, потому что день ото дня и даже в течение дня потребность в инсулине меняется», — рассказал ФАН научный сотрудник Отдела инноваций и развития Института диабета ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии», старший научный консультант ООО «Бета-Тех» Юрий Филиппов.

На объемы требуемого инсулина влияют десятки параметров: это не только еда и физическая активность, но и настроение, погода, стресс, умственная нагрузка, состояние здоровья, напомнил собеседник ФАН. 

«Вплоть до того, есть насморк или нет, — это все тоже влияет. Учесть это количественно при подсчете дозы инсулина, которую человек сам себе вводит, очень сложно. Люди ошибаются в подсчетах, и содержание глюкозы в крови в итоге выходит за пределы нормы», — пояснил Филиппов. 

Компания-резидент фонда «Сколково» объединила несколько практикующих эндокринологов, математиков и программистов. Их совместная разработка сегодня не имеет аналогов в мире: через приложение на смартфоне инсулиновая помпа подключается к нейросети, оперирующей массивом данных пациентов. Алгоритм просчитывает и корректирует дозу инсулина, вводимую человеку. Все существующие сегодня аналоги либо не имеют алгоритма автоматической регулировки настроек, либо он встроен в саму помпу. 

По словам разработчиков, даже самые простые модели смартфонов сегодня обладают более совершенными вычислительными возможностями, чем все имеющиеся на рынке инсулиновые помпы. На встроенный во внутреннюю электронику алгоритм помпа переходит только в экстренной ситуации: в случае выключения смартфона или отсутствия связи с ним. Риск длительного повышения уровня глюкозы в крови из-за ошибок в расчетах таким образом сводится к минимуму. 

«Если у человека с сахарным диабетом уровень глюкозы в крови в норме, то никаких осложнений не возникает: он живет, как обычные люди.

Но чем больше времени он провел с высоким уровнем глюкозы, тем быстрее развиваются поздние осложнения диабета — вплоть до потери зрения, утраты функции почек, потери нижних конечностей. Эти осложнения являются причиной ранней смертности», — пояснил Юрий Филиппов. 

На данный момент искусственная поджелудочная железа находится на стадии создания предсерийного образца. Инновационный алгоритм расчета доз инсулина уже прошел доклинические испытания, для следующего этапа нужна регистрация медицинского устройства. 

Кроме того, разработчики планируют заняться производством самих инфузионных систем, которые сегодня производятся только за рубежом. На проходящем в эти дни в Сочи форуме инноваторы рассчитывают на привлечение инвесторов в проект.

Предполагаемая стоимость искусственной поджелудочной железы для потребителей должна составить около 50 000 рублей. Аналогичные устройства сегодня стоят в среднем от 100 до 280 тысяч рублей. 

«У нас в стране — более 270 000 пациентов с диабетом первого типа. Примерно половина из них — потенциальные пользователи инсулиновых помп. Сейчас помпами пользуются менее 5% пациентов.

Еще около 4 миллионов человек — это пациенты с диабетом второго типа, при котором реже, но все же могут применяться инсулиновые помпы», — рассказал разработчик бизнес-модели проекта Юрий Тарасов.

Изобретатели искусственной поджелудочной железы стали участниками выставочной программы Российского инвестиционного форума, который пройдет в Главном медиацентре Олимпийского парка в Сочи с участием председателя правительства РФ Дмитрия Медведева.

Основная программа запланирована на 14 и 15 февраля, но уже 13 февраля в рамках РИФ-2019 при участии министра труда и социального развития РФ Максима Топилина проходит форум «Здоровое общество. На пути к цели 80+». В программе запланированы панельные дискуссии и презентация современных разработок в области медицины.

Немного физиологии.

Поджелудочная железа  — сложный орган, она как маленький компьютер анализирует количество глюкозы в крови. В ответ на повышения уровня глюкозы крови, поджелудочная железа из своих бета-клеток выделяет инсулин, глюкоза попадает в клетки и ее уровень в крови снижается. Когда снижение уровня глюкозы крови достигает порогового значения из альфа-клеток поджелудочной железы выделяется гормон глюкагон. Он способствует превращению гликогена в глюкозу в печени и, таким образом, повышает ее концентрацию в крови. У людей с сахарным диабетом в результате различных причин, функция контроля уровня глюкозы поджелудочной железой повреждена. Им необходимо вводить инсулин извне для поддержания нормального уровня глюкозы крови.  В попытке повторить механизм работы настоящей поджелудочной железы, была создана система «закрытой петли», ее также называют искусственной или бионической поджелудочной железой.

Из истории.

Еще в семидесятых годах прошлого века ученые пытались воспроизвести работу поджелудочной железы с помощью медицинских приборов и компьютеров. У пациентов брали кровь из вены, определяли уровень глюкозы, вводили значение в компьютер и он с помощью специального алгоритма рассчитывал необходимое количество инсулина. Однако те методы определения уровня глюкозы крови занимали значительное количество времени, а компьютеры были размером с комнату и работали крайне медленно. Несмотря на всю сложность процесса, была доказана возможность автоматического контроля уровня глюкозы.

Примерно в это же время, в конце шестидесятых — начале семидесятых годов, были созданы первые системы непрерывного мониторирования уровня глюкозы. В подкожно-жировую клетчатку устанавливался сенсор, измеряющий уровень глюкозы в интерстициальной (тканевой) жидкости и всю собранную информацию передавал на считывающее устройство. В таком же виде система существует и в наше время, постоянно совершенствуется точность измерений уровня глюкозы и длительность работы самого сенсора. Выше уже было упомянуто, что сенсор измеряет уровень глюкозы в интерстициальной жидкости, а не в крови, в результате возникает временная задержка между показаниями. У сенсоров последней модели она составляет в среднем 5-15 минут.

В конце 70-х годов прошлого века впервые была создана инсулиновая помпа и она сразу доказала свою эффективность в контроле сахарного диабета и качества жизни. Современные помпы являются надежными, точными устройствами размером с мобильный телефон. Они подают инсулин в подкожно-жировую клетчатку через катетер, установленный в теле. За последние три десятилетия была усовершенствована электронная начинка помпы. В помпах последнего поколения была добавлена функция отключения подачи при достижении низкого значения уровня глюкозы.

Третьим важным компонентом искусственной поджелудочной железы является компьютерный алгоритм —  специальная программа, которая анализирует показания сенсора и рассчитывает скорость подачи инсулина. Один из первых алгоритмов был создан в 1999 году. Со временем предсказательные способности алгоритмов совершенствовались, стала учитываться временная задержка. В настоящий момент в проектах искусственной поджелудочной железы по всему миру используют три различных алгоритма.

Искусственная поджелудочная железа в настоящее время.

В настоящее время искусственная поджелудочная железа состоит из трех компонентов: сенсора непрерывного мониторирования уровня глюкозы, инсулиновой помпы и компьютерного алгоритма, который синхронизирует работу сенсора и помпы. В различных исследованиях компьютерный алгоритм помещали в ноутбук, отдельное специальное устройство размером с пейджер, в последнее активно обсуждается возможность размещения программного обеспечения в мобильном телефоне. В литературе искусственную поджелудочную железу иногда называют системой «закрытой петли», так она не требует вмешательства со стороны для контроля уровня глюкозы крови. С помощью подачи маленьких частых доз инсулина, опираясь на показания сенсора, поддерживается состояние нормального уровня глюкозы. Компьютерная программа необходима не только для того, чтобы анализировать данные сенсора, но и для того, чтобы предсказывать уровень глюкозы крови.
               

Одна из классификаций делит помпы на два вида: с инсулином и глюкагоном (бигормональная) и только с инсулином (моногормональная). Моногормональная искусственная железа с успехом прошла испытания по поддержанию нормального уровня глюкозы в условиях больницы. Группа ученых из Израиля, Словении и Германии доказала эффективность использования искусственной поджелудочной железы у детей в условиях диабетического лагеря. Удалось значительно сократить количество ночных эпизодов гипогликемии, уменьшить страх перед ними у детей и их родителей. В Санта-Барбаре с успехом прошли исследования искусственной поджелудочной железы у взрослых в условиях обычной жизни. К сожалению, не доказала свою эффективность имплантируемая в брюшную полость искусственная поджелудочная железа из-за частых и достаточно серьезных осложнений.

Бигормональная искусственная поджелудочная, как уже было сказано выше, содержит и инсулин, и глюкагон. При снижении уровня глюкозы крови, компьютерная программа дает сигнал и выделяется глюкагон. Однако необходимо помнить, что глюкагон действует только через расщепление гликогена, запас которого зависит от количества съеденных углеводов. Проблема состоит еще и в том, что пока не создана стойкая форма глюкагона, он достаточно быстро разрушается, поэтому помпу с глюкагоном приходится пополнять каждые 8 часов. Бигормональной искусственной поджелудочной железы занимаются в университетах Орегона и Бостона, в последних исследованиях ученым удалось также поддерживать нормальный уровень глюкозы крови, несмотря на приемы пищи, компьютерный алгоритм рассчитывал дозу инсулина на еду, опираясь на предыдущие приемы пищи в тоже самое время.

С сайта www.mayo.edu

Проблемы и их решения.

Несмотря на впечатляющие успехи исследований искусственной поджелудочной железы, имеется ряд проблем на пути широкого использования метода.

• Системы непрерывного мониторирования уровня глюкозы постоянно совершенствуются, однако пока не удалось полностью решить проблему временной задержки. Из-за этого сигнал об изменении дозы инсулина поступает позже.
• Современные аналоги инсулина ультракороткого действия (Хумалог, Новорапид, Апидра) начинают действовать лишь через 15 минут после введения. Исследуется множество способов ускорить действие инсулина, например, нагревание места введения или добавление специальных веществ, ускоряющих всасывания. Сейчас разрабатывается новый вид инсулина, который бы начинал действовать быстрее.
• Не удается пока создать достаточно надежный алгоритм, который мог бы предсказать и нивелировать колебания уровня глюкозы крови после приемов разнообразных видов пищи, после физических нагрузок или во время болезни.

Будущее.

Безусловно, мечтой номер один всех пациентов с сахарным диабетом и их врачей является создание лекарства, которое могло бы его излечить. Однако пока что найти его ученым по всему миру не удается, в то время как технология искусственной поджелудочной железы при успешном развитии могла бы стать мечтой номер два.

Прогресс в этой области впечатляет, особенно, если вспомнить размеры первых компьютеров или первой инсулиновой помпы. Проводятся исследования о внедрении алгоритма в смартфоны, а это позволит избавиться от проводов и дополнительных устройств при использовании искусственной поджелудочной железы. В феврале 2015 года была анонсирована новая помпа компании Medtronic с функцией предсказывания снижения уровня глюкозы в крови и автоматическим отключением/включением подачи инсулина. Это первый шаг к появлению коммерческой инсулиновой помпы с функциями искусственной поджелудочной железы. Впечатляют результаты исследований бигормональной искусственной поджелудочной железы по снижению частоты эпизодов гипогликемий. Все больше и больше центров по всему миру открывают свои программы по изучению «закрытой петли». Давайте следить за новостями в этой области вместе!