CTM 期刊 | 全闭环开源算法在糖尿病猪模型中的比较



        I 型糖尿病的治疗要耗费大量的时间和精力,需要定期监测血糖水平,以及小心地注射胰岛素。精确地计算胰岛素的用量是维持血糖在正常范围内的关键,从而避免低血糖和高血糖的发生。I 型糖尿病患者必须根据自己的饮食和运动情况小心地注射胰岛素,从而有效地控制血糖。

         近些年来随着精确持续血糖监测(CGM)技术的不断发展,目前人们已经可以通过持续皮下胰岛素输入泵实现对胰岛素的自动输注。胰岛素自动输注系统不仅使糖尿病患者血糖得到更好的控制,而且减轻了病人的负担。2016 年 9 月 FDA 批准了第一个混合闭环(HCL)设备,即 MiniMed 670G(美敦力公司,都柏林,爱尔兰)。在 2019 年 12 月,FDA 批准了第二个由美国 Tandem Diabetes Care 公司(圣地亚哥,加利福尼亚)生产的,据称可以控制智商的 HCL 系统。以上两种仪器都是用 CGM 进行血糖测量,然后胰岛素泵会调整对胰岛素的基础输注量。胰岛素泵中包埋有微控制器,通过软件运行可以实现对胰岛素泵的控制。但不幸的是以上两种仪器都不是全自动系统,使用者仍需输入他们打算摄入碳水化物的量,以便计算出进食期间需要泵入胰岛素的量。全闭环系统可以实现胰岛素输注量的全自动化进程,而不需要使用者输入摄入碳水化物的量。但是目前全闭环系统还没有成功商品化的主要原因是对餐后阶段还缺乏有效的控制。改善食物探测的计算是实现全自动化控制的关键。闭环系统或自动胰岛素输注(AID)系统所使用的开源计算在这些系统商品化之前就已经出现。多个糖尿病仪器开发团体采用了开源计算。最常用的三种系统包括 OpenAPS,Loop 和 AndroidAPS。



        2021 年 4 月 8 日,Clinical and Translational Medicine 杂志在线发表了 美国斯坦福大学  Eric A. Appel  教授团队 的最新成果 “Full closed loop open-source algorithm performance comparison in pigs with diabetes”[6] ( 点击文末  “阅读原文”  下载 PDF 全文  )。

         掌握  AID  的算法会影响全闭环输注系统对葡萄糖的控制情况。这对于减轻糖尿病患者的负担十分重要,因为不需要使用者输入进餐时碳水化物的摄入量。


         在本项研究中作者及其团队在不通报进食量的情况下,观测在糖尿病猪模型中  AndroidAPS  和循环开源 AID 系统对血糖的控制情况。        

         结果表明  AndroidAPS  系统总的目标范围内时间(70-180mg/dl)占 58%±5%。循环开源 AID 系统总的目标范围内时间(70-180mg/dl)占 35%±5%。两种算法对目标范围内时间的影响在进食期间和夜间是不同的。在夜间观测时,AndroidAPS  系统的猪平均目标范围内时间是 90%±7%,而循环开源 AID 系统的平均目标范围内时间是 22%±8%。两种系统的中饭时段目标低血糖时间也存在显著不同。采用 AndroidAPS  系统的猪有平均 1.4%(+0.4/-0.8)% 的时间处于低血糖状态,而采用循环开源 AID 系统的猪有平均 10%(+3/-6)% 的时间处于低血糖状态。随着闭环系统计算设计的不断发展,OpenAPS  算法(又叫做 oref1)也将在不通报进食量的情况下实现对全闭环系统更好的控制。

 

 

[阅读原文]

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/20011326

REFERENCES

1. Diabetes Control Complications Trial (DCCT)/Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications (EDIC) Study Research Group. Intensive diabetes treatment and cardiovascular outcomes in type 1 diabetes: the DCCT/EDIC study 30-year follow-up. Diabetes Care. 2016;39:686-693.

2. The Diabetes Control and Complications Trial Research Group, Nathan DM, Genuth S, et al. The effect of intensive treatment of diabetes on the development and progression of long-term complications in insulin-dependent diabetes mellitus. N Engl J Med. 1993 ; 329:977-986.

3. Maahs DM, West NA, Lawrence JM, Mayer-Davis EJ. Epidemiology of type 1 diabetes. Endocrinol Metab Clin North Am. 2010;39:481-497.

4. Boughton CK, Hovorka R. Is an artificial pancreas (closed loop system) for Type 1 diabetes effective? Diabet Med. 2019;36:279-286.

5. Battelino T, Omladič JŠ, Phillip M. Closed loop insulin delivery in diabetes. Best Pract Res Clin Endocrinol. 2015;29:315-325.

6. Lal RA, Maikawa CL, Lewis D, et al. Full closed loop open-source algorithm performance comparison in pigs with diabetes. Clin Transl Med . 2021;11:e2387.

 

 

杂志链接


评论区

匿名
  • 暂无评论