Искусственная поджелудочная железа

Искусственная поджелудочная железа

На сегодняшний день лучшее, что когда-либо
придумало человечество (американская промышленность, если быть точнее) для
контроля над диабетом, это система постоянного мониторинга глюкозы и беспроводная инсулиновая помпа. Эти два девайса – мечта
любого «продвинутого» диабетика. Речь, конечно, о мечте доступной и осязаемой,
из серии «не роскошь, а средство существования». Ведь в долгосрочной перспективе
все диабетики грезят о том, чтобы заболевание можно было бы вылечить навсегда
(романтики), или устранить инсулиновый дефект организма с помощью технически совершенного устройства (прагматики).
В науке это называется искусственная
или бионическая поджелудочная железа.
Уже многие годы ученые бьются над разработкой такого девайса, который бы в
буквальном смысле слова взял на себя функцию поджелудочной железы, избавив
человека от тяжелого бремени «ручного» управления своим заболеванием. Похоже,
они очень близки к успеху. В этой статье я расскажу об основных проектах в этой области и подробнее остановлюсь на
самой обнадеживающей (на мой взгляд) технологии – искусственной поджелудочной железе iLet
от
компании BetaBionics.

Когда я впервые услышала сам термин «искусственная
поджелудочная железа» (artificial
pancreas),
мне в голову стали приходить картинки из научно-популярных журналов, где
рассказывают о бионических органах и людях-андроидах.

Но на самом деле, под
таким громким названием скрывается не что иное, как давно известные миру два
устройства: система постоянного
мониторинга глюкозы (
CGMS)
и инсулиновая помпа
.

Комплексное использование этих
приборов уже давно стало стандартом диабетического менеджмента в развитых
странах, да и в России есть положительная динамика в этом направлении.

Искусственная поджелудочная железа

Но если Вы используете помпу и мониторинг, это еще
не искусственная поджелудочная, а всего лишь два подсобных технических
средства, выполняющих свои функции и работающих под Вашим управлением. Мониторинг
измеряет уровень сахара, Вы вводите его значения в помпу, считаете углеводы в
потребляемой пище, запускаете подачу инсулина, корректируете дозы и купируете
гипогликемию (если переборщили с инсулином). Все это Вы делаете самостоятельно,
Вы – мозговой центр, генеральный штаб, получающий сводки с мониторинга и
управляющий средством точечного введения инсулина.

Что
такое искусственная поджелудочная?

Это когда все устройства работают автономно, без
Вашего участия. На место Вашему интеллекту (вкупе с диабетическим опытом и
чутьем) приходит программный алгоритм, который самостоятельно координирует
работу всех устройств. Это можно сравнить с режимом «автопилот».

В медицине совместная
автономная работа мониторинга и помпы получила название система «закрытой петли» (closedloopsystem). Мониторинг
посылает свои измерения на помпу, в ответ на которые она автоматически подает
необходимое количество инсулина. Человек в этом процессе не участвует.

Таким
образом, благодаря интеграционному механизму воссоздается работа здоровой
поджелудочной железы.

Искусственная поджелудочная железа

Только представьте, как изменится жизнь диабетиков с
внедрением этой системы?! Изнурительная диабетическая рутина, состоящая из
бесконечных вычислений, использования многочисленных приборов и диетическо-режимных
ограничений, останется разве что на страницах учебников. Я свято верю в научный
прогресс, ведь в мире, где в скором будущем все процессы будут запускаться
нажатием одной единственной кнопки на iPhone, наладить работу умного диабетического гаджета не
так уж и сложно.  

Основные
разработчики

Над созданием искусственной поджелудочной или
системы «закрытой петли» работают многие представители индустрии. В первую
очередь, речь идет о производителях инсулиновых помп. Когда у компании уже есть
хороший базовый продукт, остается только понять, как скоординировать его
взаимодействие с мониторингом.

Абсолютное большинство разработок основано на
коллаборации с Dexcom.
Особняком в этом направлении стоит компания Medtronic, которая, помимо
инсулиновых помп, выпускает и собственные мониторинги. Соответственно система Medtronic будет
монобрендовой, в отличие от конкурентов, которые в качестве эталона выбрали Dexcom.

Вот основные разработчики
искусственной поджелудочной железы на сегодняшний день:

1) Medtronic

Помпа Minimed
670G
и мониторинг Enlite
3

  • 2) Animas (Johnson & Johnson)
    Помпа
    Animas Vibe и мониторинг Dexcom
  • 3) Insulet
  • Помпа
    Omnipod и мониторинг Dexcom
  • 4) BetaBionics

  • Прибор iLet и мониторинг
    Dexcom

Есть еще несколько совместных проектов различных
научно-исследовательских лабораторий, но я решила не включать их в список и
остановиться на лидерах диабетического рынка (у них больше шансов на успех).

С
хорошо известными компаниями, все более или менее понятно: они не пытаются
изобрести принципиально новый девайс, им нужен лишь надежный алгоритм для
синхронизации помпы с мониторингом.

 При этом, функция ресивера CGM встраивается в пульт помпы (не нужно носить два отдельных устройства), но в некоторых случаях для передачи и обработки данных требуется еще участие смартфона. Например, в случае с системой Omnipod + Dexcom нужно соответствующее приложение на телефоне.

 

Важно отметить, что большинство технологий претендуют на статус «искусственной поджелудочной» с определенными поправками. Человеческий фактор, а именно, ручной ввод данных по потребляемых углеводам и физической нагрузке, сохраняется. Это называется «hybrid closed-loop» («гибридная система закрытой петли»).

 Так, система Medtronic, автоматически задает базальный инсулин, опираясь на данные с мониторинга, а болюс на еду человек, как и раньше, должен рассчитывать самостоятельно.

Итак, получается, что синхронизация мониторинга с помпой — это только первый шаг на пути к полноценной поджелудочной железе.

Ведь конечной целью технологии «закрытой петли» должна стать полная автономность девайса, позволяющая человеку забыть о диабете в нашем привычном понимании. Несмотря на то, что большинство разработок идет по пути наименьшего сопротивления, на данный момент существует один проект, который
замахнулся на большее. О нем я хочу рассказать поподробнее.

Бионическая
поджелудочная
iLet
от компании
BetaBionics

Компания Beta Bionics во
главе со своим отцом-основателем Эдом Дамиано (Ed Damiano) из Бостонского
университета подошла ближе всех к заветной цели.

Они предлагают нечто вроде
диабетического айфона – даже название у гаджета соответствующее iLet(созвучно
с islet

островковая клетка).

При этом, прибор (едва ли не единственный в своем роде)
предлагает не только подачу инсулина, но и глюкагона.  

Искусственная поджелудочная железа

Существующий на сегодняшний день прототип выглядит
как iPhone3
и представляет собой touchscreen-прибор
с двумя каналами для доставки инсулина и
глюкагона
, а также встроенным
мониторингом
Dexcom. Главное в приборе – это
уникальный алгоритм интеграции, обеспечивающий взаимодействие всех устройств.

Как
это работает? Мониторинг измеряет сахар и посылает данные на устройство, после
чего при повышении сахара запускается подача инсулина, а при падении сахара –
глюкагона. iLet
осуществляет
все мероприятия в автоматическом режиме, в том числе расчет и корректировку доз
инсулина и глюкагона. Все это происходит без участия человека, полностью
автономно.

Для калибровки Dexcom
в
системе предусмотрена беспроводная передача данных с обычного глюкометра.

  1. Основныехарактеристики iLet
  2. 1. Полностью
    автоматизированная система подачи инсулина и глюкагона (подсчет и корректировка доз на основании показаний мониторинга)
  3. 2. Для
    запуска устройства нужно только ввести массу тела (нет периода подготовки к
    работе)
  4. 3. Можно
    использовать у детей и взрослых с различными потребностями в инсулине
  5. 4. Заблаговременная
    подача микродоз глюкагона для предотвращения гипогликемии
  6. 5. Дополнительная опция
    «ручного» ввода данных о потребляемой пище (подсчет углеводов осуществляет
    система)     
  7. 6. Инфузионный
    набор с двойной канюлей для бесперебойной подачи двух гормонов
  8. 7. Полностью
    автоматизированная работа девайса без использования дополнительных технических
    средств, вроде смартфона или планшета
  9. История
    создания

Для главного разработчика Beta Bionics Эда Дамиано этот
проект больше чем профессиональная реализация, им движет личная мотивация. Сын
Эда Дэвид заболел диабетом в возрасте 11 месяцев. Сейчас ему 16 лет и он ходит
в старшие классы школы.

На протяжении 13 лет его отец работает над созданием
искусственной поджелудочной железы, чтобы помочь своему сыну и миллионам других
людей в мире, которые изо дня в день вынуждены скрупулезно и самозабвенно
сражаться со своим недугом.

Дамиано настроен очень решительно, он поставил себе
жесткий дедлайн: вывести готовый продукт на рынок к тому времени, когда его сын
пойдет в колледж. Для выполнения этой резолюции у него в запасе осталось не
больше пары лет.

Искусственная поджелудочная железа
Эд Дамиано демонстрирует прототип iLet

Дело не стоит на месте. Клинические испытания, одобренные
FDA
(Food
and
Drug
Administration),
должны начаться в первой половине 2017 года. Дамиано надеется выпустить первую
версию iLet
только
с подачей инсулина в 2018 году, а полноценную систему «инсулин+глюкагон»
немного позже.

Важно отметить, что в разработке iLet заинтересован
фармацевтический гигант EliLilly, один из ключевых
производителей инсулина в мире. Компания возлагает большие надежды на Дамиано:
в конце 2015 года она инвестировала в Beta Bionics 5
млн. долларов и назначила своего представителя в совет директоров.

Количество и качество разработок по созданию искусственной поджелудочной действительно впечатляет. А это значит, что в ближайшие несколько лет будет результат.

Не знаю, как Вы, а я с нетерпением буду ждать
новостей с диабетического фронта в надежде, что когда мой сын отправится в университет,
вооружившись искусственной поджелудочной, ему не придется отвлекаться от учебы,
тратя время на диабетические ритуалы, а у меня к тому времени сохранится
стратегический запас нервных клеток.

Источник: http://www.mydiababy.com/2016/04/iskusstvennaya-podzheludochnaya-zheleza.html

Первую в мире искусственную поджелудочную железу с управлением на смартфоне создали в РФ

Искусственная поджелудочная железа

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. 

Искусственная поджелудочная железа

«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. 

Искусственная поджелудочная железа

«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.

Искусственная поджелудочная железа

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.

Источник: https://riafan.ru/1150804-pervuyu-v-mire-iskusstvennuyu-podzheludochnuyu-zhelezu-s-upravleniem-na-smartfone-sozdali-v-rf

Искусственная поджелудочная железа для диабетиков: цена, новости

К сожалению, диабет сегодня считается одним из наиболее распространенных патологических состояний. Заболевание представляет собой эндокринные нарушения, при которых прекращается выработка инсулинового гормона, а ведь он крайне важен для полноценного углеводного обмена.

Развитие диабета происходит на фоне недостаточности эндокринных функций поджелудочной, именно этот орган занимается продукцией инсулина. Для устранения дисфункциональной проблемы поджелудочной было разработано устройство, которое фактически является искусственной поджелудочной железой.

Ученые считают его настоящим прорывом в эндокринологии и отмечают, что прибор помог повысить качество жизни множества диабетиков.

Что такое искусственная поджелудочная железа?

Поджелудочножелезистый орган является составным компонентом пищеварительной системы и занимается продуцированием ферментных веществ, которые обрабатывают пищу, обеспечивают ее полноценное переваривание и усвоение ценных элементов.

Присутствует в составе железы и эндокринная часть, которая секретирует инсулиновый гормон. Если происходит нарушение инсулиновой продукции, то происходит формирование диабета первого типа.

Искусственная железа является особым механизмом, который изобретен для автоматической регуляции глюкозного уровня в кровотоке у лиц, имеющих в анамнезе сахарный диабет. Фактически прибор обеспечивает выброс инсулина в кровоток вместо поврежденного органа.

У аппарата корпус из металла, нет подвижных элементов или батарей. Внутри находятся поджелудочножелезистые клеточные структуры, занимающиеся продуцированием инсулина и удерживаемые специальным гелиевым веществом, либо просто искусственно синтезированный инсулиновый препарат.

Механизм действия

Искусственная поджелудочная железа

  • Сенсор определяет содержание глюкозы, а потом передает сигнал на ПУ.
  • Гелиевый барьер при необходимости размягчается и выпускает необходимое количество инсулинового гормона в каналы вен, локализованные вокруг кишечных структур.
  • Оттуда инсулин попадает в печеночные вены, выполняя свои непосредственные функции стабилизатора глюкозы.
  • Когда происходит нормализация глюкозного содержания, гелевый барьер снова застывает, предотвращая выделение инсулина.
  • Прибор самостоятельно измеряет сахар в кровотоке и регулирует нормальный уровень инсулина, как это в норме делает здоровая поджелудочная.

Но вживленный в прибор инсулиновый гормон все же нуждается в пополнении, для чего раз в несколько дней искусственный орган нужно заряжать. Занимает этот процесс не так много времени, потому особого неудобства не доставляет.

В любом случае, использование такого прибора гораздо удобнее, нежели многократное прокалывание пальца и введение инъекции инсулина самостоятельно.

Обычно датчик, измеряющий сахар, вживляется под кожный слой в области брюшины. Он отвечает за передачу пациенту глюкозы. С помощью насоса происходит подача необходимого количества гормона, который впоследствии проникает через небольшую трубочку.

Фактически аппарат объединяет два уже давно созданных прибора – инсулиновую помпу и глюкометр, функционирующих автономно. Это система закрытой петли, которая сама определяет, когда и какая доза инсулина необходима диабетику и обеспечивает ее введение пациенту.

Функции

Аппарат искусственной ПЖ выполняет важные функции.

  1. Каждые 5 минут в автономном режиме производится мониторинг уровня глюкозы в кровотоке.
  2. Если содержание сахара поднялось выше нормы, то помпа поставляет инсулин кратковременного действия. Введение препарата должно производится регулярно, особенно в период употребления пищи или физических нагрузок.
  3. Прибор беспрерывно контролирует функции помпы и глюкометра, обеспечивая их взаимосвязанную работу.

Такое автономное функционирование значительно облегчает жизнь пациента с диабетом. Ведь при использовании подобного аппарата уходит необходимость в постоянном контроле за сахаром.

Примерно в 2014 году просочилась информация о разработке прибора, который должен решить проблему пациентов, страдающих инсулинозависимым диабетом. Учены всерьез заявили о разработке аппарата, который будет налаживать углеводные обменные процессы без оперативных вмешательств.

Фактически было заявлено, что в разработке находится создание искусственной и практически автономно функционирующей поджелудочной железы.

Испытания пока продолжаются, хотя на практике уже применяются французские разработки гибридной системы DBLG1™ от компании Diabeloop. Как заявили разработчики, их система отслеживает показатели гликемии, ориентируется на состояние пациента, чтобы максимально точно подобрать инсулиновую дозировку.

Производители отмечают, что их система самообучается и подстраивается под образ жизни конкретного диабетика, чтобы максимально сымитировать естественные поступления инсулинового гормона.

Испытания

Искусственная поджелудочная железа

Успешно разрабатывается проект, когда вместо пульта управления будет использоваться программное обеспечение, установленное на обычный смартфон. Многочисленные испытания уже подтвердили эффективность такого процесса.

  • Глюкометр посредством Bluetooth передает на смартфон сведения о содержании сахара. Искусственный интеллект закрытой петли анализирует результат, рассчитывает нужную дозировку инсулинового препарата, а затем отправляет решение в помпу, которая поставляет нужную дозировку в организм диабетика.
  • Ученые утверждают, что структура закрытой петли отлично себя зарекомендовала в разнообразных испытаниях. Ее испытывали в разных условиях – и в больницах, и в лагерях, и в домашних условиях, где прибор не мог контролироваться специалистами.
  • Последние исследования проводились с участием 2,5 десятков диабетиков, которые в домашних условиях на протяжении полутора месяцев использовали искусственный панкреатический орган.

В сравнении с обычными инсулиновыми помпами применение аппаратуры искусственной железы оказалось гораздо безопаснее.

Мнения ученых и врачей

Специалисты считают разработку искусственной поджелудочной невероятным открытием. По их мнению, система закрытой петли может постоянно использоваться для мониторинга за уровнем глюкозы в крови и обеспечения подачи необходимого количества инсулина.

Использование прибора исключает возможные глюкозные скачки, значит, предотвращает нежелательные осложнения и неблагоприятные последствия.

Сегодня пациентам с диабетом имплантируют донорские клетки, стабильно функционирующие и выполняющие внутрисекреторные панкреатические функции. Но подобные вмешательства всегда сопряжены с рисками и всяческими осложнениями.

В отличие от прямого вмешательства в работу организма использование искусственного органа ничем не грозит пациенту, при этом носить прибор можно на протяжении многих лет.

Какова будет цена изобретения?

О стоимости прибора пока говорить рано, потому как он еще проходит испытания. Точная стоимость разработчиками пока не озвучена, хотя уже высказывались предположения, что диабетикам придется выложить за искусственный орган порядка 6-8 тысяч долларов.

Созданный прибор поможет облегчить жизнь диабетиков, успешно замещая функции поджелудочной железы.

Но для введения изделия в практическое применение требуется не только получение положительных показателей на испытаниях, но и формирование специализированной инфраструктуры, дополнительная подготовки специалистов, медперсонала и пр.

Хотя ученые оптимистично утверждают, что все препятствия вскоре будут разрешены, и прибором успешно смогут пользоваться больные.

Источник: http://gidmed.com/gastroenterologiya/lechenie-gastro/iskusstvennaya-podzheludochnaya-zheleza.html

Искусственная поджелудочная железа (система "закрытой петли")

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.

Искусственная поджелудочная железа

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!

Источник: https://rule15s.com/knowledge/iskusstvennaya-podzheludochnaya-zheleza-sistema-zakrytoy-petli

Что такое искусственная поджелудочная железа?

Сахарный диабет можно охарактеризовать как сложное нарушение в работе эндокринной системы, имеющее широкую распространенность. Патология приводит к проявлению изменений процессов углеводного обмена.

Основная опасность подобного недуга состоит в высокой вероятности проявления последствий, диабет имеет множество органов-мишеней. Причина развития заболевания состоит в нарушениях работы поджелудочной железы или снижения восприимчивости тканей организма к инсулину. На этом фоне происходит сбой процессов продуцирования гормона.

Заболевание приводит к существенному снижению качества жизни пациента и выступает причиной многих ограничений. Больной должен регулярно проводить измерения показателей сахара при помощи глюкометра и вводить инсулин, соблюдать жесткую диету.

Разработки механизмов, позволяющих улучшить жизнь пациента, идут и в настоящее время. Настоящим мировым прорывом стало изобретение искусственного аналога поджелудочной железы. С принципом работы аппарата предстоит ознакомиться читателю.

Искусственная поджелудочная железа – прорыв в лечении сахарного диабета.

Что представляет собой искусственная поджелудочная железа?

Внешний вид устройства.

Искусственная поджелудочная железа (на фото) представляет собой специальное медицинское устройство, выступающее более совершенным аналогом инсулиновой помпы. Искусственная поджелудочная железа представляет собой беспроводной аналог инсулиновой помпы, обеспечивающий регуляцию показателей сахара в крови при помощи своевременной подачи инсулина. Управление устройством осуществляется при помощи любого планшета или смартфона со специальной установленной программой.

Основным предназначением искусственного органа является контроль показателей сахара в крови и своевременная подача инсулина при наличии необходимости. Такое устройство помогает пациентам при сахарном диабете 1 типа забыть о необходимости проведения постоянных тестов с использованием глюкометра.

Прибор – успешное сочетание главных функций.

Специальное приложение, устанавливаемое на смартфон пациента, позволяет активно использовать следующие функции, рассмотренные в таблице:

Функции искусственной поджелудочной железы1.Обеспечение регулярного мониторинга над показателями сахара в крови пациента.2.Осуществление управления над инсулиновой помпой.3.Позволяет осуществлять контроль над гликемией.4.Позволяет упростить процесс обращения за помощью в дистанционном режиме.5.Обеспечивает передачу данных обследования на ПК лечащего врача.

В настоящее время устройство не прошло окончательное освидетельствование, но его цена известна. Особенности разработки устройства, механизм его действия и принцип работы рассмотрены в видео в этой статье.



Контроль над работой прибора осуществляется при помощи смартфона.Важно! Основное предназначение искусственной поджелудочной железы – профилактика опасных осложнений СД. Устройство обеспечивает минимизацию риска их возникновения.

Проводимые испытания

В настоящее время метод не нашел широкого применения в РФ.

В 2016 году в рамках исследования, проводимого за счет Национального института здоровья, проводились клинические испытания позволяющие установить эффективность работы искусственного органа. Первый этап тестирования подразумевал проведение контроля над использованием устройства у 240 человек, с диагнозом сахарный диабет первого типа в течение полугода.

Эффективность искусственного органа в ходе эксперимента сравнивалась со стандартной инсулиновой помпой по классическим параметрам:

  • удобство и достоверность получения данных о изменении показателей сахара в крови пациента;
  • вероятность развития гипогликемии при использовании устройства (повышается или снижается риск;
  • удобство использования прибора пациентом.

Насколько безопасен метод.

Во второй части эксперимента участие приняли 180 пациентов, успешно прошедших первый этап исследования. В ходе проведения испытания исследовался усовершенствованный алгоритм работы аппарата.

Работа поджелудочной железы здорового человека

Поджелудочная железа – орган пищеварительной системы, обладающий внутреннесекреторной и внешнесекреторной функциями. Внешнесекреторная функция обеспечивается производством панкреатического сока, в составе которого присутствуют пищеварительные ферменты.

Какие функции поджелудочная обеспечивает в организме здорового человека?

Поджелудочная железа человека производит гормоны и принимает непосредственное участие в обменных процессах. Обеспечивает углеводный, жировой и белковый обмен.

В поджелудочной человека находятся островки Лангерганса, работающие в качестве желез внутренней секреции. Именно они выделяют в системный кровоток инсулин и глюкогон – гормоны, регулирующие метаболические процессы. Разрушение подобных клеток приводит к нехватке инсулина и провоцирует развитие сахарного диабета 1 типа.

Внедрение искусственного заменителя

Что о методе думают врачи.

Информация о создании искусственного аппарата, замещающего работу поджелудочной железы, вызвало фурор среди пациентов с диагнозом СД. Информация о разработке подобного приспособления дарит надежду на полноценную жизнь миллионам диабетиков, в то время как врачи относятся к такому изобретению с долей скептицизма.

Связано это с тем, что врач, контролирующий подобную терапию, должен будет полностью разобраться в ее принципе, а это довольно сложно.

Метод позволит диабетику избавиться от обыденных процедур.

При СД пациент испытывает постоянную нужду во введении гормона инсулина при помощи шприцев или инсулиновой помпы. Инъекции приходится делать минимум 2 раза в сутки, а в некоторых случаях 3-4.

Не смотря на существующие методы контроля над показателями сахара, подобрать на 100% адекватную дозировку вещества просто невозможно, потому вводимые пациентом дозы не всегда соизмеримы с потребностями его организма.

Специалисты Кембриджского университета констатируют тот факт, что аппарат, носящий название искусственная поджелудочная железа наилучшим образом подходит для постоянного контроля над течением патологии и введения требуемых доз инсулина. Высокая точность устройства позволяет подбирать дозировки с минимальными погрешностями.

Специалисты из российской федерации говорят о том, что такая система может работать, но адаптировать ее будет крайне сложно. Придется уделить особое внимание переподготовке медперсонала.  С некоторыми сложностями могут столкнуться и сами пациенты, обучающиеся в течение нескольких лет жизни с диабетом по стандартной схеме.

Метод является безопасной альтернативой процедуре трансплантации.

До недавних пор, единственным вариантом возвращения пациента к жизни без диабета была операция по трансплантации поджелудочной железы. Проведение вмешательства такого характера сопряжено с рисками и определенными сложностями.

Инструкция по подготовке к операции довольно сложна потому метод не нашел широкой распространенности. Подобное вмешательство проводилось лишь по жизненным показаниями при условии возможности подбора подходящего биологического материала.

Безусловно, искусственная поджелудочная железа не дает пациенту жизнь без диабета, но такой аппарат в буквальном смысле возлагает на себя ответственность за течение СД у пациента.

Стоит сделать вывод о том, что создание такого аппарата – существенный прорыв в эндокринологии и диабетологии в частности. Возможно, методика получит широкую распространенность и избавит пациентов от постоянной необходимости во введении инсулина при помощи шприца, контроля и подбора доз и постоянного проведения замеров, отображающих показатели сахара в крови.

Читать далее…

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a68dbee3c50f7a91ce49a0e/5aacb1cf5f4967288791ea4c

Искусственная поджелудочная железа — Artificial pancreas

Искусственная поджелудочная железа является технологией в развитии , чтобы помочь людям с диабетом , в первую очередь типа 1, автоматически и непрерывно контролировать их уровень глюкозы в крови , обеспечивая заменитель эндокринной функциональности здоровой поджелудочной железы .

Эндокринную функциональность поджелудочной железы обеспечивается островковых клеток , которые производят гормоны инсулин и глюкагон .

Искусственная панкреатических технология имитирует секрецию этих гормонов в кровь в ответ на изменение уровня глюкозы в крови в организме. Поддержание сбалансированного уровня сахара в крови имеет решающее значение для функции мозга, печени и почек.

Таким образом, для 1 -го типа у пациентов, необходимо , чтобы уровни быть сбалансированы , когда организм не может вырабатывать инсулин себя.

Искусственная поджелудочная железа представляет собой широкий термин для различных био-инженерных стратегий в настоящее время в процессе развития для достижения этих требований. Различные био-инженерные подходы в рамках рассмотрения включают:

подходы

Медицинское оборудование

Подход медицинского оборудования включает в себя сочетание непрерывного мониторинга глюкозы и инсулин имплантированного насоса, который может функционировать вместе с алгоритмом с компьютерным управлением, чтобы заменить нормальную функцию поджелудочной железы. Развитие непрерывного мониторинга глюкозы привело к прогрессу в технологии искусственной поджелудочной железы с использованием этой интегрированной системы.

Непрерывная Глюкоза мониторы

Искусственная поджелудочная железа, система обратной связи

Оригинальные устройства для использования при диабете 1 -го типа были глюкометры . Непрерывные мониторы глюкозы в крови являются одним из множества устройств , которые составляют искусственную систему поджелудочной железы устройства, другие инсулиновая помпа, и измерителя глюкозы для калибровки устройства. Непрерывные мониторы глюкозы являются более Недавний прорыв и начали бить рынки для пациентов после одобрения FDA. И традиционные и непрерывный монитор требует ручной подачи инсулина или потребления углеводов в зависимости от показаний с приборов. В то время как традиционные глюкометры требуют, чтобы пользователь уколоть палец каждые несколько часов , чтобы получить данные, непрерывные мониторы используют датчики , размещенные под кожей на руке или животе , чтобы доставить данные уровня сахара в крови к приемникам или смартфон приложениям так часто , как каждые несколько минут. Датчики могут быть использованы в течение десяти дней. Ряд различных непрерывных мониторов в настоящее время одобрен FDA.

Первый непрерывный мониторинг глюкозы (CGM) был утвержден в декабре 2016 года Разработана Dexcom , система непрерывного мониторинга G5 Mobile требует , чтобы пользователей колоть пальцы два раза в день (в отличие от типичных средних 8 раз в день с традиционными метрами), чтобы для калибровки датчиков.

Датчики длиться до семи дней. Устройство использует технологию Bluetooth для предупреждения пользователя либо через карманный приемник или приложение на смартфоне , если уровень глюкозы в крови достигают ниже определенной точки.

Стоимость этого устройства без учета какого — либо совместного страхования является оценка $ 4,800 в год.

метр глюкозы крови FreeStyle Libre от Abbott.

Abbott Laboratories' FreeStyle Libre CGM был утвержден в сентябре 2017 г. В последнее время технология была модифицирована для поддержки смартфон использование через приложение LibreLink. Это устройство не требует палец уколов на всех , и датчик, расположенный на верхней части руки, длится 10 дней. Сметная стоимость этого монитора составляет $ 1300 в год.

Следующий G6 модель Dexcom в CGM была утверждена в марте 2018 года, который может длиться до десяти дней и не требует калибровки пальцев укола. Как монитор Medtronic, он может прогнозировать тенденции уровня глюкозы в крови. Он совместит для интеграции в инсулиновые помпы.

В замкнутом контуре системы

В отличии от только непрерывного датчика, замкнутая система не требует ввода данных пользователя в ответ на чтение с монитора; система мониторинга и инсулиновая помпа автоматически подает необходимое количество гормона, рассчитанное по показаниям, передаваемых. Система, что составляет искусственное устройство поджелудочной железы.

МиниМед 670г

В сентябре 2016 года FDA одобрил Medtronic MiniMed 670g , который был первым утвержден гибридная система с закрытым контуром . Устройство воспринимает диабетический человек базальной потребности в инсулине и автоматически регулирует его доставку в организм.

Она состоит из непрерывного монитора глюкозы, инсулиновой помпы, и измеритель глюкозы для калибровки. Он автоматически функции для изменения уровня подачи инсулина на основе от обнаружения уровня глюкозы в крови путем непрерывного монитора.

Он делает это, посылая данные глюкозы в крови через алгоритм , который анализирует и делает последующие корректировки. Система имеет два режима работы . Ручной режим позволяет пользователю выбрать частоту , при которой базальный инсулин доставляется.

Автоматический режим регулирует базальные уровни инсулина из показаний непрерывного монитора каждые пять минут.

Устройство было первоначально доступна только для тех, кто в возрасте 14 лет или старше, а в июне 2018 года был одобрен FDA для применения у детей в возрасте 7-14.

Семьи сообщили лучшее качество сна от использования новой системы, так как они не должны беспокоиться о вручную проверять уровень глюкозы в крови в течение ночи.

Полная стоимость системы составляет $ 3700, но пациенты имеют возможность получить его дешевле.

Илеть Bionic Поджелудочная

Команда в Бостонском университете работает в сотрудничестве с Massachusetts General Hospital на двойной гормональной системы искусственной поджелудочной железы начали клинические испытания на их устройства под названием Bionic Поджелудочная в 2008 г. В 2016 году общественной корпорацией Beta Bionics была сформирована.

В связи с образованием компании, бета — Bionics изменили предварительное название для своего устройства от Bionic Поджелудочная железа в Илеть. Устройство использует систему с замкнутым контуром , чтобы обеспечить как инсулин и глюкагон в ответ на воспринятые уровни глюкозы в крови.

Пока еще не одобрен для публичного использования, 4 — го поколения Илети прототип, представленный в 2017 году, составляет около размера с iPhone, с сенсорным интерфейсом. Он содержит две камеры для обоих инсулина и глюкагона, и устройство конфигурируется для использования только с одним гормоном, или обоих.

Хотя испытания продолжают работать, то Илеть имеет прогнозируемое окончательное одобрение на инсулин только системы в 2020 году.

Текущие исследования

Четыре исследования различных систем искусственной поджелудочной железы проводится , начиная с 2017 годом и собираемся в ближайшее будущее.

Проекты финансируются Национальным институтом диабета, желудочно — кишечных и почечных заболеваний (NIDDK), и заключительная часть тестирования устройств перед подачей заявления на утверждение для использования.

Участники исследования могут жить своей жизнью у себя дома во время использования устройства и контролируется удаленно для обеспечения безопасности, эффективности, а также ряд других факторов.

Суд Международной диабетической Closed-Loop, во главе с исследователями из Университета Вирджинии , тестирует систему замкнутого цикла под названием InControl, который имеет пользовательский интерфейс смартфона. 240 людей возрастов 14 и старше принимают участие в течение 6 месяцев.

Полноценный год испытание под руководством исследователей из Кембриджского университета началось в мае 2017 года и поступил около 150 участников в возрасте от 6 до 18 лет. Искусственная система поджелудочной железы изучаемый использует смартфон и имеет низкую функцию глюкозы для улучшения уровня глюкозы контроля уровня.

Международный центр диабета в городе Миннеаполис, штат Миннесота, в сотрудничестве с Schneider Детский медицинский центр в Петах — Тикве, Израиль, планируют 6-месячного исследования , которое начнется в начале 2019 года и будет включать 112 подростков и молодых людей в возрасте от 14 до 30.

основным объектом исследования является сравнение текущей системы Medtronic 670г к новой Medtronic развитой системы. Новая система программирования , которая направлена на улучшение контроля уровня глюкозы вокруг приема пищи, которая по — прежнему является большой проблемой в этой области.

В настоящее время 6-месячное исследование под руководством команды Bionic поджелудочной железы началось в середине 2018 года и поступило 312 участников в возрасте 18 лет и старше.

физиологический

Биотехнические компании Defymed, базирующаяся во Франции, разрабатывает имплантируемый био-искусственное устройство под названием MailPan которая включает биосовместимые мембраны с избирательной проницаемостью для инкапсуляции различных типов клеток, в том числе панкреатических бета — клеток .

Имплантации устройства не требуют конъюнктивной иммуно-supressive терапии , поскольку мембрана предотвращает антитела пациента от входа в устройстве и повреждениях инкапсулированных клеток. После того , как имплантируется мембрана листа будет жизнеспособным для years.

The клеток , что устройство держит могут быть получены из стволовых клеток , а не людей — доноров, а также могут быть заменены в течение долгого времени с использованием входных и выходных соединений без хирургического вмешательства.

Defymed частично финансируется JDRF, ранее известный как Фонд Исследовательского ювенильного диабета, но в настоящее время определяется как организация для всех возрастов и всех стадий сахарного диабета 1 -го типа.

В ноябре 2018 года, было объявлено, что Defymed будет сотрудничать с Израилем на основе в Kadimastem, био-фармацевтической компании, разрабатывающей на основе стволовых клеток регенеративные терапии, чтобы получить грант на два года на сумму около 1470000 $ для развития био-искусственный поджелудочная железа, что будет лечение диабета типа 1. Технология стволовых клеток Kadimastem использует дифференциацию эмбриональных стволовых клеток человека, чтобы получить панкреатических эндокринных клеток. Они включают инсулин-продуцирующих бета-клеток, а также альфа-клетки, которые производят глюкагон. Обе клетки устраивают в островковых-кластерах, имитирующая структуру поджелудочной железы. Целью партнерства является объединить обе технологии в био-искусственной поджелудочной железы устройство, которое высвобождает инсулин в ответ на уровень глюкозы в крови, чтобы довести до стадии клинических испытаний.

Сан — Диего, штат Калифорния основы биотехнологическая компания ViaCyte также разработала продукт , направленный , чтобы получить раствор для лечения диабета типа 1 , который использует инкапсуляцию устройство , изготовленное из полупроницаемой иммунной реакции-защитной мембраны.

Устройство содержит панкреатических клеток — предшественников , которые были дифференцированы из эмбриональных стволовых клеток.

После хирургической имплантации в амбулаторном, клетки созревают в эндокринные клетки , которые устраивают в островковых-кластерах и имитируют функцию поджелудочной железы, производя инсулин и глюкагон.

Передовая технология от доклинических исследований до утверждения FDA для фазы 1 клинических испытаний в 2014 году, а также представлены данные двухлетние из суда в июне 2018.

Они сообщили , что их продукт, называемый PEC-Encap, до сих пор живы и здоровы переносимость у пациентов в дозе ниже терапевтических уровней. Инкапсулированные клетки были способны выживать и зрелыми после имплантации, и отторжение иммунной системы было снижено из — за защитную мембрану. Вторая фаза испытания будет оценивать эффективность продукта. ViaCyte также получает финансовую поддержку от JDRF по этому проекту.

Инициативы по всему миру

В Соединенных Штатах в 2006 году, JDRF (ранее Фонд исследований детского диабета) запустил инициативу многолетней помочь ускорить разработку, одобрение регулирующих органов, а также принятие непрерывного мониторинга глюкозы и технологий искусственной поджелудочной железы.

Массовые усилия по созданию и коммерциализации полностью автоматизированной системы искусственной поджелудочной железы также возникли непосредственно адвокаты пациентов и диабетическое сообщество.

Bigfoot Biomedical , компания , основанная родителями детей с СД1 создали алгоритмы и разработки замкнутого контура , что устройство контроля уровня сахара в крови и соответствующим образом обеспечить инсулин.

Рекомендации

Источник: https://ru.qwertyu.wiki/wiki/Artificial_pancreas

Ссылка на основную публикацию