Actualitățile terapiei cu pompă de insulină

Una dintre cele mai dinamice zone ale diabetului modern în curs de dezvoltare este terapia cu pompă de insulină, monitorizarea glucozei tisulare. În ultimii 10 ani, din ce în ce mai multe tehnologii au apărut într-un ritm atât de rapid, încât astăzi este doar un timp scurt care ne separă de intrarea pe piața „pancreasului artificial” (AP). De la 1 ianuarie 2020, Managerul Fondului Național de Sănătate (NEAK) va oferi acces la tehnologia senzorială pentru persoanele cu diabet de tip 1, cu sprijin de securitate socială.

În practica zilnică, pacienții diabetici sunt tratați de obicei prin injecție subcutanată de insulină. Una dintre cele mai frecvente proceduri este administrarea de insulină cu pixuri de insulină (acum folosind rar seringi), care reprezintă o abordare convențională așa cum se practică de zeci de ani; în timp ce cealaltă dozează cu o pompă de insulină folosind un dispozitiv electromecanic complex - acest lucru a devenit răspândit în ultimii ani.

Ambele tratamente urmăresc menținerea nivelului de glucoză din sânge al pacientului în intervalul normoglicemic [3,9-10,0 mmol/l (70-180 mg/dl)] (1). În unele condiții speciale, cum ar fi sarcina, un domeniu mai îngust [3,5-7,8 mmol/l (63-140 mg/dl)] ar trebui vizat, ceea ce reprezintă o provocare serioasă atât pentru pacient, cât și pentru echipa de îngrijire. Un aspect important al planificării terapiei este că starea fiziologică a pacientului, cum ar fi greutatea corporală, gradul de activitate fizică, vârsta și alți parametri fiziologici, trebuie luate în considerare în timpul administrării. La aplicarea terapiei, pacientul acționează activ, ia decizii independente și adaptează conținutul planului terapeutic la propriul stil de viață și la consumul de alimente.

Cu ajutorul pompelor de insulină, precum și a senzorilor care măsoară continuu nivelul glucozei tisulare, tratamentul automat al pacienților cu diabet a devenit o idee realistă în ultimii ani. Acest concept se numește pancreasul artificial (AP), care este în prezent cea mai avansată soluție de inginerie pentru tratamentul diabetului (2, 3).

Sistemele pancreatice artificiale pe termen scurt sunt compuse din trei componente principale (2, 4):

O pompă de insulină care stochează și injectează insulină;
Sistem de monitorizare continuă a glucozei (CGM) pentru monitorizarea precisă a glicemiei;
Suport software adecvat care include algoritmul de control, interfața cu utilizatorul și implementarea stocării necesare.

În prezent, pompele de insulină

Pompa de insulină include un rezervor de insulină, o interfață grafică, o baterie și componente mecanice și hardware pentru injectarea insulinei. Există mai multe soluții diferite disponibile pe piață pentru implementarea acestor dispozitive (Figura 1) (5, 6).

Structura unei pompe senzoriale de insulină

Spre deosebire de practica tradițională de injectare, numărul persoanelor care aleg o pompă de insulină a crescut constant în ultimii ani, estimat în prezent la peste un milion în întreaga lume (7).

În Ungaria, prevalența sa este mai mică, aproximativ 2900 de pacienți folosesc un astfel de dispozitiv, care reprezintă 4,5% dintre pacienții cu diabet zaharat de tip 1. Sunt cunoscute două tipuri principale de pompe de insulină CSII (pompă continuă cu injecție subcutanată de insulină): cateter și plasture.

În ultimii 15 ani, pompele Animas, Medtronic și Roche s-au răspândit, dar din vara anului 2019 au fost disponibile doar dispozitive de la doi producători, deoarece Animas a încetat producția și dezvoltarea pompelor. Pompele conectează o canulă din metal sau plastic plasată sub piele la rezervorul de insulină al pompei printr-o linie. În schimb, pompele „patch” nu necesită o conductă deoarece rezervorul de insulină este fixat deasupra punctului de injecție. În ambele cazuri, se recomandă schimbarea canulei la fiecare trei până la șase zile. Un studiu cuprinzător recent nu a constatat nicio diferență semnificativă în HbA1c între producători și tipuri. Se poate observa totuși că, în timp ce în anii 2000 pompele tradiționale s-au răspândit, în zilele noastre tipul „patch” va deveni din ce în ce mai popular.

În Ungaria, pompa de sistem „patch” nu este pe piață, răspândirea sa fiind afectată semnificativ de prețul său mai ridicat. Pompele de insulină utilizează preparate de insulină cu acțiune ultra-rapidă (de exemplu, aspart, lispro sau glulisină sunt disponibile în Ungaria) .Insulina, care permite un tratament mai precis și eficient în rândul pacienților pompați, facilitând astfel succesul sistemelor AP.

În plus, integrarea sistemului CGM și a pompei permite, de asemenea, tehnica „cu un singur port”, totuși, spre deosebire de timpul de funcționare de 7-14 zile a sistemelor CGM, canulele pompelor de insulină trebuie înlocuite la fiecare 3–6 zile. Astfel, nu s-a găsit nicio diferență semnificativă între canulele din oțel inoxidabil și cele din teflon utilizate în prezent în ceea ce privește procesele inflamatorii și durata de viață (10).

Sisteme CGM

Utilizarea sistemelor CGM devine din ce în ce mai frecventă în viața de zi cu zi, în ciuda faptului că implicațiile costurilor lor sunt semnificativ mai mari decât cele ale măsurătorilor clasice ale vârfurilor degetelor. Cel mai mare avantaj al lor este că pot oferi feedback continuu cu privire la nivelul zahărului din sânge al pacientului, ceea ce reprezintă un ajutor semnificativ în stabilirea terapiei datorită furnizării constante de informații. De asemenea, este important pentru pacienți: un control glicemic mai strict le face mai ușor să-și atingă obiectivele glicemice, precum și să atingă și să mențină nivelurile dorite de HbA1c. Utilizarea CGM este benefică pentru toți pacienții diabetici, indiferent de utilizarea pompei de insulină. Au existat o serie de studii clinice care au arătat că utilizarea unui astfel de sistem este utilă pentru toate vârstele și toate tipurile de boli.

Sistemele CGM constau practic din trei unități principale: senzor, emițător și receptor (Figura 2). În funcție de senzorul și tehnologia emițătorului, acestea pot fi implementate într-un singur dispozitiv. Există, de asemenea, soluții bazate pe diferite principii de măsurare pentru implementarea sistemelor CGM. În cele mai multe cazuri, structura este atașată la abdomen, fese și brațul superior al pacientului, unde este atașată la stratul subcutanat al pielii printr-un cateter subțire. Cea mai utilizată metodă de măsurare se bazează pe enzima glucoză oxidază (GOx), care poate fi utilizată pentru a monitoriza nivelul zahărului din sânge al unui pacient, monitorizând o modificare a proprietății electrice a senzorului. Enzima catalizează conversia glucozei în acid gluconic, în reacție se generează o sarcină indirectă. Din magnitudinea sarcinii generate în electrod, concentrația de glucoză poate fi calculată utilizând procesarea corespunzătoare a semnalului analog și digital.

Figura CGM - monitor continuu al glucozei tisulare

În plus față de avantajele cunoscute, CGM-urile au și dezavantaje care sunt provocatoare pentru educația utilizatorilor de senzori, pe de o parte, și pentru aplicațiile de inginerie, pe de altă parte. Datorită limitărilor tehnologice, datele măsurătorilor senzoriale sunt disponibile în medie la fiecare cinci minute, adică se poate aștepta un timp de eșantionare de cinci minute. În practica zilnică, disponibilitatea datelor de monitorizare a glicemiei timp de 5 minute este adecvată, „cvasi-continuă”.

Senzorul Medtronic Enlite, Dexcom G4, este disponibil în prezent oficial în Ungaria. Se speră că sistemul Dexcom G6, unul dintre cele mai avansate sisteme CGM de pe piață, poate fi introdus în viitorul apropiat. Cele mai mari caracteristici noi ale senzorului sunt timpul de uzură de 10 zile, noile opțiuni de acces la date și afișarea smartphone-ului, precum și utilizarea setărilor din fabrică. Acesta din urmă permite pacienților să utilizeze senzorul fără calibrarea vârfului degetelor după montarea senzorului, care poate efectua măsurători de calitate adecvată chiar și fără o valoare de referință (11).

Merită menționat faptul că în ultimii ani au apărut și senzori CGM implantabili, dintre care senzorul implantabil de 90 de zile al Senseonics Eversense a primit recent aprobarea FDA (din păcate nu este disponibil în Ungaria) (12).

Algoritmi de reglementare pe drumul către realizarea pancreasului artificial

A treia componentă importantă a implementării AP este algoritmul de control în sine, care este „sufletul” metodologiei automate. Fără modele matematice care descriu procesele fiziologice și algoritmi de control eficienți, nu ar fi posibil să se determine cantitatea adecvată de insulină, care ar putea fi necesară administrării manuale de către pacient.

Datorită algoritmilor de control utilizați, conceptul AP de succes necesită ca datele de măsurare să fie disponibile la intervale adecvate. Acest lucru este posibil în prezent doar folosind un sistem CGM. Algoritmii de control evaluează datele CGM primite în conformitate cu o anumită metodologie. În general, dacă există o discrepanță între nivelurile de glucoză din sânge măsurate și prescrise, se generează un semnal de eroare și cantitatea de insulină care trebuie administrată în prezent este calculată în raport cu magnitudinea semnalului de eroare. După cum sa menționat mai devreme, dezvoltarea continuă a sistemului integrat, introdus pentru prima dată în 2006, permite acum livrarea automată și precisă de insulină.

Deoarece diabetul este unul dintre cele mai intens cercetate domenii în domeniul ingineriei biomedicale, există exemple în literatura de specialitate despre adaptarea mai multor metode de reglementare la AP. Cele mai promițătoare direcții includ utilizarea modelului de control predictiv (MPC), un sistem bazat pe reguli de calcul soft (de exemplu, fuzzy) și utilizarea PID clasic și a soluțiilor de control robuste (13). Există, de asemenea, încercări de a utiliza algoritmii de învățare automată la modă, dar utilizarea lor este încă într-o etapă experimentală.

În plus față de abordările descrise care administrează numai insulină, există și regulatori duali (duali) pe bază de hormoni care pot furniza nu numai insulină, ci și glucagon. Marele avantaj al regulatorilor hormonali duali față de conceptul AP tradițional este capacitatea lor de a trata tulburările externe mai eficient, cum ar fi cantități mai mari de aport alimentar imprevizibil, precum și exerciții de intensitate ridicată. Cu toate acestea, în unele grupe de vârstă, cercetarea nu a arătat o diferență semnificativă față de metoda tradițională și ar trebui, de asemenea, să se ia în considerare faptul că, datorită tratamentului cu hormoni duali, aplicabilitatea metodei este mai complicată (14-16).

Concluzie

Deși diabetul este încă o boală incurabilă până în prezent, prin automatizarea terapiilor dezvoltate de-a lungul anilor, AP oferă o opțiune atractivă pentru mulți pacienți, deoarece nu necesită la fel de multă interacțiune ca metodele convenționale. Datorită studiilor clinice la scară largă din ultimii ani, dispozitivele AP sigure sunt acum disponibile pe piață, dar sunt încă necesare multe îmbunătățiri pentru a face din AP o metodă pe scară largă și complet automatizată pentru persoanele cu diabet.

DR. CÂȘTIGĂTOR DE AUTO

Spitalul stradal Péterfy Sándor și Institutul Național de Traumatologie Jenő Manninger, II. Departamentul de Medicină Cardiovasculară, Îngrijirea Diabetului Budapesta

Abrevieri:

AP: pancreas artificial

CGM: sistem de monitorizare continuă a glucozei

CSII: perfuzie continuă de insulină

GOx: glucoză oxidază

PID: algoritm proporțional-integral-derivat

MPC: reglementare predictivă bazată pe model

1. Battelino T și colab. Îngrijirea diabetului. 2019; 42: 1593–1603.

2. Chee F, Fernando T. Controlul glicemiei în buclă închisă. Springer-Verlag, 2007.

3. Boughton CK, Hovorka R. Progrese în sistemele de pancreas artificial. Știință Medicina Translațională. 2019; 11: eaaw4949.

4. Kovatchev, B. Pancreasul artificial în 2017: Anul tranziției de la cercetare la practica clinică. Nat Rev Endocrinol. 2018; 14: 74-76.

5. Sherr J, Tamborlane WV. Trecutul, prezentul și viitorul terapiei cu pompă de insulină: un control mai bun la controlul diabetului. Muntele Sinai J Med 2008;75: 352-361.

6. Valla, V. Therapeutics of Diabetes Mellitus: Focus on Insulin Analogues and Insulin Pumps. Journal of Diabetes Research. 2010; doi: 10.1155/2010/178372.

7. Nimri R. și colab. Reglarea dozelor de insulină la pacienții cu diabet zaharat de tip 1 care utilizează pompa de insulină și monitorizarea continuă a glucozei: variații între țări și medici. Diabet Obes Metab. 2018; 20: 2458-2466.

8. Abraham MB și colab. Reducerea hipoglicemiei cu sistemul predictiv de gestionare a glicemiei scăzute: un studiu controlat randomizat pe termen lung la adolescenții cu diabet zaharat de tip 1. Îngrijirea diabetului. 2018; 41: 303-310.

9. Messer LH și colab. Optimizarea terapiei cu buclă închisă hibridă la adolescenți și adulți emergenți utilizând sistemul MiniMed 670G. Îngrijirea diabetului. 2018; 41: 789–796.

10. Hauzenberger JR și colab. Evaluarea sistematică in vivo a răspunsului inflamator dependent de timp la cateterele de perfuzie cu oțel și teflon. Rapoarte științifice. 2018; 8: 1132.

11. Dexcom. Dexcom G6, Sistem de monitorizare continuă a glucozei, Ghid de utilizare. Dexcom, 2018.

12. Christiansen MP și colab. O evaluare prospectivă multicentrică a preciziei unui nou senzor continuu de glucoză implantat: PRECIS II. Diabetes Technol Ther. 2018; 20: 197–206.

13. Szalay P, Eigner G, Kovács LA. Proiectare de controler robust bazat pe inegalitate cu matrice liniară pentru modelul de diabet de tip 1. Volumele procedurilor IFAC. 2014; 47: 9247−9252.

14. Batora V. și colab. Model bihormonal de control predictiv al glicemiei la persoanele cu diabet de tip 1. Lucrările Conferinței IEEE privind aplicațiile de control (CCA), 2014 doi: 10.1109/CCA.2014.6981556

15. Gingras V. și colab. Eficacitatea pancreasului artificial cu doi hormoni pentru a atenua povara de numărare a carbohidraților din diabetul de tip 1: Un studiu randomizat încrucișat. Diabet Metab. 2016; 42: 47−54.

16. Abitbol A și colab. Controlul glicemiei peste noapte cu pancreas artificial cu dublu și unic hormon în diabetul de tip 1 cu hipoglicemie necunoaștere: un studiu controlat randomizat. Diabetes Technol Ther. 2018; 20: 189–196.