Lapių būna įvairių. Šita cukrinė, todėl kalba apie cukrinį diabetą ir technologijas.
0
0,00 
0 items
No products in the cart.

Closed Loop arba Kaip pasidaryti dirbtinę kasą?

Dirbtinės kasos sistemos dalys: telefonas, pompa ir sensorius

Turinys

Kai išgirdote diagnozę – ką pagalvojote? Net 1995 m., vos nustačius cukrinio diabeto diagnozę, pirma mintis man buvo – tai gal galima tą kasą kažkaip pakeisti? Iš tikrųjų, dirbtinės kasos idėja yra tokia pat sena, kaip insulinas. Prisiminkim, 1923 m. Frederikas Bantingas gavo Nobelio premiją už insulino atradimą. Šiais laikas, kai egzistuoja tiek visko dirbtinio – dirbtiniai sąnariai, širdies stimuliatoriai, klausos implantai ir kt., – faktas, kad vis dar nėra dirbtinės kasos, atrodo labai gluminantis. Bandymų būta daug ir įvairių: kasą galima transplantuoti, tačiau dėl paties organo jautrumo tokios operacijos atliekamos tik kritiniais atvejais ir yra mažai sėkmingos; tiriamos galimybės panaudoti kamienines ląsteles; kuriami bioniniai implantai ir pan. Deja, nepaisant skambių antraščių žiniasklaidoje, pagrindinė mintis lieka “reikia dar porą metų palaukti”. O jei laukti nebeįmanoma?

Danos Lewis istorija

Laimei, ne visi laukia. Jei dar negirdėjote apie Dana Lewis1, tai štai ji – istorija apie tai, kaip atsiranda nuostabiausi pasaulyje išradimai. Dana susirgo diabetu būdama keturiolikos. Kaip ir mums visiems, iš pradžių jai buvo paskirtos insulino injekcijos penais, kraujo gliukozės tikrinimas juostelėmis, dienoraščio rašymas… Vėliau ji pradėjo naudoti insulino pompą ir NGJ – šie du prietaisai žymiai palengvino gyvenimą, bet išryškėjo problema: miegodama ji negirdėdavo net pačių garsiausių NGJ aliarmų. Kol šalia buvo tėvai, viskas buvo gerai, tačiau baigus mokyklą ir išvažiavus į universitetą kitame mieste, problema tapo labai opi. Laikinas sprendimas buvo toks: kiekvieną rytą Dana nustatytu laiku išsiųsdavo tėvams žinutę, patvirtinančią, kad naktis praėjo ramiai. Buvo sutarta, kad negavę žinutės tėvai turėtų jai paskambinti ar imtis kitų priemonių. Laimei, 2013 m. Dana susipažino su savo būsimu vyru Scott’u Leibrand’u, kuris aliarmus girdėjo. Tačiau galima suprasti, kaip slegia tokia priklausomybė nuo kito žmogaus, net ir mylimo.

Dana Lewis su OpenAPS sistema (nuotrauką publikavimui maloniai suteikė pati D. Lewis)

2013 m. lapkričio mėnesį Twitteryje Dana pamatė John’o Costik’o idėją – speciali programėlė jo keturmečio sūnaus NGJ duomenis perkeldavo į duomenų bazę debesyje, o iš ten jie buvo persiunčiami į išmanųjį laikrodį ant Džono riešo. Dana susisiekė su Džonu ir jis mielai pasidalijo savo programos kodu su ja bei daugeliu kitų (vėliau ši inciatyva virto Nightscout projektu, kuriuo šiandien gali naudotis visi norintys). Tai buvo proveržis. Dana pasistatė kompiuterį miegamajame ir nustatė “žvėriško garsumo aliarmus”. Taip ji pagaliau galėjo miegoti be baimės. Jos artimieji taip pat galėjo miegoti ramiai, nes turėjo galimybę bet kurioje pasaulio vietoje realiu laiku matyti jos gliukozės duomenis. Galiausiai Danai ir Skotui gimė geneali mintis: kodėl gi nesukūrus algoritmo, kuris du nepriklausomus prietaisus – NGJ ir insulino pompą – sujungtų į vieną, uždaro ciklo (closed loop) sistemą, gebančią reaguoti į glikemijos pokyčius atitinkamai dozuojamu insulinu? Juk tai būtų dirbtinė kasa – sprendimas, kurio dešimtmečiais laukia milijonai!

OpenAPS sistema sudėta į gražų maišelį nešiojimui
OpenAPS sistema (nuotrauką publikavimui maloniai suteikė pati D. Lewis)

Vieną gražų vakarą Skotas pasipiršo Danai, ji ištarė „taip“ ir jie abu nusprendė, kad susituoks 2015 m. rugpjūčio 1 dieną – ir iki to laiko būtinai turės savo dirbtinę kasą. Reikalus paspartino hakeris Ben’as West’as, kuris pasinaudojo kai kurių senų Medtronic insulino pompų modelių saugumo spraga ir sukūrė programėlę, leidžiančią valdyti pompą per atstumą.

Dana ir Skotas panaudojo kompiuteriuką Raspberry Pi ir 2014 m. gruodį pirmą kartą išbandė savo DIY (Do It Yourself) OpenAPS2. „Kai aš išbandžiau mūsų programą ir įsitikinau, kad viskas veikia, jau niekas nebegalėjo manęs įtikinti ją išjungti“ – vėliau rašė Dana. Susidomėjimas Danos ir Skoto darbu nuolat augo, kartu didėjo ir entuziastų bei pagalbininkų komanda.

2017 m., t. y. dviem metais vėliau, nei Dana pirmą kartą išbandė OpenAPS, JAV medicinos technologijų milžinė Medtronic pradėjo prekiauti insulino pompa MiniMed 670 G3 – pirmąja komercine uždaro ciklo sistema. Tačiau tai nesumažino susidomėjimo DIY technologijomis. Atvirkščiai, greta OpenAPS atsirado Loop ir AndroidAPS (o vėliau ir FreeAPS) – dirbtinės kasos sistemos, leidžiančios naudoti įvairias insulino pompas ir įvairius NGJ.

#WeAreNotWaiting – #MesNelaukiame – yra pagrindinis šūkis, vienijantis jau ne vieną tūkstantį žmonių visame pasaulyje. Jei prisijungsite prie Pasidaryk Pats APS4 grupės feisbuke, rasite statistiką, kiek DIY closed loop vartotojų yra Lietuvoje. O ji tikrai džiugina 🙂

Taigi, jau supratote, kad dirbtine kasa vadinama medicininių prietaisų ir kompiuterinio algoritmo kombinacija, kuri imituoja sveikos kasos darbą. Dirbtinė kasa – tai NĖRA implantas ar transplantas (t.y. persodintas gyvas organas).

Uždaro ciklo sistemos komponentai

Dirbtinės kasos sistemą (DKS) sudaro 4 komponentai:

  1. Gliukozės sensorius (nuolatinis gliukozės jutiklis);
  2. Insulino pompa;
  3. Uždaro ciklo algoritmas;
  4. Žmogus.

Tam, kad DKS funkcionuotų, būtini visi šie komponentai. Sensorius teikia informaciją apie gliukozės kiekį kraujyje ir jo kitimo tendencijas. Labai svarbu, kad jo rodmenys būtų patikimi – todėl jei Jūsų Libre kartais rodo “pievas”, pasidomėkite alternatyvomis (kol kas auksinis standartas yra Dexcom). Sensoriaus duomenys perduodami algoritmui, kuris yra išmaniajame telefone arba insulino pompos procesoriuje. Algoritmas suprogramuotas taip, kad pagal gautus gliukozės duomenis prognozuotų galimą glikemijos kitimą ir paskaičiuotų, kokie insulino pompos veiksmai reikalingi, kad ji būtų išlaikyta normos ribose.

Algoritmas kontroliuoja pompos bazinį greitį – tai labai svarbus momentas visoje šitoje istorijoje, nes būtent bazinio insulino kiekio keitimas labiausiai panašus į sveikos kasos darbą. Visa tai puikiai veikia, kol nėra papildomų faktorių: maisto, fizinio aktyvumo, hormonų pokyčių. Kadangi šie veiksniai sudaro mūsų kasdienybę, į DKS ateina ketvirtas ir pats svarbiausias komponentas – žmogus.

Kompiuteris negali žinoti, kada mes valgom, bėgam maratoną arba verkiam iš laimės. Jam reikia tai pasakyti. Tik konkrečiai suformulavus užduotį (pvz.: suvalgiau gabalą picos, tai yra, 80 g angliavandenių, kurių įsisavinimas truks maždaug 1 val, ir dar 40 g baltymų ir riebalų, kurie atitinka maždaug 20 g angliavandenių, kurių įsisavinimas truks apie 6 val), turint patikimus sensoriaus rodmenis ir teisingai nustatytą bazę bei kitus parametrus pompoje, algoritmas apskaičiuos insulino kiekį, reikalingą, kad Jūsų glikemija per daug nepakiltų ir nenukristų.

Sudėtinga? – Taip, tačiau panašius skaičiavimus intuityviai darome mes patys, kai norime teisingai išlaviruoti su maistu ir insulinu. Sugar surfing5 – cukraus serfingas – šiuo atveju tai labai vykęs pavadinimas. DKS esmė tokia, kad kompiuteris skaičiuoja žymiai efektyviau, tiksliau, ir daro daugybę sprendimų mums apie tai negalvojant. Ji ypač efektyvi naktį, kai glikemijos svyravimai nėra taip lengvai pajuntami ir koreguojami paties vartotojo. Gerai suderinta sistema gali visiškai panaikinti naktinių hipoglikemijų tikimybę, todėl tiek pats žmogus su diabetu, tiek jo artimieji gali kokybiškai miegoti.

Kitaip tariant, Closed Loop sutaupo daugybę žmogiškosios energijos. Ir daro mažiau klaidų.

Šiuo metu egzistuoja keturios atviro kodo Closed Loop sistemos: OpenAPS, AAPS, iAPS ir tiesiog Loop (kad būtų mažiau painiavos, vadinkim ją iOS Loop, nes ji veikia tik su Apple programine įranga). Nors jos turi panašius veikimo principus ir vienodą tikslą – išlaikyti gliukozę normos ribose – yra nemažai skirtumų.

iOS Loop6 reikia šių elementų: 1) tinkamos pompos – tinka tik SENO modelio Medtronic pompos (pvz.: Paradigm 715, kurių rinkoje nebėra) ir OmniPod; 2) tinkamo sensoriaus (tinka Dexcom arba Libre, netinka Enlite), iPhone ir mažo radijo dažnio konvertavimo prietaiso. Jų yra įvairių – geriausiai žinomas RileyLink (Riley yra šį daiktą sukūrusio žmogaus dukros, sergančios CD, vardas), populiarūs yra OrangeLink, EmaLink ir kt. Prietaisas reikalingas tam, kad žemos energijos Bluetooth signalą, kurį generuoja iPhonas paversti į radijo dažnį, kurį supranta pompa. 

OpenAPS7 (APS yra sutrumpinimas Artificial Pancreas System) tinka tiek iOS, tiek Android. Reikalingi elementai: tinkama pompa (beveik tie patys modeliai, kaip ir Loop), telefonas (iPhone arba Android), sensorius (Dexcom arba Libre), banko kortelės dydžio kompiuteris (Intel Edison arba Raspbery Pi) ir radijo bangų siųstuvas (Explorer Board arba Explorer Hat). OpenAPS algoritmas šiuo atveju yra minikompiuteryje, o telefonas atlieka kompiuterio monitoriaus funkciją. 

AAPS8 – kaip galima suprasti, tai Android OS paremta sistema, kuriai tinka – dėmesio! – Lietuvoje parduodamos AccuCheck Combo ir Dana RS arba Dana I pompos. Bevamzdžių9 insulino pompų OmniPod ir Medtrum Nano naudotojai taip pat gali naudoti šią sistemą. 

iAPS10 yra savotiškas iOS Loop ir AAPS hibridas.  

 KomponentaiAAPSOpenAPSiOS LoopiAPS
TelefonasiOS+++
Android++
PompaAccuChek Combo+
Dana R/RS/I+
OmniPod++++
Medtronic 715, 754+*+*+*+*
Medtronic MiniMed 600 ir 700 serijos
Medtrum Nano+
SensoriusDexcom G6/G7/One/One++++
Enlite, Guardian
Libre 2, 3++++
Medtrum A6/S7++++

* Reikalinga papildoma įranga.

Kokios yra su atviro kodo sistemomis susijusios rizikos?

  1. Dėl sensoriaus klaidos algoritmas suleidžia baisų kiekį insulino. Taip NEGALI būti. Tik pažengusiems (labai pažengusiems!) OpenAPS/AAPS naudotojams leidžiama naudoti algoritmo dalį, kuri pati dozuoja insuliną mikrobolusais (SMB). Žinoma, gali įvykti klaida. Tačiau daug labiau tikėtina, kad dėl tokios klaidos PATS žmogus susileis baisų kiekį insulino, o ne saugiklių prikišta sistema. Jei sensorius rodo nepatikimai ir į tai niekaip nereaguojama (nekalibruojama, nekeičimas sensorius), tai bet kuriuo atveju veda į klaidas. Skirtumas tik toks, kad atviro kodo sistemoje veikia įvairūs saugikliai, tuo tarpu vartotojas pats gali susileisti tikrai pavojingai daug.
  2. Algoritmas negali kontroliuoti pompos dėl ryšio klaidos (išsikrovė telefonas, sugedo radijo prietaisas). Šiuo atveju pompa tuoj pat grįžta į suprogramuotą bazę.
  3. Vartotojas blogai apskaičiavo anliavandenius arba išvis pamiršo apie juos pranešti sistemai. Be closed loop sistemos pasekmės bus tikrai nemalonios. Tuo tarpu išmanus algoritmas gerokai pasistengs, kad glikemija nekiltų arba nekristų taip labai daug, kaip nutiktų, jei jo nebūtų.
  4. Dirbtinės kasos sistemos vartotojas padarė baisią autoavariją. Ar su algoritmu, ar be jos – tai yra pompos terapija. Ar pompos gamintojas atsako už vartotojo avarijas? – ne. Ar sensoriaus, pompos ir telefono naudojimas pagal paskirtį padidina avarijų riziką? – ne. Tai prie ko tada dirbtinės kasos sistema?
  5. Vartotojas nenori bendradarbiauti su sistema – sekti gliukozę, skaičiuoti angliavandenius. Tai patikimas signalas, kad uždaro ciklo sistemos tokiam žmogui naudoti negalima. Kaip ir pompos apskritai.

Jei visa tai Jums atrodo gąsdinančiai, bet Jūs vis tiek norite dirbtinės kasos, yra komercinės uždaro ciklo sistemos. Tačiau žinokite, kad komercinė sistema geba žymiai mažiau ir yra daug labiau pritaikyta visiems, o ne konkrečiai Jums. 

Atviro kodo uždaro ciklo sistemų pranašumai

  1. Daugiau individualiai derinamų parametrų: pageidaujama tikslinė glikemija, individualiai pritaikyti padidinti (pvz.: sportuojant) ar sumažinti (prieš valgį) laikinieji gliukozės tikslai;
  2. Galimybė pasirinkti ir tarpusavyje derinti skirtingų gamintojų insulino pompas, įvairius sensorius, telefonus, laikrodžius;
  3. Galimybė realiu laiku matyti sistemos veiksmus ir skaičiavimų logiką (pateikiamose ataskaitose ir grafikuose). Kadangi gliukozės kitimo ir insulino veikimo prognozės labai priklauso nuo vartotojo įvestų individualių parametrų, ši galimybė leidžia greičiau atrasti klaidas ir jas ištaisyti. Komercinėje sistemoje algoritmo veikimas yra paslėptas nuo vartotojo, ekrane matomas tik rezultatas;
  4. Kontroliuojantis algoritmas veikia vartotojo išmaniajame telefone, kurio ekrane matoma gliukozės kreivė ir įvedami reikalingi maisto ar insulino duomenys;
  5. Galimybė kontroliuoti ir valdyti sistemą per atstumą (pvz.: sergančio mažo vaiko tėvams). Tai reiškia ne tik galimybę matyti gliukozės duomenis, bet ir nuotoliniu būdu įvesti maisto ir insulino duomenis, suleisti bolusus;
  6. Atviro kodo sistemas kuria ir tobulina savanoriai, tiesiogiai susiduriantys su diabeto iššūkiais (sergantys patys arba turintys sergančius vaikus, artimuosius), o jų vartotojai sudaro didelę, nuolat augančią bendruomenę, gebančią labai greitai pastebėti bet kokius programinius trūkumus ar klaidas;
  7. Galimybė integruoti papildomas išmaniąsias funkcijas –kalendorių, Apple Health, Google Fit, mobilius sensorius (GPS, pulso, miego etc.), išmaniuosius asistentus ir kt.

Komercinių uždaro ciklo sistemų privalumai

  1. Naudojamos „out of the box“ – iš dėžutės.
  2. Efektyvumas ir saugumas patvirtintas klinikiniais tyrimais;
  3. Apsaugo nuo sunkių hipoglikemijų ir padidina laiką normos ribose;
  4. Sistemą sudaro pompa ir sensorius, telefonas gali būti naudojamas tik stebėjimui, bet jis nebūtinas;
  5. Sertifikuotas pacientų apmokymas;
  6. 24/7 klientų aptarnavimas ir problemų sprendimas.

Atviro kodo sistemų trūkumai

  1. Kai kada reikia papildomo prietaiso (radijo dažnio keitiklio ar mini kompiuterio);
  2. Sistemą „surinkti“ turi pats vartotojas;
  3. Nėra sertifikuotų mokytojų;
  4. „Klientų aptarnavimas“ ir problemų sprendimas vyksta su bendruomenės pagalba internete.

Komercinių uždaro ciklo sistemų trūkumai

  1. Ribotos asmeninio tinkinimo galimybės;
  2. Tikslinė glikemija negali būti žemesnė, nei numato saugumo reikalavimai;
  3. Negalima parinkti komponentų (pompos, sensoriaus);
  4. Ribotos galimybės valdyti telefonu – dažniausiai galima tik stebėti, bet ne įvesti parametrus;
  5. Nėra išmaniųjų laikrodžių integracijos;
  6. DKS algoritmas uždaro kodo, jo logika neprieinama ne tik vartotojui, bet dažnai ir tyrėjams;
  7. Algoritmas dažniausiai neatnaujinamas, t. y. patobulinimai diegiami tik į naujas pompas.

Ko trūksta iki tikros dirbtinės kasos? 

  1. Tobulesnio insulino. Visi šiuo metu naudojami greitai veikiantys insulino analogai veikia žymiai lėčiau, nei natūralus, kasos išskiriamas insulinas. Ypač greito veikimo Fiasp suteikė naujų vilčių, tačiau nepaisant staigios veikimo pradžios, jo poveikio maksimumas pasiekiamas tik po 1 – 3 val., t. y. žymiai vėliau, nei pakyla glikemija pavalgius. Kiek pranašesnis yra Lyumjev, tačiau jis turi gana nemalonių šalutinių poveikių (odos dirginimą, skausmą injekcijos vietoje ir kt.), todėl irgi tinka ne visiems.
  2. Papildomo hormono, galinčio veikti priešingai insulinui, jei jo yra per daug net Closed Loop išjungus bazės tiekimą. Vykdomi įvairūs tyrimai su amilinu ir gliukagonu, tačiau rezultatų dar reikės palaukti.

Nuorodos:

  1. Dana Lewis | DIYPS.org
  2. DIYPS.org | #WeAreNotWaiting to make the world a better place
  3. MiniMed 670G Insulin Pump System | Medtronic Diabetes
  4. Pasidaryk pats APS/
  5. Diabetes Education | Sugar Surfing
  6. Welcome to Loop
  7. Welcome to OpenAPS’s documentation! — OpenAPS 0.0.0 documentation
  8. Welcome to the AndroidAPS documentation — AndroidAPS 3.0 documentation
  9. Belaidžių pompų pasaulis - Cukrinė Lapė
  10. What is iAPS? — iAPS 0.0.1 documentation
Skip to content