Inteligentne urządzenie automatycznie dostarcza insulinę do organizmu osób cierpiących na cukrzycę typu 1

Cukrzyca typu 1 jest wyniszczającą chorobą autoimmunologiczną, która dotyka ludzi w każdym wieku na całym świecie. Zespół projektu D2P wykorzystał sztuczną inteligencję do zautomatyzowania procesu pomiaru poziomu glukozy we krwi i dokładnego podawania insuliny.

Cukrzyca typu 1 stanowi 5–10 % wszystkich przypadków cukrzycy. Obecnie choruje na nią 463 milionów osób na całym świecie. Osoby chorujące na cukrzycę są zagrożone hipoglikemią, która może prowadzić do dyskomfortu, zawrotów głowy, a nawet śpiączki i śmierci. Długofalowe powikłania po hiperglikemii mogą powodować ślepotę, amputację, niewydolność nerek lub choroby układu krążenia.

Obecna metoda leczenia polega na codziennym monitorowaniu poziomu glukozy we krwi w celu ustalenia odpowiedniej dawki insuliny kompensacyjnej, którą wstrzykuje się za pomocą strzykawki lub pompy. Ponieważ dawkę tę muszą obliczać sami pacjenci, a do tego zazwyczaj kilka razy dziennie, utrudnia to ich codzienne życie.

W ramach wspieranego przez UE projektu D2P opracowano urządzenie do podawania insuliny, które ma umożliwić zautomatyzowane i spersonalizowane leczenie.

„Chociaż algorytm, na którym opiera się urządzenie, jest skomplikowany, jest ono łatwe w konfiguracji i obsłudze. Jest ono również interoperacyjne, co zapewnia zgodność z różnymi pompami insulinowymi i możliwość obsługi nowych urządzeń w przyszłości” - mówi dyrektor generalny Erik Huneker z firmy Diabeloop, będącej gospodarzem projektu.

System sterowany przez sztuczną inteligencję

Opracowany w ramach projektu D2P system DBLG1 mierzy poziom glukozy we krwi za pomocą systemu ciągłego monitorowania poziomu glukozy noszonego przez pacjenta i przesyła go co 5 minut za pośrednictwem łączności Bluetooth do specjalnego urządzenia.

Algorytm opracowany w ramach projektu analizuje te dane – wraz z danymi dotyczącymi fizjologii, historii i aktywności pacjenta, dotyczącymi np. posiłków i ćwiczeń – w celu określenia prawidłowej dawki insuliny do podania. Te zbiorcze dane są wyświetlane na platformie internetowej YourLoops, a oprogramowanie systemu jest aktualizowane bezprzewodowo.

„Ciągła optymalizacja systemu opiera się na nieprzerwanym rozwoju naszego bazowego algorytmu, który umożliwia coraz dokładniejszą personalizację” - wyjaśnia Huneker.

Rozwiązanie oparte na sztucznej inteligencji składa się z różnych modułów decyzyjnych.

Moduł bezpieczeństwa identyfikuje zagrożenie wystąpienia hipoglikemii (najistotniejsze zagrożenie krótkoterminowe). W przypadku wykrycia tego zagrożenia podawanie insuliny zostaje wstrzymane, a w razie utrzymywania się go przez dłuższy czas pojawia się ostrzeżenie.

W przypadku niewykrycia żadnego zagrożenia system aktywuje moduł fizjologiczny – zaawansowany algorytm analizujący dane pacjenta z ostatnich 48 godzin w celu spersonalizowania reakcji systemu.

Moduł specjalistyczny modeluje decyzje podejmowane zwykle przez diabetologa, przejmując rolę modułu fizjologicznego w sytuacjach trudniejszych do rutynowej analizy.

Z kolei moduł samouczący się analizuje dane pacjenta z kilku tygodni w celu dalszego spersonalizowania systemu poprzez przyrostową aktualizację parametrów fizjologicznych.

Po przepisaniu przez lekarza urządzenie jest zakładane w szpitalu lub przez pielęgniarkę specjalizującą się w opiece nad osobami chorymi na cukrzycę. W celu wdrożenia systemu zespół projektu może albo przeszkolić pracowników służby zdrowia, albo dostarczyć pakiety szkoleniowe dla osób szkolących.

Transformacja opieki zdrowotnej

Opublikowano już wyniki 6-miesięcznego francuskiego badania obejmującego grupę 25 pacjentów, w ramach którego stwierdzono, że system znacząco usprawnia kontrolę glikemii w rzeczywistych sytuacjach, nie powodując poważnych skutków ubocznych.

Na tę chwilę firma Diabeloop podpisała umowy o wykonanie prac badawczo-rozwojowych i umowy handlowe z takimi partnerami, jak ViCentra w Niderlandach, Roche Diabetes Care w Szwajcarii oraz Terumo Corporation w Japonii. System jest obecnie dostępny w Szwajcarii, Niemczech, Hiszpanii, Włoszech i Niderlandach, a wkrótce ma zostać wprowadzony na rynek we Francji i innych krajach europejskich.

„Pomimo pandemii COVID-19 udało nam się utrzymać nasze plany komercjalizacji, a nasz produkt został bardzo dobrze przyjęty na wielu rynkach, zwłaszcza w Niemczech” - dodaje Marc Julien, jeden z dyrektorów zarządzających firmy Diabeloop.

Zespół będzie kontynuował prace nad automatyzacją, personalizacją i interoperacyjnością systemu, a dzięki anonimowym danym opracował symulator do przeprowadzania wirtualnych badań klinicznych przed przetestowaniem systemu na prawdziwych pacjentach.

© Unia Europejska, [2021] | źródło: CORDIS
Fot. Diabeloop