Klinisk vurdering af et lukket-sløjfe insulintilførselssystem

Baggrund:

Type 1 diabetes er forårsaget af antistoffer, der angriber insulinproducerende β-celler i bugspytkirtlen. Behandling er sædvanligvis ved regelmæssige insulininjektioner, informeret om glukosemålinger fra blodprøver med fingerstik. Indsprøjtninger efterligner imidlertid ikke β-cellens normale adfærd, og dette fører til suboptimal blodsukkerkontrol og komplikationer, herunder nyresvigt, blindhed, nerveskader og hjertesygdomme. Aggressiv behandling kan hjælpe, men kan føre til potentielt farlige lave blodsukkerniveauer (hypoglykæmi). Glukosekontrol måles ved HbA1c (normalt interval 4 til 6%), et mål for mængden af ​​hæmoglobin udsat for glucose over en periode på omkring 3 måneder.

Nuværende regimer til behandling af type 1-diabetes i klinisk praksis er hovedsageligt baseret på injektioner af subkutan insulin flere gange dagligt i doser bestemt af intermitterende blodsukkermålinger. DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) viste, at intensiv behandling ved hjælp af disse principper reducerede komplikationer med 50-76%. Dette skete på bekostning af øget hypoglykæmi, især ved HbA1c-niveauer <7,5 %. I andre undersøgelser resulterede intensiv behandling i, at mennesker tilbragte 30 % af dagen med glukoseværdier >10mM og >2 timer/dag i hypoglykæmi, ofte om natten.

Et lukket sløjfesystem giver mulighed for at forbedre HbA1c og samtidig undgå hypoglykæmi. Det kræver kontinuerlig glukosemåling, en kontrolanordning og en pumpe til insulintilførsel. Emnet er blevet grundigt gennemgået. Intelligente kontrolenheder er blevet udviklet af andre ved at bruge principperne for feedbackkontrol eller prædiktiv modellering. Disse var i starten besværlige f.eks. 'biostatoren', men nyere systemer er blevet miniaturiseret og er i stand til at opnå blodsukkerkontrol i fastende tilstand, når de forsynes med input af interstitielle glucoseniveauer. De har endnu ikke vist sig robuste, kan være forbundet med hypoglykæmi og er ikke i stand til at opnå tilstrækkelig post-prandial kontrol eller til at klare interkurrent sygdom uden for hospitalsmiljøer.

Denne kliniske afprøvningsprotokol vurderer Imperial Colleges lukkede sløjfe-insulinleveringssystem. Den lukkede sløjfe insulintilførsel består af 3 hovedkomponenter: glukosesensoren, kontrolalgoritmen og insulintilførselssystemet.

Glucosesensoren, der vil blive brugt under de kliniske valideringsundersøgelser, er en CE-mærket, MHRA-godkendt enhed fremstillet af Medtronic. Det er en subkutan sensor, som sidder lige under huden og prøver interstitiel væske ved hjælp af en enzymelektrode. En lille spænding påføres over sensoren, og en strøm føres tilbage til sensorinstrumenteringen. Denne strøm er proportional med glukosekoncentrationen i interstitiel væske og kalibreres mod blodsukker mindst 12 timer i timen.

Kontrolalgoritmen er afledt af fysiologiske eksperimenter udført af andre grupper, som har vist, hvordan betacellerne i bugspytkirtlen producerer insulin hos mennesker uden diabetes. Ved at udnytte dataene fra disse eksperimenter har det været muligt at implementere beta-cellens adfærd i software, og vi har brugt en simulator med 200 virtuelle patienter til at demonstrere sikkerheden og effektiviteten af ​​softwaren. Data fra simulatoren er vedhæftet denne ansøgning som bilag. Simulatoren er udviklet ud fra menneskelige data og tager højde for sensorfejl, sensorplacering, insulinadministrationsvej og glukoseabsorption ved måltider. Det er blevet godkendt af FDA i USA som et skridt på vejen til udvikling af en kunstig bugspytkirtel og er blevet valideret mod menneskelige data. I den kliniske valideringsenhed er kontrolalgoritmen implementeret på et printkort ved hjælp af en programmerbar mikrocontroller.

Den insulinpumpeanordning, der bruges under hele den kliniske validering, er Roche Accu-Check Combo Spirit. Dette er en CE-mærket MHRA-godkendt enhed og vil blive leveret af Roche med mulighed for direkte kommunikation fra motoren, så vi kan verificere, at pumpen gør, hvad softwaren beordrer, og med en licens til at bruge kommunikationsprotokollen til forskningsformål. Dette sikrer sikker kommunikation mellem styrealgoritmen og pumpen og giver en fejlsikker for at sikre, at pumpemotoren reagerer korrekt på styrealgoritmen.

Klinisk validering af insulintilførselsenheden med lukket kredsløb følger en sti af trinvise udfordringer til algoritmen og hardwaren, startende med en fastende basalundersøgelse i rådgivende tilstand og videre til ambulante måltidsundersøgelser i fuld lukket kredsløb.

Formålet med dette forsøg er at vurdere sikkerheden og effektiviteten af ​​den lukkede kredsløbsanordning ved at anvende teknologien til deltagere med type 1-diabetes i en række forskellige scenarier, begyndende med en fastetest og videre til kontrol over natten, kontrol af måltider og til sidst, en ambulant test.

Kort oversigt over hvert af de 5 besøg inden for prøveperioden:

• Besøg 1: Screening inklusive klinisk undersøgelse, fastende blodprøver, udfyldelse af diabetes livskvalitetsspørgeskema, kontinuerlig glukosemonitor knyttet til forsøgsperson
• Besøg 2: Gennemgang af kontinuerlige glukosemonitoreringsresultater efter 5 dage
• Besøg 3: Kortvarig fastende lukket sløjfe (6 timers lukket sløjfevurdering)
• Besøg 4: Langvarig/nat-fastende lukket sløjfe og standardmåltidsudfordring (13 timers lukket kredsløbsvurdering)
• Besøg 5: 24 timers ambulant automatisk lukket sløjfe

Under besøg vil 3-5 blodprøver for kapillær glucose og ketoner, venøs glucose og insulinniveauer finde sted hvert 15.-30. minut, mens det lukkede insulintilførselssystem kører.