Suljetun kierron insuliinin annostelujärjestelmän kliininen arviointi

Tausta:

Tyypin 1 diabetes johtuu vasta-aineista, jotka hyökkäävät insuliinia tuottavia beetasoluja vastaan ​​haimassa. Hoito tapahtuu tavallisesti säännöllisillä insuliinipistoksilla, jotka saadaan sormenpääverinäytteistä otetuilla glukoosimittauksilla. Injektiot eivät kuitenkaan jäljittele β-solun normaalia käyttäytymistä, ja tämä johtaa alioptimaaliseen verensokerin hallintaan ja komplikaatioihin, mukaan lukien munuaisten vajaatoiminta, sokeus, hermovaurio ja sydänsairaus. Aggressiivinen hoito voi auttaa, mutta se voi johtaa mahdollisesti vaarallisiin alhaisiin verensokeriarvoihin (hypoglykemia). Glukoositasapaino mitataan HbA1c:llä (normaalialue 4–6 %), joka mittaa glukoosille altistetun hemoglobiinin määrää noin 3 kuukauden aikana.

Nykyiset hoito-ohjelmat tyypin 1 diabeteksen hoitamiseksi kliinisessä käytännössä perustuvat pääasiassa ihonalaiseen insuliiniinjektioon useita kertoja päivässä annostuksissa, jotka määritetään ajoittaisilla verensokerimittauksilla. DCCT (Diabetes Control and Compplications Trial) osoitti, että näitä periaatteita käyttävä intensiivinen hoito vähensi komplikaatioita 50-76 %. Tämä johtui lisääntyneen hypoglykemian kustannuksella, erityisesti HbA1c-tasoilla <7,5 %. Muissa tutkimuksissa intensiivinen hoito johti siihen, että ihmiset viettivät 30 % päivästä glukoosiarvoilla >10 mM ja yli 2 tuntia/päivä hypoglykemiassa, usein yöllä.

Suljetun silmukan järjestelmä tarjoaa mahdollisuuden parantaa HbA1c:tä ja välttää samalla hypoglykemiaa. Se vaatii jatkuvan glukoosin mittauksen, ohjauslaitteen ja pumpun insuliinin annosteluun. Aihetta on käsitelty laajasti. Älykkäitä ohjauslaitteita ovat kehittäneet muut, käyttämällä takaisinkytkentäohjauksen tai ennakoivan mallinnuksen periaatteita. Nämä olivat aluksi hankalia mm. "biostaattori", mutta uudemmat järjestelmät on pienennetty ja ne pystyvät saavuttamaan verensokerin hallinnan paastotilassa, kun ne on varustettu interstitiaalisten glukoositasojen syötteellä. Ne eivät ole vielä osoittautuneet vahvoiksi, ne voivat liittyä hypoglykemiaan, eivätkä ne pysty saavuttamaan riittävää aterian jälkeistä hallintaa eivätkä selviytymään sairaaloiden ulkopuolisista sairauksista.

Tämä kliininen tutkimusprotokolla arvioi Imperial Collegen suljetun silmukan insuliinin annostelujärjestelmää. Suljetun silmukan insuliinin annostelu koostuu kolmesta pääkomponentista: glukoosianturista, ohjausalgoritmista ja insuliinin annostelujärjestelmästä.

Kliinisissä validointitutkimuksissa käytettävä glukoosianturi on CE-merkitty, MHRA-hyväksytty laite, jonka valmistaa Medtronic. Se on ihonalainen anturi, joka sijaitsee aivan ihon alla ja ottaa näytteitä interstitiaalisesta nesteestä entsyymielektrodin avulla. Anturin yli syötetään pieni jännite ja virta syötetään takaisin anturin instrumentointiin. Tämä virta on verrannollinen interstitiaalisen nesteen glukoosipitoisuuteen ja kalibroidaan verensokeria vastaan ​​vähintään 12 tunnin välein.

Kontrollialgoritmi on johdettu muiden ryhmien suorittamista fysiologisista kokeista, jotka ovat osoittaneet, kuinka haiman beetasolut tuottavat insuliinia ihmisillä, joilla ei ole diabetesta. Näiden kokeiden dataa hyödyntäen on voitu toteuttaa beetasolun käyttäytyminen ohjelmistossa ja olemme käyttäneet simulaattoria 200 virtuaalipotilaalla ohjelmiston turvallisuuden ja tehokkuuden osoittamiseen. Simulaattorin tiedot ovat tämän hakemuksen liitteenä. Simulaattori on kehitetty ihmistiedoista, ja se ottaa huomioon anturivirheet, anturin sijainnin, insuliinin antotavan ja aterian aikaisen glukoosin imeytymisen. FDA on hyväksynyt sen Yhdysvalloissa askeleeksi keinotekoisen haiman kehittämisessä, ja se on validoitu ihmisillä saatuja tietoja vastaan. Kliinisessä validointilaitteessa ohjausalgoritmi toteutetaan piirilevylle ohjelmoitavan mikro-ohjaimen avulla.

Kliinisen validoinnin aikana käytetty insuliinipumppu on Roche Accu-Check Combo Spirit. Tämä on CE-merkitty MHRA-hyväksytty laite, ja Roche toimittaa sen suoraan kommunikointikykyyn moottorista, jotta voimme varmistaa, että pumppu tekee ohjelmiston käskyjä ja jolla on lupa käyttää tietoliikenneprotokollaa tutkimustarkoituksiin. Tämä varmistaa turvallisen tiedonsiirron ohjausalgoritmin ja pumpun välillä ja tarjoaa vikasuojan sen varmistamiseksi, että pumpun moottori reagoi asianmukaisesti ohjausalgoritmiin.

Suljetun kierron insuliinin annostelulaitteen kliininen validointi seuraa vaiheittain algoritmille ja laitteistolle asetettuja haasteita alkaen paastoperustutkimuksesta neuvoa-antavassa tilassa ja edeten ambulatorisiin ateriatutkimuksiin täysin suljetussa kierrossa.

Tämän kokeen tarkoituksena on arvioida suljetun silmukan laitteen turvallisuutta ja tehokkuutta soveltamalla tekniikkaa tyypin 1 diabetesta sairastaviin osallistujiin erilaisissa skenaarioissa, alkaen paastotestistä ja edeten yön kontrolliin, ateriakontrolliin ja lopuksi ambulatorinen testi.

Lyhyt kuvaus jokaisesta viidestä kokeilujakson käynnistä:

• Vierailu 1: seulonta, mukaan lukien kliininen tutkimus, paastoverikokeet, diabeteksen elämänlaatukyselyn täyttäminen, jatkuva glukoosimittari kiinnitettynä tutkittavaan
• Käynti 2: Jatkuvan glukoosivalvonnan tulosten tarkastelu 5 päivän jälkeen
• Vierailu 3: Lyhytkestoinen suljetun kierron paasto (6 tuntia suljetun kierron arviointia)
• Vierailu 4: Pitkäkestoinen/Yön ylipaasto, suljetun kierron ja vakioateriahaaste (13 tunnin suljetun kierron arviointi)
• Vierailu 5: 24 tunnin ambulatorinen automaattinen suljettu piiri

Vierailujen aikana 3-5 verinäytettä kapillaariglukoosi- ja ketoainepitoisuuksista, laskimoglukoosi- ja insuliinitasoista otetaan 15-30 minuutin välein suljetun insuliinin annostelujärjestelmän ollessa käynnissä.