Többváltozós mesterséges hasnyálmirigy: a be nem jelentett fizikai aktivitás és az akut pszichológiai stressz észlelése és enyhítése

A mesterséges hasnyálmirigy (AP) fejlesztése jelentős előrelépést tett az elmúlt évtizedben. Az AP-rendszerek célja egy olyan eszköz kifejlesztése, amely a saját hasnyálmirigyéhez hasonlóan igény szerint biztosít inzulint a vércukorszintre reagálva. Az AP rendszerek első generációja, a hibrid zárt hurkú AP adatokat gyűjt a folyamatos glükózfigyelő (CGM) eszközökről, és manuális felhasználói bevitelekre támaszkodik az étkezések és a fizikai tevékenységek hatásainak mérsékléséhez. A javaslat célja egy életképes, funkcionálisan integrált többváltozós mesterséges hasnyálmirigy (mvAP) bemutatása, amely kézi bevitel nélkül kezeli az étkezés, a fizikai aktivitás (PA) és az akut pszichológiai stressz (APS) kihívásait a cukorbetegek glükózszintjének jobb szabályozása érdekében. . Az akut pszichológiai stressz és a PA számos egyéb formája a tervezett edzés mellett befolyásolhatja a vércukorszintet, és kihívásokat jelenthet az euglikémia fenntartásában az 1-es típusú diabetes mellitusban (T1DM) szenvedőknél. A különböző PA és APS különböző módon befolyásolja az anyagcserét és az inzulinérzékenységet. Ezért ezek típusát, intenzitását és időtartamát, egyéni és egyidejű jelenlétét kell kimutatni az optimális inzulin adagolás meghatározásához. Az mvAP megközelítés jól integrált és felhasználóbarát technológiát biztosít, minimális terhet róva a felhasználóra, és mérsékli a váratlan PA és APS ösztönzések hatásait. A javaslat célja egy életképes, funkcionálisan integrált mvAP bemutatása, amely kézi bevitel nélkül kezeli az étkezési, PA és APS kihívásokat a T1DM-ben szenvedő emberek glükózszintjének jobb szabályozása érdekében. Hipotézisünk az, hogy egy új generációs többváltozós AP, amely magában foglalja a PA és APS jellemzőinek valós idejű észlelését és meghatározását, valamint hatásuk automatikus szabályozással történő mérséklését, hatékonyabban javítja a T1DM-ben szenvedő betegek glükózkontrollját. Ezenkívül ez a technológia biztonságosabb lesz a kizárólag CGM adatokon alapuló AP-khoz képest, mivel csökkenti a hipoglikémiás és hiperglikémiás események számát és időtartamát. Az ilyen mvAP-rendszereket csak olyan kifinomult, többváltozós megközelítéssel lehet kifejleszteni, amely a CGM-ekből származó valós idejű információkat és a szabadon élő mindennapi életben viselt hordható eszközökből származó fiziológiai változókat használja fel. Javasoljuk, hogy erre a keretre építsenek egy teljesen automatizált mvAP technológiát, amely enyhíti az étkezési, PA és APS kihívásokat, beleértve a váratlan és nem tervezett eseményeket is. A javasolt kutatás konkrét céljai a következők: 1. cél. Olyan mvAP algoritmusok és modulok kidolgozása, amelyek valós időben azonosítják a különböző típusú fizikai tevékenységeket, az akut pszichés stressz epizódokat, azok egyidejű jelenlétét és jellemzőit. 2a. cél: Nyílt hurkú vizsgálatok elvégzése a klinikán és a szabad életben a PA és APS ösztönzések típusainak és intenzitásának bővítése érdekében, adatbázisunk gazdagítása a mindennapi élettevékenységek során gyűjtött adatokkal (egyedül vagy APS-sel együtt), beleértve a nem tervezett spontán eseményeket is. PA és APS események. 2b. cél: Többváltozós glükóz-inzulin-fiziológiai változók szimulátorunk (mGIPsim) kiterjesztése az mvAP in silico tanulmányozására az APS-indukciók és azok glükózszintekre és a szimulátor fiziológiai változó kimeneteire gyakorolt ​​hatásainak szimulálására. 3. cél: Klinikai kísérletek elvégzése a második generációs mvAP-vel klinikai körülmények között és szabad életben, hogy felmérjük a teljesen automatizált mvAP teljesítményét zárt hurkú működésben. Jelenleg az 1., 2a és 2b célhoz az IRB jóváhagyása megtörtént. A 3. cél megvalósítására egy későbbi időpontban kerül sor. A klinikai vizsgálatok a Chicago-i Illinoisi Egyetemen (UIC) – College of Nursing és az alanyok otthonában zajlanak majd. A protokoll 1 szűrővizsgálatot és 5 laboratóriumi ülést tartalmaz. Az alanyok CGM-et, valamint Empatica és Actigraph karszalagot viselnek a vizsgálat során. Az egyes találkozók elsődleges tevékenységei a következők: (1) átvilágítás; (2) a maximális terhelési kapacitás becslése szubmaximális terhelési tesztekből (kerékpár és futópad); (3) a maximális szilárdság becslése szubmaximális szilárdsági vizsgálatokból; (4) szubmaximális aerob és ellenállási gyakorlatok; (5) Társadalmilag értékelt hidegnyomás-teszt használata; (6) vezetési szimuláció; (7) ellenállási gyakorlatok és a mindennapi élethez stresszes és stresszmentes tevékenységek (pl. mentális számítások, videojátékok); (8) GoPro/Dash Cam használata vezetés közben (ha szükséges) és kérdőívek kitöltése. Ezeket a tevékenységeket értelemszerűen a 3., 4. és 5. látogatás tartalmazza. Ezenkívül az alanyok otthoni tevékenységeket végeznek, beleértve: háztartási feladatokat, álló kerékpárt (ha van); futópad (ha van); séta; és könnyű súlyok (ha elérhető) és alvásfigyelő (Z-Machine Insight+). A kutatási asszisztens időnként felhívja az alanyt ezekben az időkben, és megkéri, hogy végezzenek stresszt kiváltó tevékenységeket a tevékenység végrehajtása közben. A stresszt kiváltó tevékenységek közé tartoznak a mentális kihívások, például a matematikai számítások a tevékenység végrehajtása közben. Az alanyokat a vizsgálat során 3-5 alkalommal hívják otthon. A teljesen automatizált algoritmust otthoni környezetben tesztelik. A módszertan finomítása után az Institutional Review Board (IRB) jóváhagyja a 3. célt.