閉ループインスリン送達システムの臨床評価

バックグラウンド：

1 型糖尿病は、膵臓のインスリン産生 β 細胞を攻撃する抗体によって引き起こされます。 治療は通常、指を刺した血液サンプルからのグルコース測定値によって情報を得る定期的なインスリン注射によって行われます。 しかし、注射はβ細胞の正常な挙動を模倣するものではないため、血糖コントロールが最適ではなくなり、腎不全、失明、神経損傷、心臓病などの合併症を引き起こします。 積極的な治療は効果がありますが、潜在的に危険な低血糖値（低血糖）につながる可能性があります。 グルコース制御は、約 3 か月にわたってグルコースにさらされたヘモグロビンの量の尺度である HbA1c (正常範囲 4 ～ 6%) によって測定されます。

臨床現場での 1 型糖尿病の現在の治療計画は、主に断続的な血糖測定によって決定される用量で 1 日に数回皮下インスリンを注射することに基づいています。 DCCT (糖尿病制御および合併症試験) では、これらの原則を使用した集中管理により合併症が 50 ～ 76% 減少することが実証されました。 これは、特に HbA1c レベルが 7.5% 未満の場合に、低血糖の増加を犠牲にして行われました。 他の研究では、集中的な管理により、人々は1日の30％を血糖値が10mMを超え、1日あたり2時間を超える低血糖状態で過ごし、多くの場合夜間に過ごすという結果になりました。

クローズドループシステムは、低血糖を回避しながら HbA1c を改善する可能性をもたらします。 継続的なグルコース測定、制御装置、インスリン送達用のポンプが必要です。 この主題は広範囲に検討されています。 インテリジェント制御デバイスは、フィードバック制御または予測モデリングの原理を使用して他社によって開発されています。 これらは最初は面倒でした。 「バイオステータ」ですが、より最近のシステムは小型化されており、間質血糖値の入力が提供されると、絶食状態で血糖制御を達成することができます。 それらはまだ堅牢であることが証明されておらず、低血糖症と関連している可能性があり、適切な食後管理を達成することも、病院環境の外で併発する病気に対処することもできません。

この臨床試験プロトコルは、インペリアル カレッジのクローズド ループ インスリン送達システムを評価します。 閉ループのインスリン送達は、グルコース センサー、制御アルゴリズム、インスリン送達システムの 3 つの主要コンポーネントで構成されます。

臨床検証研究全体で使用されるグルコース センサーは、メドトロニックによって製造され、CE マークが付けられ、MHRA 承認済みのデバイスです。 これは、皮膚のすぐ下に設置され、酵素電極を使用して間質液をサンプリングする皮下センサーです。 小さな電圧がセンサーの両端に印加され、電流がセンサー計器にフィードバックされます。 この電流は間質液中のグルコース濃度に比例し、最低 12 時間ごとに血糖に対して校正されます。

この制御アルゴリズムは、糖尿病のない人々において膵臓のベータ細胞がどのようにインスリンを産生するかを実証した他のグループによって実施された生理学的実験から派生したものである。 これらの実験のデータを利用して、ベータ細胞の挙動をソフトウェアで実装することが可能になり、200 人の仮想患者を備えたシミュレーターを使用してソフトウェアの安全性と有効性を実証しました。 シミュレーターからのデータは、付録としてこのアプリケーションに添付されます。 このシミュレーターは人間のデータに基づいて開発され、センサーのエラー、センサーの配置、インスリン投与の経路、食事時のグルコース吸収が考慮されています。 これは人工膵臓の開発過程のステップとして米国の FDA によって承認されており、ヒトのデータに対して検証されています。 臨床検証デバイスでは、制御アルゴリズムはプログラム可能なマイクロコントローラーを使用してプリント基板上に実装されます。

臨床検証全体で使用されたインスリン ポンプ デバイスは、Roche Accu-Check Combo Spirit です。 これは CE マークを取得した MHRA 承認のデバイスで、ポンプがソフトウェアの命令どおりに動作していることを確認できるように、モーターから直接通信する機能がロシュによって提供され、研究目的で通信プロトコルを使用するライセンスも提供されます。 これにより、制御アルゴリズムとポンプ間の安全な通信が保証され、ポンプ モーターが制御アルゴリズムに適切に応答していることを保証するフェールセーフが提供されます。

閉ループのインスリン送達デバイスの臨床検証は、アルゴリズムとハードウェアに対する段階的な課題をたどります。アドバイスモードでの絶食基礎研究から始まり、完全な閉ループでの外来での食事の研究に進みます。

この試験の目的は、絶食検査から始まり、夜間の管理、食事時間の管理、そして最後に、さまざまなシナリオで 1 型糖尿病の参加者にこの技術を適用することにより、閉ループ装置の安全性と有効性を評価することです。外来検査。

試用期間中の 5 回の訪問のそれぞれの概要:

• 訪問 1: 臨床検査、空腹時血液検査、糖尿病の生活の質に関する質問票の記入、被験者に装着された持続血糖モニターを含むスクリーニング
• 訪問 2: 5 日後の連続血糖モニタリング結果のレビュー
• 訪問 3: 短期絶食クローズドループ (6 時間のクローズドループ評価)
• 訪問 4: 長期/一晩絶食のクローズド ループおよび標準的な食事チャレンジ (13 時間のクローズド ループ評価)
• 訪問 5: 24 時間外来自動閉ループ

来院中、閉ループのインスリン送達システムが作動している間、毛細管グルコースとケトン、静脈グルコースおよびインスリンレベルを測定するための 3 ～ 5 回の採血が 15 ～ 30 分ごとに行われます。