運動誘発血糖変動とハイブリッド閉ループシステム (SAFE-T1D)

1 型糖尿病 (T1DM) を持つ人々は、最適な血糖コントロールを達成するための主な障壁の 1 つである低血糖のリスクに常にさらされています。

T1DM における身体活動 (PA) は、肝臓でのグルコース産生と筋肉へのグルコース処理との間の不均衡、インスリン感受性の増加、および対抗調節ホルモン応答の障害によって特徴付けられます。 したがって、PA は 1 型糖尿病の低血糖のリスクを高める可能性があります。 低血糖は、運動中だけでなく回復中にも発生する可能性があり、低血糖への恐怖は、しばしば運動の回避または過剰な代償的治療行動のいずれかをもたらし、その結果、代謝制御が悪化し、心血管代謝リスクが増加します.

グルコース恒常性の複雑さと不十分なレベルの技術により、厳格な血糖 (BG) コントロール規制が妨げられています。 閉ループ人工膵臓の研究では、T1DM 患者の低血糖のリスクが減少し、範囲内 (70 ～ 180 mg/dl) の時間が増加することが示されています。 これらのシステムは一晩中の低血糖にかなりうまく機能しますが、インスリン感受性の劇的な増加と皮下インスリンの開始の遅延との組み合わせにより、運動中および運動直後の低血糖を防ぐことは依然として問題です. PAのインスリン投与量を知らせることで、このリスクを減らすことができます。 運動に対する血糖反応は、運動の種類 (有酸素運動または抵抗運動) によって異なりますが、運動の強度と持続時間によっても異なります。 既存のハイブリッド クローズド ループ (HCL) システムのほとんどは、Dexcom G6 グルコース センサーを使用しています。このセンサーは、有酸素運動、抵抗運動、および高強度インターバル トレーニング (HIIT) 運動中に優れた精度を示しています。

現在の HCL システムは、運動をシステムに通知する可能性を提供し、この情報はインスリン投与計算で考慮されます。 その結果、システムはより高い血糖目標を設定し、インスリン感受性係数を増加させ、および/または運動中の補正ボーラスを回避します。 これらのシステムは、低血糖の予防には十分に機能しますが、炭水化物の摂取量が多くなり、インスリンの投与量が少なくなるため、代償性高血糖が続くことがよくあります。 既存の HCL システムの主な問題の 1 つは、運動が存在するか存在しないかの二項エンティティと見なされ、運動の強度、期間、種類などの要因が考慮されていないことです。 ただし、これらの運動変数は、運動に対する完全に異なる血糖反応を誘発するのに寄与する可能性があります. さらに、これらのシステムは、運動の遅延効果、つまり、いわゆるアクティビティオンボード（AOB）、まだBGレベルに影響を与えている以前に実行されたPAの定量的表現を考慮していません。運動後の低血糖、時には運動セッションの数時間後。 運動中の BG レベルを管理する方法に関する現在の推奨事項は、閉ループ システムのコンテキストでまだ完全にテストされていません。

本研究は、運動/身体活動変数に関する情報を使用して血糖変動を予測し、それに応じてインスリン療法を調節する新しい改良されたアルゴリズムを開発して、低血糖および高血糖を回避し、血糖値を望ましい範囲に維持することを目的としています。 この主要な目的は、多段階の方法で達成されます。 最初のステップはデータ収集です。 運動/身体活動に関するデータは、2 つの異なる設定で収集されます。 まず、さまざまな運動セッションを通じて、心拍数モニター、筋力トレーニング マシンから導出された運動関連データが収集されます。 第二に、自発的な身体活動/座りがちな行動に関連するデータは、実験環境外で、運動トラッカーを通じて収集されます。 CGM に由来する血糖変動に関するデータと、インスリン ポンプおよび食事日誌からのインスリンおよび炭水化物の摂取に関するデータ。 運動実験セッションを通じて、研究者は、さまざまな期間の運動中および運動後に、グルコースレベルを範囲内（70〜180 mg / dl）に維持し、低血糖と高血糖の両方を予防するハイブリッド閉ループシステムの有効性を評価できます。 、強度および種類。 2 番目のステップでは、実験セッションと実験セッション外の PA モニタリングの両方から得られた運動変数と、身体活動による血糖、インスリン、炭水化物の変動との関係が調査されます。

3番目の最後のステップには、標準的なインスリン投与に対するPA情報に基づいたインスリン投与のための新しい意思決定支援システムの性能を推定するために、さらなるデータ分析、テスト、モデリング、およびインシリコシミュレーションが含まれます。

研究デザイン 参加者 T1DM の 50 人の男性と女性が研究に参加します。 予備試験 インフォームド コンセントに署名すると、参加者のベースライン データが収集されます。 その後、ローマ フォロ イタリコ大学の運動生理学研究所で予備試験が行われます。 ピーク心肺酸素消費量 (VO2peak) は、段階的サイクル エルゴメーター (Lode、Groningen、オランダ) 運動試験を使用して、随意疲労まで評価されます。 テスト中に達成された最大出力 (Wmax) は、運動処方を標準化するために使用されます。

動的最大筋力を評価するために、1-RM テストが実行されます。 テストは無作為化の前に、それぞれレッグプレス、チェストプレス、低列 Biostrength® ラインマシン (Technogym S.p.A.、Cesena、Italy) での下半身のプッシュ動作と上半身のプッシュおよびプル動作に対して実行されます。 1-RM 評価は、運動プログラム中の個人の負荷を決定するのに役立ちます。 テスト中、筋肉のピークパワーを分析するために、動きの速度が記録されます。 運動試験のいずれかに割り当てられる前に、参加者は自由生活条件で 7 日間連続して手首に GENEActiv アクティビティ モニターを着用するよう求められます。 GENEActiv デバイスは、自由生活活動の評価に使用される手首に装着する器具です。 エクササイズ フィジオロジー ラボが提供するこれらのデバイスは、身体活動、座りっぱなしの行動、睡眠分析の生データを提供し、動き、光、温度のデータを取得します。 参加者には、研究の全期間にわたって標準化された食事が提供され、加速度計を装着した 7 日間、運動試験の 24 時間前、および運動試験の日に食事日記をつけるよう求められます。

運動試験 患者は、中程度の強度の有酸素運動（MIE）、高強度のインターバル運動（HIIE）、抵抗運動（RE）、および有酸素運動と抵抗運動の組み合わせ（COMB）の4つの異なる運動試験を受けます。 同じ運動試験が 2 つの異なる条件で実行されます: 運動モードを「オン」に設定するか、運動モードをインスリン ポンプの「オフ」に設定します。 患者はまた、試験日に加速度計と心拍数モニターを着用します。 4 つのエクササイズ セッションは同じ 50 分間で、5 分間のウォームアップ、40 分間のワークアウト、5 分間のクールダウンに分割されます。 40 分の作業は、次のように試験によって異なります。

中程度の強度の運動は、最大 40% のサイクル エルゴメーターでの連続運動で構成されます。

高強度インターバル エクササイズは、1:1 のワーク対レスト比で 10 分間のインターバル エクササイズを 3 回行うことで構成されます (90% Wmax で 1 分間のインターバルを 5 回、インターバル間に 25% Wmax で 1 分間の回復を行う)、3 分間隔で実施します。 25% Wmax での回復量。

抵抗運動は、1-RM の 70% でそれぞれ 12 回の繰り返しの 3 セットで繰り返される 8 つのグループの運動の回路で構成されます。 すべてのエクササイズは、予備テスト中に強度評価に使用されたのと同じマシン (Biostrength® ライン マシン、Technogym S.p.A.、Cesena、Italy) で実行されます。これにより、レジスタンス エクササイズの正確な個別化、セッションの記録、次のエクササイズ トライアルでの正確な再現性が可能になります。患者ごとに。

組み合わせた運動は、サイクルエルゴメーターで 40% Wmax の中程度の強度の運動を 20 分間行い、続いて 4 グループの運動のサーキットトレーニングで構成される 20 分間の抵抗運動を行い、それぞれ 70% の 12 回の繰り返しを 3 セットで繰り返します。 -RM.

実験計画 参加者には、ランダムな順序で 8 つのエクササイズ トライアル (MIE-ON、HIIT-ON、RE-ON、COMB-ON、MIE-OFF、HIIT-OFF、RE-OFF、COMB-OFF) が割り当てられます。 無作為化は、コンピューター生成シーケンスによって行われます。 各エクササイズ セッションは、少なくとも 7 日間間隔を空けて行われます。

参加者は、運動試験の 48 時間前に激しい運動を控えるよう求められます。 運動試験の前日、参加者は標準的な食事に従い、乳製品を維持するよう求められます.

治験の朝、患者は標準的な朝食の 2 時間後の午前 9 時にラボに到着します。これは、参加者のボーラス計算機によって計算されたインスリン ボーラスによって進められます。 「ON」運動トライアルの 1 つに割り当てられた場合、患者は、予想される運動トライアルの 2 時間前から運動トライアルの終了まで、運動モード (一時的に高い目標) をアクティブにするように求められます。 「オフ」の運動試験の 1 つに割り当てられると、患者はポンプに運動を通知せずに運動試験を開始します。 心拍数、知覚運動強度 (RPE)、パワー出力、角速度、反復回数、および運動負荷はすべて、運動セッション中に記録されます。 CGM データ、炭水化物摂取量、およびインスリン送達データは、次の 24 時間記録されます。