폐쇄 루프 인슐린 전달 시스템의 임상 평가
연구 개요
상세 설명
배경:
제1형 당뇨병은 췌장에서 인슐린 생성 베타 세포를 공격하는 항체에 의해 발생합니다. 치료는 일반적으로 정기적인 인슐린 주사로 이루어지며 손가락 채혈 혈액 샘플의 포도당 측정값을 통해 알 수 있습니다. 그러나 주사는 베타 세포의 정상적인 행동을 모방하지 않으며 이는 차선의 혈당 조절 및 신부전, 실명, 신경 손상 및 심장 질환을 포함한 합병증을 유발합니다. 적극적인 치료가 도움이 될 수 있지만 잠재적으로 위험한 저혈당 수치(저혈당증)로 이어질 수 있습니다. 혈당 조절은 약 3개월 동안 포도당에 노출된 헤모글로빈의 양을 측정한 HbA1c(정상 범위 4~6%)로 측정합니다.
임상에서 제1형 당뇨병을 치료하기 위한 현재 요법은 주로 간헐적 혈당 측정에 의해 결정된 용량으로 하루에 여러 번 피하 인슐린 주사를 기반으로 합니다. DCCT(Diabetes Control and Complications Trial)는 이러한 원칙을 사용한 집중 관리가 합병증을 50-76%까지 감소시켰음을 입증했습니다. 이는 특히 HbA1c 수치가 7.5% 미만일 때 저혈당증 증가로 인해 발생했습니다. 다른 연구에서는 집중적인 관리로 인해 사람들이 하루 중 30%를 10mM 이상의 포도당 값으로 보내고 하루에 2시간 이상을 저혈당증 상태로 보냈습니다(주로 밤에).
폐쇄 루프 시스템은 저혈당증을 피하면서 HbA1c를 개선할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 지속적인 포도당 측정, 제어 장치 및 인슐린 전달용 펌프가 필요합니다. 이 주제는 광범위하게 검토되었습니다. 지능형 제어 장치는 피드백 제어 또는 예측 모델링의 원리를 사용하여 다른 사람들에 의해 개발되었습니다. 이들은 처음에는 번거로웠습니다. '바이오스태이터'이지만 더 최근의 시스템은 소형화되었으며 간질 포도당 수준의 입력이 제공될 때 공복 상태에서 혈당 조절을 달성할 수 있습니다. 그들은 아직 견고함이 입증되지 않았고, 저혈당증과 관련이 있을 수 있으며 적절한 식후 조절을 달성할 수 없거나 병원 환경 밖에서 병발하는 질병에 대처할 수 없습니다.
이 임상 시험 프로토콜은 Imperial College 폐쇄 루프 인슐린 전달 시스템을 평가합니다. 폐쇄 루프 인슐린 전달은 포도당 센서, 제어 알고리즘 및 인슐린 전달 시스템의 3가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
임상 검증 연구 전반에 걸쳐 사용될 포도당 센서는 Medtronic에서 제조한 CE 마크, MHRA 승인 장치입니다. 피부 바로 아래에 위치하며 효소 전극을 사용하여 간질액을 샘플링하는 피하 센서입니다. 작은 전압이 센서에 적용되고 전류가 센서 기기에 다시 공급됩니다. 이 전류는 간질액의 포도당 농도에 비례하며 최소 12시간마다 혈당에 대해 보정됩니다.
제어 알고리즘은 당뇨병이 없는 사람에게서 췌장의 베타 세포가 인슐린을 생산하는 방법을 입증한 다른 그룹에서 수행한 생리학적 실험에서 파생되었습니다. 이러한 실험의 데이터를 활용하여 소프트웨어에서 베타 세포의 동작을 구현하는 것이 가능했으며 우리는 소프트웨어의 안전성과 효능을 입증하기 위해 200명의 가상 환자와 함께 시뮬레이터를 사용했습니다. 시뮬레이터의 데이터는 이 응용 프로그램에 부록으로 첨부되어 있습니다. 시뮬레이터는 인간 데이터에서 개발되었으며 센서 오류, 센서 배치, 인슐린 투여 경로 및 식사 시간 포도당 흡수를 고려합니다. 그것은 인공 췌장을 개발하는 경로의 단계로 미국 FDA의 승인을 받았으며 인간 데이터에 대해 검증되었습니다. 임상 검증 장치에서 제어 알고리즘은 프로그래밍 가능한 마이크로 컨트롤러를 사용하여 인쇄 회로 기판에서 구현됩니다.
임상 검증 전반에 걸쳐 사용된 인슐린 펌프 장치는 Roche Accu-Check Combo Spirit입니다. 이것은 CE 마크가 있는 MHRA 승인 장치이며 펌프가 소프트웨어 명령을 수행하는지 확인할 수 있도록 모터에서 직접 통신할 수 있는 기능과 연구 목적으로 통신 프로토콜을 사용할 수 있는 라이센스가 있는 Roche에서 공급할 것입니다. 이것은 제어 알고리즘과 펌프 사이의 안전한 통신을 보장하고 펌프 모터가 제어 알고리즘에 적절하게 반응하도록 보장하는 안전 장치를 제공합니다.
폐쇄 루프 인슐린 전달 장치의 임상 검증은 조언 모드의 단식 기초 연구에서 시작하여 완전 폐쇄 루프의 외래 식사 연구로 진행하는 알고리즘 및 하드웨어에 대한 점진적 도전의 경로를 따릅니다.
이 시험의 목적은 금식 테스트에서 시작하여 야간 제어, 식사 시간 제어 및 최종적으로 보행 검사.
시험 기간 내 5회 방문 각각에 대한 간략한 개요:
- 방문 1: 임상 검사를 포함한 스크리닝, 공복 혈액 검사, 당뇨병 삶의 질 설문지 작성, 피험자에게 부착된 지속적 혈당 모니터
- 방문 2: 5일 후 지속적인 포도당 모니터링 결과 검토
- 방문 3: 단기 금식 폐쇄 루프(6시간의 폐쇄 루프 평가)
- 방문 4: 장기간/밤새 금식 폐쇄 루프 및 표준 식사 챌린지(13시간의 폐쇄 루프 평가)
- 방문 5: 24시간 외래 자동 폐쇄 루프
방문 3-5회 동안 모세혈관 포도당 및 케톤, 정맥 포도당 및 인슐린 수치에 대한 혈액 샘플링이 폐쇄 루프 인슐린 전달 시스템이 실행되는 동안 15-30분마다 수행됩니다.
연구 유형
등록 (실제)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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London, 영국, W2 1NY
- Imperial College London, St Mary's Campus
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
포함 기준:
- 만 18세 이상의 성인
- 임상양상 및 공복시 c-peptide <200nmol/L로 확인된 제1형 당뇨병
- 1년 이상 지속되는 1형 당뇨병
- 6개월 이상의 지속적인 피하 인슐린 주입
- HbA1c < 8.5%(69mmol/mol)
제외 기준:
- 재발성 중증 저혈당증
- 임신 또는 임신 계획
- 모유 수유
- 다른 임상 시험에 등록
- 활성 악성 종양이 있거나 악성 종양에 대해 조사 중입니다.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 치료
- 할당: NON_RANDOMIZED
- 중재 모델: 단일_그룹
- 마스킹: 없음
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 폐쇄 루프 인슐린 전달
폐루프 장치(생체모형 인공췌장장치, 피하혈당모니터, 인슐린펌프)를 제1형 당뇨병 참가자에게 적용
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Imperial College 폐쇄 루프 인슐린 전달 시스템은 포도당 센서, 제어 알고리즘 및 인슐린 전달 시스템의 3가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
다른 이름들:
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ACTIVE_COMPARATOR: 개방 루프(제어 방문)
피하 포도당 모니터 및 펌프는 1형 당뇨병 참가자에게 적용됩니다.
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포도당 센서 및 펌프
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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정상혈당증의 백분율 시간
기간: 18개월
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폐루프 인슐린 전달 시스템을 사용하여 인슐린이 전달되고 있는 피험자 방문 3, 4 및 5 동안 간질 혈당은 매 5분마다, 정맥 혈당은 매 15분마다 측정될 것입니다.
정상혈당증의 % 시간은 이러한 혈당 값을 사용하여 계산됩니다.
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18개월
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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% 시간 저혈당증
기간: 18개월
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폐루프 인슐린 전달 시스템을 사용하여 인슐린이 전달되고 있는 피험자 방문 3, 4 및 5 동안 간질 혈당은 매 5분마다, 정맥 혈당은 매 15분마다 측정될 것입니다.
저혈당 시간 %는 이러한 혈당 값을 사용하여 계산됩니다.
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18개월
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% 고혈당증에 소요된 시간
기간: 18개월
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폐쇄 루프 인슐린 전달 시스템을 사용하여 인슐린이 전달되는 환자 방문 3, 4 및 5 동안 간질 혈당은 5분마다, 정맥 혈당은 15분마다 측정됩니다.
정상혈당증의 % 시간은 이러한 혈당 값을 사용하여 계산됩니다.
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18개월
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MAGE 및 SD로 측정한 혈당 변동성
기간: 18개월
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CGM 데이터를 사용하여 MAGE 및 SD 계산으로 측정한 혈당 변동성
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18개월
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LBGI 및 HBG로 측정한 혈당 위험도
기간: 18개월
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CGM 데이터를 사용하여 LBGI 및 HBG 계산으로 측정한 혈당 위험도
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18개월
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폐쇄 루프 오류 그리드 분석
기간: 18개월
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폐쇄 루프 오류 그리드 분석 CGM 데이터를 사용한 계산
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18개월
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곡선 아래 포도당 면적
기간: 18개월
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CGM 데이터를 사용한 곡선 아래 포도당 면적 계산
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18개월
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인슐린 요구량(단위/kg/시간)
기간: 18개월
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시간당 전달된 평균 인슐린과 체중을 사용한 계산
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18개월
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공동 작업자 및 조사자
수사관
- 수석 연구원: Desmond Johnston, MBChB,PhD,FRCP, Imperial College London
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
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- Oliver N, Georgiou P, Johnston D, Toumazou C. A benchtop closed-loop system controlled by a bio-inspired silicon implementation of the pancreatic beta cell. J Diabetes Sci Technol. 2009 Nov 1;3(6):1419-24. doi: 10.1177/193229680900300623.
- Kovatchev BP, Breton M, Man CD, Cobelli C. In silico preclinical trials: a proof of concept in closed-loop control of type 1 diabetes. J Diabetes Sci Technol. 2009 Jan;3(1):44-55. doi: 10.1177/193229680900300106.
- Georgiou P, Toumazou C. Towards an ultra low power chemically inspired electronic beta cell for diabetes. Circuits and Systems, 2006. ISCAS 2006. Proceedings. 2006 IEEE International Symposium on, p. 173, 2006.
- Ho M, Georgiou P, Singhal S, Oliver NS, Toumazou C. A bio-inspired closed loop insulin delivery based on the silicon pancreatic beta-cell. Circuits and Systems, 2008. ISCAS 2008. IEEE International Symposium on, pp. 1052-1055, 2008
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- 13SM0363
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