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PID 대 MPC 및 HMS의 타당성 조사

2016년 7월 20일 업데이트: Sansum Diabetes Research Institute

PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 대 MPC(Model Predictive Control) 제어기 알고리즘 및 상태 모니터링 시스템(HMS) 사용 타당성 조사

이 제안된 연구의 목표는 인공 췌장 시스템에서 PID(Proportional-Integral-Derivative) 컨트롤러와 MPC(Model Predictive Control) 컨트롤러 알고리즘을 사용할 가능성을 탐색하는 것입니다. 다른 모든 구성 요소와 연구 설계는 동일합니다.

이 연구는 임상 환경(Sansum Diabetes Research Institute, Santa Barbara, CA)에서 27.5시간 폐쇄 루프 제어의 두 기간 동안 인공 췌장(AP) 장치의 일부로 두 제어 알고리즘 유형의 평가로 구성됩니다. 최소 5일, 최대 2주. 27.5시간의 기간에는 다음이 포함됩니다: 각 피험자의 인슐린 대 탄수화물(I:C) 비율을 기준으로 100% 볼루스에 해당하는 초속효성 인슐린 용량과 1회 예고 없는 식사(탄수화물 65g의 점심 식사, 저녁 식사와 동일한 식사 내용); 오전 12시부터 오전 7시까지 완전한 밤. 목표는 AP 장치가 항상 안전한 범위 내에서 대상 혈당을 유지할 수 있음을 입증하는 것입니다.

연구 개요

연구 유형

중재적

등록 (실제)

10

단계

  • 초기 1단계

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 장소

    • California
      • Santa Barbara, California, 미국, 93105
        • Sansum Diabetes Research Institute

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

21년 (성인, 고령자)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

아니

연구 대상 성별

모두

설명

포함 기준:

  • 최소 1년 동안 제1형 당뇨병을 임상적으로 진단하고 시중에서 판매되는 속효성 인슐린과 함께 최소 6개월 동안 인슐린 펌프를 사용하는 자
  • 1형 당뇨병의 진단은 연구자의 판단에 근거하며; C 펩티드 수준 및 항체 측정은 필요하지 않습니다.
  • 21세 ~ 65세
  • 여성의 경우 현재 임신 ​​또는 수유 중인 것으로 알려지지 않은 경우
  • DCA2000 또는 동등한 장치로 측정한 HbA1c 5~10%
  • 손가락 스틱만을 사용하여 연구 CGM의 보정을 수행하고 인슐린 펌프 및 CGM 착용에 대한 지침을 기꺼이 따를 의향이 있습니다.
  • 폐쇄 루프 동안 연구 CGM 및 연구 인슐린 펌프를 기꺼이 사용합니다.
  • 폐쇄 루프 연구 방문 완료를 통해 센서 착용 24시간 전에 시작하여 아세트아미노펜, 프레드니손 및 슈도에페드린과 같은 약물을 피할 수 있고 이에 동의합니다.
  • 프로토콜을 따르고 정보에 입각한 동의서에 서명하려는 이해와 의지.

제외 기준:

  • 저혈당증 무지를 나타냅니다.
  • 심장 부정맥의 징후.
  • 임신(선별진료 방문 시 가임 여성에서 수행된 혈액 임신 검사 양성 및 입원 방문 시 소변 검사로 결정) 또는 수유모.
  • 성적으로 활발하고 피임법을 사용하지 않고 임신할 수 있는 여성.
  • 응급실 방문 또는 입원이 필요한 등록 전 지난 6개월 동안의 당뇨병성 케톤산증
  • 등록 전 12개월 동안 발작 또는 의식 상실을 초래한 중증 저혈당증
  • 발작 장애에 대한 현재 치료; 발작 병력이 있는 피험자는 신경과 전문의로부터 서면 승인을 받은 경우 연구에 포함될 수 있습니다.
  • 활성 감염
  • 연구자의 판단에 인지 결함과 같이 프로토콜의 완료를 방해할 수 있는 알려진 의학적 상태.
  • 읽고 쓸 수 없는 피험자를 포함하여 적절한 이해나 협력을 방해하는 정신적 무능력, 내키지 않음 또는 언어 장벽.
  • 관상 동맥 질환 또는 심부전.
  • 관상 동맥 질환 병력이 있는 피험자는 심장 전문의로부터 서면 승인을 받은 경우 연구에 포함될 수 있습니다.
  • 알려진 부신 장애의 존재
  • 활성 위마비
  • 항고혈압제, 갑상선제, 항우울제 또는 지질 저하제를 복용 중인 경우, 연구 등록 전 지난 2개월 동안 약물에 대한 안정성 부족
  • 조절되지 않는 갑상선 질환; 적절하게 치료된 갑상선 질환 및 체강 질병은 등록에서 피험자를 제외하지 않습니다.
  • 알코올 남용
  • 베타 차단제 약물의 현재 사용
  • 실험실 결과:

    1. 헤마토크리트 < 30% 또는 >55%
    2. A1C > 10%
    3. 간 또는 신장 기능 이상(Transaminase > 정상 상한치의 2배, Creatinine > 1.5 mg/dL)
    4. 스크리닝 방문 시 또는 스크리닝 전 1개월 이내에 추출된 검사실(다른 목적을 위해)은 헤마토크릿과 관련된 등록 목적으로 충분합니다.
  • 피험자는 조사자의 판단에 따라 복부에 연구 장치(주입 세트 및 센서)를 착용할 수 없는 피부 상태가 있습니다. 예는 건선, 화상, 흉터, 습진, 문신, 기기 착용 부위의 현저한 비대; 의료용 접착제에 대한 모든 알려진 알레르기.
  • 현재 프레드니손을 사용한 장기 치료 중입니다. 피험자가 프레드니손의 단기 치료를 받은 경우, 근본적인 상태와 프레드니손 치료가 해결될 때까지 등록을 연기합니다.
  • 연구 약물, 음식 또는 기타 연구 자료에 대한 알레르기.
  • 임상적으로 유의미한 스크리닝 ECG, 신체 검사, 실험실 테스트 또는 바이탈 사인 이상.
  • 30일 이내에 시험용 약물에 노출.
  • 스크리닝 전 5년 이내에 악성 종양의 병력(기저 세포 암종 제외).
  • 지난 6개월 동안 현재 흡연 중이거나 금연 중(담배, 시가, 파이프 포함).
  • 현재 다른 조사 시험에 참여 중입니다.

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 할당: 무작위
  • 중재 모델: 크로스오버 할당
  • 마스킹: 없음(오픈 라벨)

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
활성 비교기: HMS를 사용한 PID 알고리즘

제어 알고리즘의 핵심은 인간 T1DM 포도당-인슐린 역학의 명시적 모델을 사용하는 내부 모델 제어(IMC) 기반 튜닝 규칙을 통합하는 PID(Proportional-Integral-Derivative) 컨트롤러입니다. 모델의 매개변수는 선험적으로 쉽게 사용할 수 있는 주제 매개변수를 기반으로 개인화됩니다. 이 컨트롤러는 제어 동작을 현재 측정과 목표 설정점 사이의 비례 거리, 시간 경과에 따른 현재 상태 곡선과 목표 설정점 사이의 면적으로 표현되는 누적 적분 오차, 미분 변화율의 세 가지 구성 요소로 나눕니다. 현재 측정의.

건강 모니터링 시스템 알고리즘은 PID 제어 알고리즘과 동일한 포도당 모니터링(CGM) 데이터를 사용하지만 향후 포도당 값의 추세 및 예측을 위해 별도의 알고리즘을 사용합니다. 중복되고 독립적인 알고리즘을 사용하는 것은 전체 AP 장치의 중요한 안전 기능입니다.

실험적: HMS를 사용한 MPC 알고리즘

첫 번째 제어 전략은 모델 예측 제어(MPC) 알고리즘의 풍미입니다. MPC는 입력을 최적화할 때 제어할 프로세스의 명시적 모델을 사용합니다. 구체적으로, 혈당 조절을 위한 MPC 컨트롤러는 인간의 T1DM 인슐린-포도당 역학 모델을 사용하여 소위 컨트롤러 단계의 예측 범위에 걸쳐 혈당 값의 변화를 예측하고 예측된 인슐린 입력 궤적을 최적화합니다. 안전하지 않은 혈당 값과 인슐린 사용에 불이익을 주는 지정된 비용 목표.

건강 모니터링 시스템 알고리즘은 MPC 제어 알고리즘과 동일한 CGM 데이터를 사용하지만 향후 포도당 값의 추세 및 예측을 위해 별도의 알고리즘을 사용합니다. 중복되고 독립적인 알고리즘을 사용하는 것은 전체 AP 장치의 중요한 안전 기능입니다.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
안전한 혈당 범위에서 보낸 시간
기간: 24시간 폐쇄 루프
[80-140]mg/dl의 안전한 혈당 범위에서 보낸 시간의 비율이 1차 종료점이 될 것입니다. 원하는 범위 내에서 더 많은 시간을 보낸 것은 성공한 것으로 간주됩니다. 예상 수치는 식후 5시간에 [70-180] mg/dl입니다.
24시간 폐쇄 루프

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
포도당 수준의 극단 및 외부 개입의 필요성
기간: 24시간 폐쇄 루프
2차 평가변수는 극한 포도당과 저혈당 또는 고혈당을 예방하기 위한 외부 개입의 필요성을 측정합니다. 중재는 의사가 피험자에게 제공하는 인슐린 주사 또는 경구 탄수화물이 될 것입니다. 의사 개입이 필요하지 않은 경우 성공적인 결과로 간주됩니다.
24시간 폐쇄 루프

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

간행물 및 유용한 링크

연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작

2014년 7월 1일

기본 완료 (실제)

2015년 8월 1일

연구 완료 (실제)

2015년 8월 1일

연구 등록 날짜

최초 제출

2013년 11월 12일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2013년 11월 12일

처음 게시됨 (추정)

2013년 11월 19일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (추정)

2016년 7월 22일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2016년 7월 20일

마지막으로 확인됨

2016년 7월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

이 정보는 변경 없이 clinicaltrials.gov 웹사이트에서 직접 가져온 것입니다. 귀하의 연구 세부 정보를 변경, 제거 또는 업데이트하도록 요청하는 경우 register@clinicaltrials.gov. 문의하십시오. 변경 사항이 clinicaltrials.gov에 구현되는 즉시 저희 웹사이트에도 자동으로 업데이트됩니다. .

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