Zapobieganie ciężkiej hipoglikemii za pomocą urządzenia alarmowego hipoglikemii Hypo-Safe

Prawie normalizacja kontroli glikemii stała się ustalonym celem leczenia cukrzycy w celu zmniejszenia ryzyka późnych powikłań, takich jak nefropatia, neuropatia, retinopatia i choroby sercowo-naczyniowe (1). Jednak częstość występowania hipoglikemii indukowanej insuliną zwiększa się kilkakrotnie podczas intensywnej insulinoterapii (2;3), a hipoglikemia jest najczęstszym ostrym powikłaniem cukrzycy insulinoleczniczej. Obawa przed hipoglikemią zniechęca chorych na cukrzycę do próby utrzymania ścisłej kontroli glikemii, co z kolei prowadzi do zwiększonej zachorowalności i śmiertelności związanej z cukrzycą (4;5). Objawy hipoglikemii można podzielić na objawy autonomiczne (ostrzegawcze) spowodowane uwolnieniem katecholamin oraz objawy neuroglikopeniczne spowodowane brakiem dopływu glukozy do mózgu. Objawy hipoglikemii mogą być osłabione w nocy (nocna bezobjawowa hipoglikemia) z powodu upośledzonej odpowiedzi kontrregulacji glukozy przez adrenalinę i glukagon. Około 25% pacjentów z cukrzycą typu 1 cierpi z powodu nieświadomości w różnym stopniu, narastającej wraz z długim czasem trwania cukrzycy i ścisłą kontrolą glikemii (4;6;7).

W kilku badaniach oceniano potencjalne zastosowanie systemu ciągłego monitorowania glikemii (CGMS) jako alarmu hipoglikemii, ale jak dotąd nie udało się wykazać zmniejszenia częstości występowania ciężkiej hipoglikemii (8;9). Chociaż technologia ta jest stale udoskonalana, nadal wiąże się z wieloma problemami (10). Technika ta jest mało precyzyjna, zwłaszcza w dolnym zakresie pomiarów glukozy, aw większym badaniu klinicznym wykryto tylko około 33% epizodów hipoglikemii (11). Dokładność odczytu zmniejsza się, gdy występują gwałtowne zmiany stężenia glukozy we krwi (12). Istnieje znaczne i zmienne opóźnienie od zmiany stężenia glukozy we krwi do zmiany w kompartmencie śródmiąższowym, wynoszące od 4 do 10 minut (13), a cewniki są dość kosztowne i muszą być wymieniane co 72 godziny.

Sygnał EEG odzwierciedla stan funkcjonalny i metabolizm mózgu. Mózg jest prawie całkowicie zależny od ciągłego dostarczania glukozy, a gdy poziom glukozy jest niższy niż zapotrzebowanie metaboliczne mózgu, jego funkcjonowanie pogarsza się. Hipoglikemia neuroglikopeniczna u chorych na cukrzycę leczonych insuliną wiąże się z charakterystycznymi zmianami w zapisie EEG ze spadkiem aktywności alfa i wzrostem aktywności delta i theta (14-17). Zmiany te są wyraźnie widoczne przy stężeniu glukozy we krwi ~2,0 mmol/l (14;15) poprzedzającym rozwój ciężkich dysfunkcji poznawczych (18). Niedawno wykazaliśmy, że zmiany EEG związane z hipoglikemią można rejestrować za pomocą elektrod umieszczonych podskórnie przy użyciu zautomatyzowanego algorytmu matematycznego opartego na nieliniowej analizie spektralnej oraz że zmiany EEG powyżej określonego progu można wykazać na ponad 10 minut przed wystąpieniem ciężkich hipoglikemii u większości pacjentów (19). Stwierdziliśmy bardzo niski odsetek fałszywych alarmów i brak działań niepożądanych związanych z implantacją elektrod. Następnie przeprowadziliśmy szereg badań z alarmami w czasie rzeczywistym u pacjentów z cukrzycą typu 1 narażonych na hipoglikemię wywołaną insuliną. W tych badaniach pacjenci zostali poinstruowani, aby spożywali węglowodany, gdy usłyszą dźwięk alarmu. W trzech z czterech przypadków pacjenci byli w stanie to zrobić, natomiast czwarty pacjent nie przyjmował samoistnie posiłku, chociaż był w pełni przytomny i nie miał objawów klinicznych hipoglikemii. Odkrycia te dają nadzieję, że alarm podany w momencie wystąpienia zmian w zapisie EEG może pomóc pacjentom uniknąć ciężkiej hipoglikemii w wyniku spożycia węglowodanów.

W celu zastosowania klinicznego urządzenie powinno być w stanie odróżnić wywołane hipoglikemią zmiany EEG od szumów, artefaktów i zmian fizjologicznych w EEG, w tym fal o niskiej częstotliwości obserwowanych podczas snu, z dużą czułością i specyficznością przy użyciu algorytmu matematycznego, który klasyfikuje EEG w rzeczywistych -czas. Powinno istnieć „okno czasowe” między zmianami EEG wywołanymi hipoglikemią a ciężkimi zaburzeniami funkcji poznawczych. Urządzenie powinno być w pełni kompatybilne z normalnymi, codziennymi czynnościami. Zatem urządzenie powinno być małe, w pełni biokompatybilne i wszczepialne, a jednostka monitorująca i przetwarzająca powinna być mała i mieć wystarczającą moc baterii.

Jest to pierwsze badanie na większą skalę sprawdzające przydatność kliniczną alarmu hipoglikemii w oparciu o analizę sygnałów EEG w czasie rzeczywistym.