Профилактика тяжелой гипогликемии с помощью сигнализатора гипогликемии Hypo-Safe

Почти нормализация гликемического контроля стала установленной целью лечения диабета для снижения риска поздних осложнений, таких как нефропатия, нейропатия, ретинопатия и сердечно-сосудистые заболевания (1). Однако частота индуцированной инсулином гипогликемии увеличивается в несколько раз при интенсификации инсулинотерапии (2; 3), и гипогликемия является наиболее частым острым осложнением инсулинозависимого диабета. Страх перед гипогликемией отпугивает пациентов с диабетом от попыток поддерживать строгий гликемический контроль, что, в свою очередь, приводит к увеличению заболеваемости и смертности, связанных с диабетом (4; 5). Симптомы гипогликемии можно классифицировать как вегетативные (предупреждающие) симптомы, вызванные выбросом катехоламинов, и нейрогликопенические симптомы, вызванные недостаточным поступлением глюкозы в мозг. Симптомы гипогликемии могут усиливаться в ночное время (ночная бессимптомная гипогликемия) из-за нарушения контррегуляторной реакции глюкозы на адреналин и глюкагон. Около 25% больных сахарным диабетом 1 типа страдают от бессознательности в разной степени, усиливающейся при длительном течении диабета и строгом гликемическом контроле (4;6;7).

В нескольких исследованиях оценивалось потенциальное использование системы непрерывного мониторинга уровня глюкозы (CGMS) в качестве сигналов тревоги при гипогликемии, но до сих пор не удалось продемонстрировать снижение частоты тяжелых гипогликемий (8; 9). Хотя технология постоянно совершенствуется, она по-прежнему связана с рядом проблем (10). Этот метод довольно неточен, особенно в нижнем диапазоне измерений глюкозы, и только около 33% случаев гипогликемии были обнаружены в более крупном клиническом исследовании (11). Точность показаний снижается при быстрых изменениях уровня глюкозы в крови (12). Существует значительная и переменная задержка от изменения уровня глюкозы в крови до изменения в интерстициальном отделе в пределах от 4 до 10 минут (13), а катетеры довольно дороги и должны заменяться каждые 72 часа.

Сигнал ЭЭГ отражает функциональное состояние и метаболизм головного мозга. Мозг почти полностью зависит от непрерывного поступления глюкозы, и когда уровень глюкозы ниже метаболических потребностей мозга, его функция ухудшается. Нейрогликопеническая гипогликемия у больных сахарным диабетом, получающих инсулин, связана с характерными изменениями ЭЭГ со снижением альфа-активности и повышением дельта- и тета-активности (14-17). Эти изменения отчетливо видны при глюкозе крови ~2,0 ммоль/л (14;15), предшествующей развитию тяжелой когнитивной дисфункции (18). Недавно мы продемонстрировали, что связанные с гипогликемией изменения ЭЭГ могут быть зарегистрированы с подкожно размещенных электродов с использованием автоматизированного математического алгоритма, основанного на нелинейном спектральном анализе, и что изменения ЭЭГ выше заданного порога могут быть продемонстрированы более чем за 10 минут до развития тяжелой гипогликемия у большинства пациентов (19). Мы обнаружили очень низкий уровень ложных тревог и отсутствие побочных реакций, связанных с имплантацией электродов. Впоследствии мы провели ряд исследований с тревожными сигналами в режиме реального времени у пациентов с диабетом 1 типа, подвергшихся гипогликемии, вызванной инсулином. В этих исследованиях пациентов проинструктировали принимать углеводы, когда они слышали звук будильника. В трех из четырех случаев пациенты были в состоянии это сделать, в то время как четвертый пациент не принимал пищу спонтанно, хотя находился в полном сознании и клинически не страдал от гипогликемии. Эти результаты обещают, что сигнал тревоги, подаваемый во время изменений ЭЭГ, может помочь пациентам избежать тяжелой гипогликемии при приеме углеводов.

Для клинического применения устройство должно быть способно отличать изменения ЭЭГ, вызванные гипогликемией, от шумов, артефактов и физиологических вариаций ЭЭГ, включая низкочастотные волны, наблюдаемые во время сна, с высокой чувствительностью и специфичностью с использованием математического алгоритма, который классифицирует ЭЭГ в реальном времени. -время. Между изменениями ЭЭГ, вызванными гипогликемией, и тяжелыми когнитивными нарушениями должно существовать «временное окно». Устройство должно быть полностью совместимо с обычными повседневными делами. Таким образом, устройство должно быть небольшим, полностью биосовместимым и имплантируемым, а блок мониторинга и обработки должен быть небольшим и иметь достаточную мощность батареи.

Это первое крупномасштабное исследование, проверяющее клиническую применимость сигнала тревоги о гипогликемии на основе анализа сигналов ЭЭГ в реальном времени.