PID 与 MPC 和 HMS 的可行性研究
使用 PID(比例-积分-微分)控制器与 MPC(模型预测控制)控制器算法和健康监测系统 (HMS) 的可行性研究
这项拟议研究的目的是探索在人工胰腺系统中使用 PID(比例-积分-微分)控制器与 MPC(模型预测控制)控制器算法的可行性,所有其他组件和研究设计都相同。
该研究包括在临床环境(Sansum 糖尿病研究所,圣巴巴拉,加利福尼亚州)的两个 27.5 小时闭环控制期间,对作为人工胰腺 (AP) 设备一部分的任何一种控制算法进行评估最少 5 天,最多 2 周。 27.5 小时的时间段包括:2 餐(晚餐和早餐分别为 65 克和 50 克 CHO),然后根据每位受试者的胰岛素与碳水化合物 (I:C) 的比例给予相当于 100% 推注的速效胰岛素剂量和 1突击餐(午餐65克碳水化合物,膳食内容与晚餐相同);从 12:00 am 到 7:00 am 整夜。 目的是证明 AP 设备能够始终将受试者的血糖维持在安全范围内。
研究概览
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 第一阶段早期
联系人和位置
学习地点
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California
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Santa Barbara、California、美国、93105
- Sansum Diabetes Research Institute
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
描述
纳入标准:
- 临床诊断 1 型糖尿病至少一年,使用胰岛素泵至少 6 个月,使用市售速效胰岛素
- 1型糖尿病的诊断是基于研究者的判断;不需要 C 肽水平和抗体测定。
- 年龄 21 至 65 岁
- 对于目前尚未怀孕或哺乳的女性
- 使用 DCA2000 或等效设备测量的 HbA1c 在 5% 到 10% 之间
- 愿意仅使用手指棒对研究 CGM 进行校准,并愿意遵循胰岛素泵和 CGM 佩戴说明。
- 愿意在闭环期间使用研究 CGM 和研究胰岛素泵。
- 能够并同意从传感器佩戴前 24 小时开始直至完成闭环研究访视避免使用以下药物:对乙酰氨基酚、泼尼松和伪麻黄碱。
- 了解并愿意遵守方案并签署知情同意书。
排除标准:
- 表现出对低血糖的无意识。
- 心律失常的适应症。
- 怀孕(由在筛选访问期间对有生育能力的女性进行的阳性血液妊娠试验和入院时的尿液测试确定)或哺乳母亲。
- 性活跃且能够怀孕但不采取避孕措施的女性。
- 在需要急诊室就诊或住院治疗之前的过去 6 个月内患有糖尿病酮症酸中毒
- 入组前 12 个月内严重低血糖导致癫痫发作或意识丧失
- 目前治疗癫痫症;如果有癫痫病史的受试者收到神经科医生的书面许可,则他们可能会被纳入研究
- 主动感染
- 根据研究者的判断,已知的医疗状况可能会干扰方案的完成,例如认知缺陷。
- 精神上无行为能力、不愿意或语言障碍阻碍了充分的理解或合作,包括无法阅读或写作的对象。
- 冠状动脉疾病或心力衰竭。
- 有冠状动脉疾病病史的受试者如果收到心脏病专家的书面许可,则可以纳入研究
- 存在已知的肾上腺疾病
- 活动性胃轻瘫
- 如果服用抗高血压、甲状腺、抗抑郁或降脂药物,在参加研究前的过去 2 个月内药物缺乏稳定性
- 不受控制的甲状腺疾病;充分治疗的甲状腺疾病和乳糜泻不会将受试者排除在入组之外
- 滥用酒精
- 当前使用 β 受体阻滞剂药物
实验室结果:
- 血细胞比容 < 30% 或 >55%
- 糖化血红蛋白 > 10%
- 肝或肾功能异常(转氨酶 > 正常上限的 2 倍,肌酐 > 1.5 mg/dL)
- 在筛选访问时或筛选前一个月内抽取的实验室(用于其他目的)将足以用于与血细胞比容相关的注册目的
- 根据研究者的判断,受试者的皮肤状况会妨碍在腹部佩戴研究设备(输液器和传感器)。 示例包括但不限于:牛皮癣、烧伤、疤痕、湿疹、纹身和设备佩戴部位的显着肥大;任何已知的对医用粘合剂过敏。
- 目前正在使用泼尼松进行长期治疗。 如果受试者接受过泼尼松的短期治疗,则推迟入组直至潜在病症和泼尼松治疗得到解决。
- 对研究药物、食物或其他研究材料过敏。
- 有临床意义的筛查心电图、体格检查、实验室检查或生命体征异常。
- 在 30 天内接触过任何研究药物。
- 筛查前 5 年内有恶性肿瘤史(基底细胞癌除外)。
- 目前正在吸烟或在过去 6 个月内已戒烟(包括香烟、雪茄、烟斗)。
- 目前参加另一项调查试验。
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 分配:随机化
- 介入模型:交叉作业
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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有源比较器:带 HMS 的 PID 算法
控制算法的核心是比例-积分-微分 (PID) 控制器,它使用人类 T1DM 葡萄糖-胰岛素动力学的显式模型结合了基于内部模型控制 (IMC) 的调整规则。 模型的参数是根据先验容易获得的主题参数进行个性化设置的。 该控制器将控制作用分为三个部分 - 当前测量值与目标设定点之间的比例距离,由当前状态曲线与目标设定点之间的面积随时间表示的累积积分误差,以及导数变化率当前的测量。 健康监测系统算法使用与 PID 控制算法相同的葡萄糖监测 (CGM) 数据,但使用单独的算法来趋势和预测未来葡萄糖值。 使用冗余和独立的算法是整个 AP 设备的一个重要安全特性。 |
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实验性的:带 HMS 的 MPC 算法
第一种控制策略是一种模型预测控制 (MPC) 算法。 MPC 在优化输入时采用要控制的过程的显式模型。 具体来说,用于血糖控制的 MPC 控制器使用人类 T1DM 胰岛素-葡萄糖动力学模型来预测血糖值在所谓的控制器步骤预测范围内的演变,并优化预测的胰岛素输入轨迹以优化惩罚不安全的血糖值和胰岛素使用的特定成本目标。 健康监测系统算法使用与 MPC 控制算法相同的 CGM 数据,但使用单独的算法来趋势和预测未来葡萄糖值。 使用冗余和独立的算法是整个 AP 设备的一个重要安全特性。 |
研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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在安全血糖范围内度过的时间
大体时间:24小时闭环
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在 [80-140] mg/dl 的安全血糖范围内花费的时间百分比将是主要终点。
在所需范围内花费更多时间将被视为成功。
饭后 5 小时内的预期水平为 [70-180] mg/dl。
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24小时闭环
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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葡萄糖水平极端和需要外部干预
大体时间:24小时闭环
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次要终点测量葡萄糖极端值和外部干预以防止低血糖或高血糖的需要。
干预措施是医生给受试者注射胰岛素或口服碳水化合物。
不需要医生干预将被视为成功的结果。
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24小时闭环
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
研究记录日期
研究主要日期
学习开始
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (估计)
研究记录更新
最后更新发布 (估计)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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