运动引起的血糖变化和混合闭环系统 (SAFE-T1D)

1 型糖尿病 (T1DM) 患者持续面临低血糖风险，这是实现最佳血糖控制的主要障碍之一。

T1DM 中的体力活动 (PA) 的特点是肝脏葡萄糖产生与葡萄糖进入肌肉的过程不平衡、胰岛素敏感性增加和反调节激素反应受损。 因此，PA 可能会增加 T1DM 患者发生低血糖的风险。 运动期间和恢复期间都可能发生低血糖，对低血糖的恐惧通常会导致避免运动或过度代偿治疗行为，进而导致代谢控制恶化和心脏代谢风险增加。

葡萄糖稳态的复杂性和技术水平不足阻碍了严格的血糖 (BG) 控制调节。 闭环人工胰腺研究表明，T1DM 患者低血糖风险降低，时间范围 (70-180 mg/dl) 增加。 尽管这些系统在夜间低血糖方面效果很好，但由于胰岛素敏感性的急剧增加和皮下胰岛素的延迟起效，防止运动期间和运动后立即出现低血糖仍然是一个问题。 告知 PA 的胰岛素剂量可以降低这种风险。 运动后的血糖反应因运动类型（有氧运动或阻力运动）而异，但也因运动强度和持续时间而异。 大多数现有的混合闭环 (HCL) 系统都使用 Dexcom G6 葡萄糖传感器，该传感器在有氧、阻力和高强度间歇训练 (HIIT) 运动中表现出良好的准确性。

当前的 HCL 系统提供了向系统宣布运动的可能性，并且在胰岛素剂量计算中考虑了该信息。 结果，该系统设置了更高的血糖目标，增加了胰岛素敏感性因子和/或避免了运动期间的校正推注。 这些系统在预防低血糖方面表现良好，但由于较高的碳水化合物摄入和较低的胰岛素输送，通常会出现代偿性高血糖。 现有 HCL 系统的主要问题之一是，运动被认为是二项式实体，存在或不存在，并且没有考虑强度、持续时间或运动类型等因素。 然而，这些运动变量可能导致完全不同的运动血糖反应。 更重要的是，这些系统没有考虑运动的延迟效应，即所谓的机上活动 (AOB)，这是先前执行的 PA 的定量表示，它仍然影响 BG 水平，并且负责运动后低血糖，有时在运动后数小时发生。 目前关于如何在运动中管理血糖水平的建议尚未在闭环系统的背景下得到充分测试。

本研究旨在开发一种新的改进算法，该算法使用有关运动/身体活动变量的信息来预测血糖变化并相应地调节胰岛素治疗，以避免低血糖和高血糖并将血糖水平维持在所需范围内。 这一主要目标将以多步骤的方式实现。 第一步将包括数据收集。 将在两种不同的设置中收集与锻炼/身体活动相关的数据。 首先，通过不同的锻炼环节，将收集来自心率监测器、力量训练机的锻炼相关数据。 其次，将通过运动跟踪器收集实验环境之外的与自发身体活动/久坐行为相关的数据。 与血糖变化相关的数据，源自 CGM，以及与胰岛素泵和食物日记中的胰岛素和碳水化合物摄入量相关的数据。 通过运动实验，研究人员将能够评估混合闭环系统在不同持续时间的运动期间和之后将葡萄糖水平维持在范围内 (70-180 mg/dl) 以及预防低血糖和高血糖的有效性、强度和类型。 在第二步中，将研究来自实验课程和实验课程之外的 PA 监测的运动变量之间的关系，以及血糖、胰岛素和碳水化合物随身体活动的变化。

第三步，也是最后一步，将包括进一步的数据分析、测试、建模和计算机模拟，以评估新的决策支持系统的性能，该系统用于 PA 通知胰岛素剂量与标准胰岛素剂量的比较。

研究设计参与者 50 名患有 T1DM 的男性和女性将参与该研究。 初步测试 在签署知情同意书后，将收集参与者的基线数据。 然后，初步测试将在罗马 Foro Italico 大学的运动生理学实验室进行。 峰值心肺耗氧量 (VO2peak) 将使用分级自行车测力计 (Lode, Groningen, Netherlands) 运动测试至意志力竭进行评估。 测试期间达到的最大功率输出 (Wmax) 将用于标准化运动处方。

将进行 1-RM 测试以评估动态最大肌肉力量。 该测试将在随机化之前进行，分别针对腿部推举、胸部推举和低排 Biostrength® 线条机器（Technogym S.p.A.，Cesena，意大利）的下半身推运动和上半身推拉运动。 1-RM 评估将有助于确定个人在锻炼计划中的负荷。 在测试期间，将记录运动速度以分析肌肉峰值功率。 在被分配到任何运动试验之前，参与者将被要求在自由生活条件下连续 7 天在手腕上佩戴 GENEActiv 活动监测器。 GENEActiv 设备是用于评估自由活动的腕戴式仪器。 这些设备将由运动生理学实验室提供，为身体活动、久坐行为和睡眠分析提供原始数据，捕捉运动、光线和温度数据。 参与者将在整个研究期间获得标准化饮食，并被要求在佩戴加速度计的 7 天、运动试验前 24 小时和运动试验当天记录食物日记。

运动试验 患者将接受四种不同的运动试验，中等强度有氧运动 (MIE)、高强度间歇运动 (HIIE)、阻力运动 (RE) 以及有氧和阻力联合运动 (COMB)。 相同的运动试验将在两种不同的条件下进行：在胰岛素泵上将运动模式设置为“开”或将运动模式设置为“关”。 患者还将在试验日佩戴加速度计和心率监测器。 四个锻炼环节的持续时间相同，均为 50 分钟，分为 5 分钟的热身、40 分钟的锻炼和 5 分钟的放松。 40 分钟的工作在试验之间会有所不同，如下所示。

中等强度的锻炼包括在 40% Wmax 的自行车测力计上进行连续锻炼。

高强度间歇运动将包括三组 10 分钟的间歇运动，工作：休息比例为 1：1（5 x 1 分钟间隔，90% Wmax，间隔之间以 25% Wmax 恢复一分钟）间隔 3 分钟恢复在 25% Wmax。

阻力练习将包括 8 组练习，每组 12 次重复 3 组，每组重复 70% 的 1-RM。 所有练习都将在初步测试期间用于力量评估的相同机器上进行（Biostrength® line 机器，Technogym S.p.A.，Cesena，Italy），这将允许阻力练习的精确个性化、会话记录和下一次练习试验的精确再现对于每个病人。

综合锻炼包括在自行车测力计上以 40% Wmax 进行 20 分钟的中等强度锻炼，然后进行 20 分钟的阻力锻炼，包括 4 组锻炼的循环训练，每组重复 3 组，每组重复 12 次，每次重复 70% -R M。

实验设计参与者将按随机顺序分配八项运动试验（MIE-ON、HIIT-ON、RE-ON、COMB-ON、MIE-OFF、HIIT-OFF、RE-OFF、COMB-OFF）。 随机化将由计算机生成的序列完成。 每次练习将至少间隔 7 天。

参与者将被要求在运动试验前 48 小时停止剧烈运动。 在运动试验的前一天，将要求参与者遵循标准饮食并保持食物乳制品。

在试验的早晨，患者将在标准早餐后 2 小时上午 9 点出现在实验室，早餐后由参与者推注计算器计算出胰岛素推注。 当分配到“ON”运动试验之一时，将要求患者从预期运动试验前 2 小时到运动试验结束时激活运动模式（临时更高目标）。 当分配给“关闭”运动试验之一时，患者将开始运动试验，而无需向泵宣布运动。 心率、自觉用力率 (RPE)、功率输出、角速度、重复次数和运动负荷都将在运动过程中被记录下来。 将在接下来的 24 小时内记录 CGM 数据、碳水化合物摄入量和胰岛素输送数据。