Tänapäeval saavad algoritmid kõikjal teada inimese vajadusi ja kohandavad kogemusi vastavalt sellele. Muusikateenused kohandavad esitusloendeid. Jaemüüjad pakuvad konkreetseid tootesoovitusi. Sotsiaalmeedia platvormid arvutavad pidevalt reaalajas järgmise parima kuvatava sisu.
Seotud sisu
- Sääskedest inspireeritud veremonitooringu seade
Bostoni ülikooli biomeditsiiniinsener Edward Damiano ja tema kolleegid, sealhulgas vanemteadur Firas El-Khatib, on meditsiinilise väljakutse lahendamisel kasutanud sarnast loogikat: kuidas reguleerida 1. tüüpi diabeediga patsientidel automaatselt reaalajas insuliini ja glükagooni taset.
Meeskond arendab ja katsetab koos Massachusettsi üldhaigla rühmaga seadet, mida nimetatakse biooniliseks kõhunäärmeks. Kuigi nimi võib võluma visioone Raudmehest ja superbottidest, on tegelik toode levinud tööriistade kohandamine, mida paljud 1. tüüpi diabeediga patsiendid juba kasutavad.
Praegu kannavad patsiendid väliseid insuliinipumpasid, sageli kõhu peal. Kaasaskantav pump tarnib oma kasutajatele insuliini kateetri või plasttoru kaudu, mis on sisestatud nende kõhu naha alla, kuid seda tuleb regulaarselt kontrollida, veendumaks, et see toimib õige kiirusega. Koos pumba, kateetri ja naha alla mineva teras- või teflonnõelaga moodustatakse nn infusioonikomplekt. Patsiendid toetuvad ka pidevatele glükoosianduritele. Pisike sensor sisestatakse koos saatjaga naha alla, sarnaselt pumbaga, ja hoitakse paika ribaabilaadse liimiga. See jälgib glükoositaset ja edastab selle teabe elektrilise signaali abil välisele seadmele. Praegu peavad patsiendid andurit jälgima ka käsitsi.
Biooniline kõhunääre kasutab nende kahe tüki ühendamiseks juhtimisalgoritmi. See toimib sillana pideva glükoosianduri ja pumba vahel, vältides pidevat vajadust kontrollida kumbagi neist.
Kuidas see töötab: andur hõivab inimese veresuhkru ja saadab need andmed nutitelefoni. Nutitelefonis töötav juhtimisalgoritm kasutab patsiendi insuliini- ja glükagoonivajaduse määramiseks äsja saadud andmeid. Nutitelefon kasutab selle signaali edastamiseks kahte patsiendi kasutatavat pumpa - ühte insuliini jaoks ja ühte glükagooni jaoks, mis seejärel manustavad igaüks neist vajalikud kogused.
Bluetooth-signaali abil suhtleb nutitelefon kahe pumbaga, millest üks on insuliini ja teine glükagooni jaoks. (Bioonilise kõhunäärme meeskond) Algoritm
Seadme selgrooks on juhtimisalgoritm Damiano ja tema meeskond. Alustuseks tutvutakse mõne patsiendi põhiparameetriga - nende vanusega, kehakaaluga ja mis kõige tähtsam - veresuhkru koostisega ning kuidas see muutub. Kui see teave on olemas, annab algoritm iga viie minuti järel, 24 tunni jooksul, täpse soovituse 288 pöördelise igapäevase otsuse kohta, kui palju insuliini või glükagooni nende pumbad peaksid patsiendi vereringesse vabastama.
"Oleme põnevil sellise lähenemisviisi väljatöötamisest, mis vähendaks diabeedi koormust, " ütleb kliinilise meeskonna juhtivteadur Steven Russell.
Diabeetikud vajavad insuliini süstimist, kui nende veresuhkur on liiga kõrge, ja glükagooni, kui see on liiga madal, et vältida selliseid haigusi nagu hüperglükeemia ja hüpoglükeemia. "Surnud voodis" sündroom on harvaesinev, kuid järsk surmaga lõppev veresuhkru kõikumine, mis võib tekkida 1. tüüpi diabeediga noore magamise ajal. Praegu peavad diabeedihaiged oma veresuhkrut järjepidevalt ja käsitsi jälgima, et veenduda, et see ei tõuse ega lange ohtlikule tasemele. San Francisco California ülikooli Californias asuva laste diabeedikliiniku Madisoni asutaja ja direktori Saleh Adi sõnul kontrollib keskmine patsient oma veresuhkrut 4–10 korda päevas.
Igapäevane elu bioonilise kõhunäärmega
Praeguses seisukorras peab kasutaja bioonilist kõhunääret kalibreerima kaks korda päevas, lüües nimetissõrme ja andes tilga verd, et suhelda glükoositasemega enne hommiku- ja õhtusööki. Neid väärtusi kasutatakse võrdluspunktidena. Samuti võib kandja teatada söögikordadest, hoiatades seadet eelseisvate veresuhkru muutuste eest. Kogu päeva vältel on süsteemi eesmärk patsiendi viimine tema glükoositasemele võimalikult lähedale. Kasutajad peavad oma glükagooni ja insuliini varud iga päev asendama, täites pumpades olevad reservuaarid, kuigi meeskond loodab, et seda tehakse harvemini, kuna valdkonnas tehakse rohkem teaduse edusamme. Lõppeesmärk on välja töötada biooniline kõhunääre, mis on võimeline töötama täiesti autonoomselt.
"Kuna jätkate igapäevase ajakava muutmist, kohaneb see asi teiega ka edaspidi asjakohase ajakavaga, " ütleb Damiano.
See süsteem on üks esimesi, mis on suutnud manustada nii insuliini kui ka glükagooni. Meeskonna varasemad versioonid koos muude Cambridge'i ülikooli, UC Santa Barbara ja Virginia ülikooli seadmetega suutsid insuliini pakkuda ainult tänu sellele, kui ebastabiilne glükagoon on lahuses.
Isiklik põhjus
Damiano 15-aastasel pojal Davidil on I tüüpi diabeet. Tema diagnoosimine imikuna on see, mis Damianot selle seadme loomisel innustas.
"Kui mu poeg oli umbes aastane, tundus mulle, et võib-olla saan tema hoolduse parandamisel mingit rolli mängida, " ütleb Damiano, kes oli töötanud kehas verevoolu matemaatilise mudeli kallal.
Tema töö El-Khatibiga bioonilisel kõhunäärmel algas 2001. aastal, ajal, mil selle jaoks vajalik tehnoloogia oli alles väljatöötamisel. Insuliinipump oli juba olemas, kuid alles tekkis pidev glükoosiandur, mis aitas tuvastada nahaaluse veresuhkru taset. Damiano keskendus tükile, mida ta teadis, et saab muuta. "Minu labor võttis süsteemi lõhna, " ütleb ta.
Kuigi tema meeskond on seadme selle aspekti kallal töötanud, on andurite ja muude elementide, mis on vajalikud selle leiutise toimimiseks, edasiminekut toimunud üheaegselt. Ettevõtted, sealhulgas Dexcom ja Medtronic, on täiustatud andureid, mis jälgivad pidevalt veresuhkru taset. Yash Sabharwal ja tema meeskond Xeris Pharmaceuticals'is on välja töötanud viisi glükagooni stabiliseerimiseks lahuses.
"Ainult insuliiniga tehislik kõhunääre on nagu autoga sõitmine, kus teil on gaasipedaal ja pidurit ei ole, " ütleb Xeris Pharmaceuticals operatiivjuht Sabharwal. "Oleme välja töötanud glükagooni koostise, mis võib olla stabiilne kaks aastat, võrreldes praeguse lahendusega, mida tuleb reaalajas segada."
Seadme testimine
2004. aastal pärast seda, kui ta lahkus Illinoisi ülikoolist Bostoni ülikooli professoriks, asus Damiano kontroll-algoritmi katsetama diabeetiliste sigade osas. Ta mõõtis, kui täpselt suudaks see nende veresuhkru taset jälgida ja soovitas õigeid annuseid insuliini või glükagooni.
Pärast mõningaid positiivseid tulemusi kohtus Damiano 2006. aastal Russelliga ja koos said nad oma esimese inimuuringu jaoks FDA loa. Sellest ajast alates on nad viinud läbi kliinilisi uuringuid, sealhulgas mõned, mis katsetavad seadet täiskasvanute kodus ja laste suvelaagris.
Üks telkija, kes katsetas bioonilist kõhunääret eelmisel aastal, hoiab käes nutitelefoni, mis töötab algoritmi. (Bioonilise kõhunäärme meeskond) Meeskond on saanud uurida, kuidas seade funktsioneerib ja aktiivse eluviisiga kohandub, võimaldades uuringus osalejatel „olla ise” ning kogeda regulaarset rutiini, toite ja treeninguid. Seda tehes on nad leidnud, et biooniline kõhunääre on tõhusam kui käsitsi käitatav pumbasüsteem.
"Oleme algoritmi jooksnud sigadega sülearvutis, käinud selle koos inimestega sülearvutiga ja käinud iPhone'is, et inimesed saaksid seda endaga kaasas kanda, " ütleb Damiano.
Laagrilised, kes kasutasid ühe uuringu ajal bioonilist kõhunääret koos peamise kliinilise uurija Steven Russelliga. (DiaTribe) Damiano ja Russell viivad läbi uuringud Massachusettsi ülikoolis, Massachusettsi üldhaiglas, Stanfordi ülikoolis ja Põhja-Carolina ülikoolis Chapel Hilli kaudu 2017. aastal. 2016. aasta uuringus vaadeldakse bioonilise kõhunäärme kasutamise mõju patsientidele viimase aasta jooksul. aastal.
"Meie kliinilistes uuringutes juhtub igasuguseid tõrkeid, kuna see on mehaaniline rasestumisvastane vahend, " ütleb Damiano, viidates andurite aegumisele, tühjadele insuliinikassettidele ja halbadele ühendustele erinevate osade vahel. Alarmid, mis hoiavad kandjat, kui nende probleemide leevendamiseks on olemas rikkeid, kuid meeskond otsib võimalusi nende ennetamiseks.
Järgmine samm: täielikult integreeritud seade
Damiano püüab omada täielikult integreeritud seadet - ühte iPhone 5 suurust üksust koos insuliinipumba, glükagoonipumba, anduri ja vastuvõtjaga patareitoitega infusioonikomplektis -, mis oleks õigel ajal valmis tema poja lahkumiseks ülikooli 2018. aastal.
“1. tüüpi diabeet küsib ainulaadset hulka inimesi. Ma ei suuda mõelda ühelegi muule haigusele, kus anname patsiendile ravimit ja ütleme: "Teie otsustate, kui palju võtta, " "ütleb Russell. "Meil on võimalus muuta diabeediravi paradigmat."
"Inimesed haldavad oma veresuhkrut tänapäeval pimedas, " ütleb Damiano.
I tüübi diabeediga inimeste abistamine on Damiano esimene prioriteet, kuid loodetavasti tuleb tema meeskonna tööst kasu 2. tüüpi diabeediga patsientidele ja parandab hiljem haiglas kasutatavate insuliinitilkade täpsust.
Kui on olemas täielikult toimiv biooniline pankreas, ei pea 1. tüüpi diabeediga patsiendid ega haigusseisundiga laste vanemad mõtlema veresuhkrule iga sekund.
"Kui viieaastane inimene jookseb 100 jardi, peate võib-olla tema insuliini kohandama, " ütleb Adi. "Kui suudame selle kõik ära võtta, saame spontaansuse taastada."
