Sef Lucr. Dr. Viviana Elian
Din 1921, momentul la care a fost descoperită insulina și până astăzi, eforturile medicilor, cercetătorilor și a tuturor celor implicați în lupta cu diabetul s-au concentrat pe găsirea de soluții care să permită pacientului un control glicemic cât mai bun alături de un stil de viață cât mai apropiat de unul normal. Studii desfășurate pe populații mari, au demonstrat că tratamentul intensiv duce la o reducere semnificativă a apariției complicațiilor atât în diabetul zaharat de tip 1 (Reichard and Phil 1994; DCCT) cât și în diabetul zaharat tip 2 (UK Prospective Diabetes Study Group 1998; UKPDS).
Pe
de altă parte studiile (White et al. 1983; Cryer and Gerich 1985; Amiel
et al. 1987; Amiel et al. 1988) au demonstrat că un tratament intensiv
neadecvat cu insulină poate determina reducerea simptomelor de
hipoglicemie și a reacțiilor hormonale asociate, ceea ce va duce în
final la apariția hipoglicemiilor asimptomatice (Kovatchev 2018). Astfel
hipoglicemia a fost identificată ca principalul obstacol care împiedică
un control optim al glicemiei și tratamentul diabetului a fost formulat
ca un “compromis” între atingerea țintelor glicemice și un minim de
hipoglicemie iatrogenă (Cryer 2014).
Cercetările continue au
contribuit la evoluția insulinoterapiei atât prin introducerea
tehnologiei în administrarea insulinei precum și prin formularea unor
tipuri noi de insulină, ceea ce a schimbat modul în care abordăm astăzi
tratamentul.
Tehnologia în managementul diabetului de tip 1 a devenit
elementul central odată cu utilizarea CSII (pompă de insulină) și a
CGM-urilor (senzori de glicemie cu monitorizare continuă).
La
începutul anilor 60 a fost pentru prima dată folosită o pompă de
insulină intravenoasă, ce folosea atât insulină cât și glucagon (Kadish
1964). Contorul de reflexie Ames apărut în 1969 este primul aparat
portabil de măsurat glicemia. Prima pompă de insulină cu infuzie
subcutanată a fost comercializată în 1970 și a fost creată de Kamen.
Având la bază această pompă de insulină tot în acel an au fost realizate
și primele studii atât în US (Tamborlane et al. 1979) cât și în UK
(Pickup et al. 1978).
Pompele de insulină sunt utilizate în
tratamentul diabetului zaharat încă din 1960 și de atunci tehnologia a
avansat continuu, făcând din aceste device-uri cea mai eficientă metodă
terapeutică pentru pacienții cu diabet zaharat tip 1 și o parte din
pacienții cu diabet zaharat tip 2 insulinotratați. Eficiența vine din
faptul că au demonstrat cea mai bună menținere a nivelurilor glicemice
în țintă în paralel cu păstrarea flexibilității vieții de zi cu zi a
pacienților care le folosesc.
Studiile au dovedit fezabilitatea
monitorizării ambulatorii a glicemiei și mai mult fezabilitatea
sistemului de infuzie subcutanată de insulină cu ajutorul unui sistem de
infuzie mecanic extern. Următorul pas a fost automatizarea procesului
de infuzare a insulinei. Această abordare a devenit cunoscută sub
denumirea de control al diabetului în buclă închisă, sau „pancreas
artificial (AP)” (Kovatchev 2018). Ideea AP a apărut în anii 1970 când
au fost elaborate mai multe studii care au stabilit posibilitatea
reglării glicemiei prin “instrumente” externe care folosesc măsurarea
glucozei și infuzie de glucoză și insulină (ambele intravenos în acea
perioadă) (Albisser et al. (1974), Pfeiffer et al. (1974), Mirouze et
al. (1977), Kraegen et al. (1977), and Shichiri et al. (1978)).
Primul
aparat comercial care respecta definiția de mai sus a apărut în 1977
sub numele de BIOSTATOR (Clemens et al. 1977) – avea dimensiunea unui
frigider și a fost folosit preponderant pentru studii (Marliss et al.
1977; Santiago et al. 1979; Fischer et al. 1978) (Kovatchev 2018).
Introducerea
în 1979 a modelului metabolismului glucozei de către Bergmansi Corbelli
(Bergman et al. 1979) a permis dezvoltarea de modele matematice ce stau
la baza algoritmilor de control folosiți de sistemele AP actuale
(Kovatchev 2018). Au urmat mai multe lucrări, care acoperă o serie de
tehnici de control ce au la baza modele fiziologice și simularea
computerizată.
Între 1980 și 2000, pompele de insulină au devenit mai
mici și portabile. În 1997–1998, au fost introduse primele elemente ale
analizei de risc a datelor privind nivelul glicemiei (Kovatchev și
colab., 1997; Kovatchev și colab., 1998), care au devenit ulterior baza
sistemelor de siguranță cu buclă închisă încorporate în designul AP.
Combinația CGMS și CSII din pompa augmentată îmbunătățește HbA1c și
reduce hipoglicemia, beneficiile fiind aduse de suspendarea infuziei de
insulină la un nivel scăzut de glicemie.
Următorul pas în tehnologia
diabetului este pancreasul artificial, care cuprinde un senzor de
glucoză subcutanat, algoritmul de control pentru calcul și pompă de
insulină. Elementul central al AP este algoritmul de control care
controlează variațiile glicemice și acțiunile pompei de insulină și
calculează rata de administrare a insulinei la fiecare câteva minute
(Bellazzi și colab., 2001).
Hovorka și colab. (2004a; 2004b) și Steil
și colab. (2006) au prezentat cele două tipuri majore de algoritmi de
control cu buclă închisă utilizate în prezent - control-model predictiv
(MPC) și proporțional-integral-derivat (PID).
Algoritmul Proportional-Integral-Derivat
Steil
și colegii săi au dezvoltat un algoritm PID pentru utilizare într-un
sistem cu buclă închisă, pe care l-au numit „administrare fiziologică de
insulină” și care ulterior a inclus și elemente pentru a simula
răspunsul insulinic din faza cefalică (bolus pre-masă) alături de
insulina în acțiune.
Algoritmul PID ajustează administrarea insulinei
printr-o abordare cu trei direcții. Componenta proporțională ia în
considerare abaterile de la nivelul de glicemie țintă, componenta
integrală ține cont de zona de sub curbă dintre nivelul măsurat și
glicemia țintă, iar în final componenta derivată încorporează rata de
modificare a nivelului de glicemie măsurat, permițând astfel
algoritmului PID să imite fiziologia celulelor beta.
Algoritmul PID
este considerat un controlor reactiv, deoarece răspunde la modificările
concentrațiilor de glucoză după ce au apărut. În consecință, una dintre
provocările cu care se confruntă algoritmul PID este riscul de a propune
rate de infuzie de insulină prea mari post-prandial, crescând astfel
riscul de hipoglicemie postprandială întârziată. Cu toate acestea,
includerea unui termen de feedback pentru insulină urmărește să
depășească acest aspect.
Algoritmul Model Predictiv
Pentru
a depăși natura reactivă a controlului PID o abordare mai proactivă,
modelul de control predictiv (MPC), a fost utilizat în sistemele cu
buclă închisă și a fost optimizat pentru prima dată în cadrul studiului
clinic de către Hovorka.
În contextul unui sistem de administrare a
insulinei cu buclă închisă, algoritmul MPC calculează rata infuziei de
insulină prin minimizarea diferenței dintre glicemia măsurată și cea
țintă pe o perioadă de 2-4 ore și repetă acest proces la intervale de
timp predeterminate.
Un studiu in-silico în 2007 a arătat că MPC a
obținut o mai bună reglare glicemică în comparație cu PID. Spre
deosebire de controlerul PID, controlerul MPC este proactiv, deoarece
prezice nivelurile preconizate bazate pe efectul insulinei livrate. Este
important de menționat că MPC se bazează pe un model și dacă acest
model nu este optim, previziunile sunt nesatisfăcătoare și beneficiile
MPC sunt pierdute.
O combinație de MPC și PID a fost utilizată pentru
a produce un sistem AP cu dublu hormon care a adăugat glucagon pentru a
combate hipoglicemia (El-Khatib et al. 2010a). Un nou pas către AP
adaptativ a fost făcut recent de un studiu multicentric de 12 săptămâni
de control personalizat cu buclă închisă 24/7 (Dassau et al. 2017). În
acest studiu, cerințele de insulină ale fiecărui participant (de
exemplu, setările ratei bazale, raportul de carbohidrați) au fost
adaptate algoritmic în fiecare săptămână.
Ultimul sfert de secol a
fost marcat de progrese remarcabile în recreerea pancreasului natural cu
ajutorul pompelor de insulină bazate pe detecții glicemice din ce în ce
mai precise, cu o reducere a variabilității și a hipoglicemiei.
Educația
adecvată a pacienților susținută de o echipă medicală (medic, educator,
nutriționist, asistenta) cu experiență poate oferi cele mai bune
rezultate în managementul diabetului zaharat insulinotratat. Selecția
atentă a pacienților este de asemenea un important factor în această
privință.
Integrarea cu succes a progreselor tehnologice în
îngrijirea clinică prezintă provocări și oportunități atât pentru medici
cât și pentru pacienți.
