Nghiên cứu: “Tử thần nhân tạo” giảm gánh nặng điều trị bệnh cho người bị tiểu đường

Bệnh tiểu đường loại 1 ảnh hưởng đến 46,3 triệu người trên toàn thế giới, với mức tăng hàng năm khoảng 3%. Để tránh bệnh ngoại vi do lượng đường trong máu quá cao hoặc quá thấp, nhu cầu insulin phải được tính toán cẩn thận và cung cấp thường xuyên. Hệ thống cung cấp insulin tự động, còn được gọi là tuyến tụy nhân tạo, giúp việc quản lý bệnh tiểu đường bớt nặng nề hơn cho bệnh nhân. Những hệ thống này — với các cảm biến insulin được cấy ghép, các máy bơm đưa insulin vào cơ thể, các bộ điều khiển bơm insulin liên quan và các thuật toán điều khiển ngày càng tinh vi — đang phát triển nhanh chóng.

Trong APL Bioengineering, của AIP Publishing, các nhà nghiên cứu từ Đại học Padova, Đại học Pavia và Đại học Yale đã thiết kế các thuật toán mới để kiểm soát các máy bơm insulin được cấy ghép dựa trên các đặc điểm riêng của từng bệnh nhân. Mô hình của họ, được thử nghiệm bằng mô phỏng bệnh tiểu đường trên máy tính được FDA chấp thuận, đã chứng minh rằng việc cung cấp insulin trong phúc mạc (trong khoang bụng) diễn ra nhanh chóng và gần giống với việc cung cấp insulin sinh lý tự nhiên. Tác giả Claudio Cobelli cho biết: “Việc truyền insulin vào phúc mạc không chỉ sinh lý hơn vì bạn tái tạo sinh lý tự nhiên mà còn đơn giản hóa vấn đề kiểm soát vì bạn không bị chậm trễ”. “Vì vậy, điều này có nghĩa là bạn có thể có một bộ điều khiển rất đơn giản và mạnh mẽ để xử lý các tình huống hàng ngày.”

Phương pháp cung cấp insulin tự động hiện tại, dựa trên công nghệ gọi là cảm biến glucose dưới da liên tục, yêu cầu bệnh nhân nhập thủ công số lượng carbohydrate họ ăn, thông báo thực phẩm của họ cho hệ thống trước khi ăn. Nó cũng chậm cảm nhận và cung cấp insulin. Sự chậm trễ này, cùng với các lỗi có thể xảy ra trong tính toán khẩu phần thủ công, khiến hệ thống dễ bị thiếu chính xác và làm tăng tỷ lệ mắc chứng tăng insulin máu, tình trạng insulin cao ở những bệnh nhân gây ra bệnh mạch máu lớn. Sử dụng một trình mô phỏng được FDA chấp thuận được thiết kế để cung cấp insulin dưới da liên tục, các nhà nghiên cứu đã thực hiện các sửa đổi để mô phỏng việc cung cấp insulin trong phúc mạc. Họ đã phát triển một mô hình có thể giải thích cho sự khác biệt của từng bệnh nhân và xác thực thuật toán điều khiển máy bơm không yêu cầu thông báo về thực phẩm.

“Đây là một lợi thế rất lớn. Nó giúp điều chỉnh thiết bị và cho phép cá nhân hóa”, Cobelli nói. “Những người khác nhau có nhu cầu khác nhau, vì vậy bạn phải cá nhân hóa thuật toán.” Kết hợp công việc trước đây và các thí nghiệm hiện tại, các nhà nghiên cứu đã chứng minh thành công sự tương đồng giữa việc cung cấp insulin trong màng bụng và sinh lý học của quá trình tiết insulin tự nhiên, đồng thời xác nhận thuật toán điều khiển bơm mạnh mẽ đối với các yếu tố cá nhân hóa và sự khác biệt về thời gian cho bữa sáng, bữa trưa và bữa tối.

Công việc của họ là một phần của dự án hợp tác châu Âu kéo dài nhiều năm có tên là “QUÊN BỆNH TIỂU ĐƯỜNG” nhằm mục đích nhanh chóng đưa công nghệ phân phối insulin tự động vào giai đoạn thử nghiệm lâm sàng.