כיום האלגוריתמים בכל מקום לומדים את צרכיו של האדם ומתאימים אישית את החוויות בהתאם. שירותי מוזיקה מתאימים רשימות השמעה. קמעונאים מציעים המלצות מוצר ספציפיות. פלטפורמות המדיה החברתית מחשבות כל העת את התוכן הטוב ביותר הבא להצגה בזמן אמת.
תוכן קשור
- מכשיר לפיקוח דם בהשראת יתושים
המהנדס הביו-רפואי באוניברסיטת בוסטון אדוארד דמיאנו ועמיתיו, כולל מדען המחקר הבכיר פיראס אל-חטיב, השתמשו בהיגיון דומה כדי להתמודד עם אתגר רפואי: כיצד לווסת אוטומטית את רמות האינסולין והגלוקגון בחולי סוכרת סוג 1, בזמן אמת.
הצוות מפתח ובודק יחד עם קבוצה בבית החולים הכללי במסצ'וסטס מכשיר הנקרא לבלב ביוני. בעוד שהשם עשוי להעלות חזיונות של איירון מן וסופר-בוטים, המוצר בפועל הוא התאמה של כלים נפוצים שרבים מחולי סוכרת מסוג 1 כבר משתמשים בהם.
נכון לעכשיו, חולים עם משאבות אינסולין חיצוניות, לרוב על בטן. המשאבה הניידת מספקת אינסולין למשתמשים שלה דרך קטטר או שפופרת פלסטיק המוחדרת מתחת לעור בטנם, אך יש לבדוק אותה באופן קבוע כדי לוודא שהיא עושה זאת בשיעורים הנכונים. יחד, המשאבה, הקטטר ומחט פלדה או טפלון החוצה מתחת לעור מרכיבים את מה שמכונה "סט עירוי". המטופלים מסתמכים גם על חיישני גלוקוז רציפים. החיישן הזעיר מוחדר מתחת לעור יחד עם המשדר שלו, ממש כמו המשאבה, ומוחזק במקום באמצעות דבק דמוי Band-Aid. הוא עוקב אחר שיעורי הגלוקוז ומעביר מידע זה למכשיר חיצוני באמצעות אות חשמלי. כרגע, על המטופלים לעקוב באופן ידני אחר המידע שהחיישן מספק.
הלבלב הביוני משתמש באלגוריתם בקרה כדי לחבר בין שני החלקים הללו. זה משמש כגשר בין חיישן הגלוקוז הרציף למשאבה, ומוציא את הצורך המתמיד לבדוק את אחד מהם.
איך זה עובד: החיישן לוכד את רמת הסוכר בדם של אדם ושולח נתונים אלה לסמארטפון. אלגוריתם הבקרה, הפועל בסמארטפון, משתמש בנתונים שזה עתה קיבלה כדי לקבוע את צרכי האינסולין והגלוקגון של המטופל. הטלפון החכם משתמש באות בלוטות 'בכדי לשלוח מידע זה לשתי משאבות שהמטופל לובש, אחת לאינסולין ואחת לגלוקגון, אשר לאחר מכן מנהלות את הכמויות הדרושות מכל אחת מהן.
באמצעות אות Bluetooth, הטלפון החכם מתקשר לשתי משאבות, אחת לאינסולין ואחת לגלוקגון. (צוות הלבלב הביוני) האלגוריתם
עמוד השדרה של המכשיר הוא אלגוריתם הבקרה שדמיאנו וצוותו המציאו. זה מתחיל בהיכרות עם כמה פרמטרים עיקריים על חולים - גילם, משקלם, והכי חשוב, הרכב סוכר הדם שלהם וכיצד הוא משתנה. ברגע שיש מידע זה, האלגוריתם ממליץ על המלצה מדויקת, כל חמש דקות, 24 שעות ביממה, בסך הכל 288 החלטות יומיומיות מרכזיות, על כמות האינסולין או הגלוקגון שהמשאבות שלהם צריכות לשחרר לזרם הדם של המטופל.
"אנו שמחים לפתח גישה שיכולה להפחית את נטל הסוכרת, " אומר סטיבן ראסל, החוקר הראשי בצוות הקליני.
חולי סוכרת זקוקים לזריקות אינסולין כאשר רמת הסוכר בדם גבוהה מדי וגלוקגון כאשר הוא נמוך מדי, כדי למנוע מצבים כמו היפרגליקמיה והיפוגליקמיה. תסמונת "מתה במיטה" היא תנודה נדירה אך פתאומית, קטלנית ברמת הסוכר בדם שיכולה להופיע בזמן שאדם צעיר עם סוכרת מסוג 1 ישן. נכון לעכשיו, חולי סוכרת צריכים לפקח בעקביות ובאופן ידני על רמת הסוכר בדם שלהם, כדי להבטיח שהוא לא יעלה או יורד לרמות מסוכנות. לדברי סאלח עדי, מייסד ומנהל מרפאת מדיסון לסוכרת ילדים באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו, החולה הממוצע בודק את רמת הסוכר בדם שלו בין 4 לעשר פעמים ביום.
חיי יום יום עם לבלב ביוני
כפי שהיא נראית כיום, על המשתמש לכייל את הלבלב הביוני פעמיים ביום על ידי קיצוץ אצבע המורה ולספק טיפת דם כדי לתקשר את רמות הגלוקוז לפני ארוחת הבוקר והארוחת ערב. ערכים אלה משמשים כנקודות התייחסות. הלובש יכול גם להכריז על ארוחות, ולהזהיר את המכשיר מפני שינויים צפויים ברמת הסוכר בדם. במהלך היום, המערכת תכוון להגיע למטופל קרוב ככל האפשר לרמת הגלוקוז היעד שלו. על המשתמשים להחליף את אספקת הגלוקגון והאינסולין מדי יום על ידי מילוי חוזר של המאגרים במשאבות שלהם, למרות שהצוות מקווה שהדבר יתקיים בתכיפות ככל שתתקדם יותר התקדמות מדעית בתחום. המטרה הסופית היא פיתוח לבלב ביוני המסוגל לפעול באופן אוטונומי לחלוטין.
"כשאתה ממשיך להשתנות בטווח זמנים יומי, הדבר הזה ימשיך להסתגל איתך בטווח זמן שהוא רלוונטי", אומר דמיאנו.
מערכת זו היא אחת הראשונות שהצליחה לנהל הן אינסולין והן את הגלוקגון. גרסאות קודמות של הצוות יחד עם מכשירים אחרים של אוניברסיטת קיימברידג ', UC סנטה ברברה ואוניברסיטת וירג'יניה הצליחו לספק אינסולין רק בגלל הפיתרון של גלוקגון לא יציב.
סיבה אישית
בנו של דמיאנו בן ה -15, דיוויד, סובל מסוכרת מסוג 1. האבחנה שלו, כתינוק, היא זו שהעניקה השראה לדמיאנו ליצור מכשיר זה.
"כשבני היה כבן שנה, חשבתי שייתכן שיש דרך למלא תפקיד בשיפור הטיפול שלו, " אומר דמיאנו, שעבד על מודל מתמטי של זרימת הדם בגוף.
עבודתו עם אל-חטיב על הלבלב הביוני החלה בשנת 2001, תקופה בה הטכנולוגיה שהיא נדרשה הייתה עדיין בפיתוח. משאבת אינסולין הייתה קיימת כבר, אך חיישן גלוקוז רציף שיכול היה לזהות את רמות הסוכר בדם מתחת לעור בדיוק יצא. דמיאנו התמקד ביצירה שידע שהוא יכול לשנות. "המעבדה שלי קיבלה את חוכמת המערכת, " הוא אומר.
בעוד הצוות שלו עובד על היבט זה של המכשיר, חלו התקדמות במקביל בחיישנים ובאלמנטים אחרים הדרושים בכדי לגרום להמצאה זו לעבוד. חברות הכוללות Dexcom ו- Medtronic עידנו חיישנים העוקבים אחר סוכר בדם ברציפות. יאש סבהרוואל וצוותו ב- Xeris Pharmaceuticals פיתחו דרך לייצב את הגלוקגון בתמיסה.
"לבלב מלאכותי עם אינסולין בלבד זה כמו לנסות לנהוג במכונית בה יש לך מאיץ וללא בלם, " אומר סבהרוואל, מנהל התפעול הראשי של חברת פרופסור זריס. "פיתחנו ניסוח גלוקגון שיכול להיות יציב במשך שנתיים, לעומת הפתרון הנוכחי שצריך לערבב בזמן אמת."
בדיקת המכשיר
בשנת 2004, לאחר שעזב את אוניברסיטת אילינוי לפרופסור באוניברסיטת בוסטון, דמיאנו החל לבדוק את אלגוריתם השליטה שלו בחזירים סוכרתיים. הוא בדק באיזו מידה זה יכול לעקוב אחר רמות הסוכר בדם שלהם ולהמליץ על המינונים הנכונים של אינסולין או גלוקגון.
לאחר כמה תוצאות חיוביות, דמיאנו פגש את ראסל בשנת 2006 ויחד הם השיגו אישור של ה- FDA למחקר האנושי הראשון שלהם. מאז נערכו ניסויים קליניים, כולל כמה שבודקים את המכשיר על מבוגרים בבית וילדים במחנה קיץ.
אחד החניכים שבדק בשנה שעברה את הלבלב הביוני מרים את הסמארטפון שמריץ את האלגוריתם. (צוות הלבלב הביוני) הצוות הצליח ללמוד כיצד המכשיר מתפקד ומסתגל לאורח חיים פעיל בכך שהוא מאפשר למשתתפי הניסיון "להיות הם עצמם" ולחוות שגרות, אוכל ותרגילים קבועים. תוך כדי כך הם מצאו כי הלבלב הביוני יעיל יותר ממערכת משאבה המופעלת באופן ידני.
"עברנו מהפעלת האלגוריתם במחשב נייד עם חזירים, להריץ אותו על מחשב נייד עם בני אדם, ולהריץ אותו באייפון, כך שאנשים יכולים לשאת אותו איתם", אומר דמיאנו.
חניכים המשתמשים בלבלב הביוני במהלך אחד הניסויים, עם החוקר הקליני הראשי סטיבן ראסל. (DiaTribe) דמיאנו וראסל יערכו ניסויים עם אוניברסיטת מסצ'וסטס, בית החולים הכללי של מסצ'וסטס, אוניברסיטת סטנפורד ואוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל עד שנת 2017. מחקר שנערך בשנת 2016 יבחן את ההשפעה של שימוש בלבלב ביוני על חולים במהלך תקופה של שנה.
"בניסויים הקליניים שלנו, ישנם כל מיני תקלות שקורות, מכיוון שמדובר במתקן מכני", אומר דמיאנו, ומצטט חיישני פסק זמן, מחסניות אינסולין ריקות וקשרים לקויים בין החלקים השונים. אזעקות כדי להתריע על הלובש כאשר יש תקלות שקיימות בכדי להקל על הסוגיות הללו, אך הצוות מחפש דרכים למנוע אותן.
השלב הבא: מכשיר משולב לחלוטין
דמיאנו שואף להחזיק מכשיר משולב במלואו - יחידה אחת יחידה בגודל אייפון 5 עם משאבת אינסולין, משאבת גלוקגון, חיישן ומקלט במערכת אינפוזיה המונעת באמצעות סוללה - מוכנה בזמן לעזיבת בנו לקולג 'בשנת 2018.
סוכרת מסוג 1 שואלת כמות ייחודית של אנשים. אני לא יכול לחשוב על שום מחלה אחרת בה אנו מוסרים את התרופה לחולה ואומרים 'אתה מחליט כמה לקחת' ", אומר ראסל. "יש לנו הזדמנות לשנות את הפרדיגמה של הטיפול בסוכרת."
"אנשים כיום מנהלים את רמת הסוכר בדם שלהם בחושך, " אומר דמיאנו.
העזרה לסובלים מסוכרת מסוג 1 היא העדיפות הראשונה של דמיאנו, אך בתקווה, לדבריו, עבודתו של צוותו תועיל לחולי סוכרת מסוג 2 ובהמשך, תשפר את הדיוק של טפטופי אינסולין המשמשים במסגרות בית חולים.
כאשר יש לבלב ביוני המתפקד במלואו, חולי סוכרת מסוג 1 והורים לילדים עם המצב לא יצטרכו לחשוב על סוכר בדם כל שנייה.
"אם ילד בן חמש רץ 100 מטר, ייתכן שתצטרך להתאים את האינסולין שלו", אומר עדי. "אם נוכל לקחת את כל זה, אנו יכולים להחזיר את הספונטניות."
