پانکراس مصنوعی؛ تکنولوژی هوشمند در خدمت بیماران دیابتی

نوآوری های پزشکی در درمان دیابت نوع اول به اختراع و محک نوعی پانکراس مصنوعی انجامیده است. اما سوالی که مطرح است این است که آیا این گوشی هوشمند الگوریتمی می تواند زندگی بیماران دیابتی را بهبود بخشد؟
به گزارش کلیک،طبق آمار مراکز کنترل و پیشگری از بیماری های دیابتی (CDC)، از هر ده نفر آمریکایی یک نفر مبتلا به دیابت است. از این تعداد، تقریبا 5% از دیابت نوع اول رنج می برند که 1.5میلیون آمریکایی را در بر می گیرد.
درمان دیابت نوع 1 بسیار اثربخش اما نسبتاً سخت است. مبتلایان به دیابت نوع اول باید میزان گلوکز خون خود را مرتب چک کنند و در این رابطه میزان انسولین مناسب را به بدنشان تزریق کنند.
بشر همیشه به دنبال بهترین راه برای درمان بیماری ها بوده است. هرچند در این مسیر خطاهای انسانی نیز وجود داشته اما تلاش و کاوش برای کشف درمان بیماری ها همچنان ادامه دارد.
تلاش پژوهشگران در درمان دیابت نوع اول نویدبخش نوعی پانکراس مصنوعی است. ایده پانکراس مصنوعی سال ها در دست بحث و بررسی بوده است، اما عملی شدن این ایده اخیراً محقق شده است.
این ابتکار پزشکی که طرح آن توسط بوریس کواتشوف و تیم همکارش در دانشگاه مدرسه پزشکی ویرجینیا ارائه شده است قادر است زندگی میلیون ها فرد مبتلا به دیابت نوع اول را تغییر دهد.
کواتشوف از سال 2006 مشغول کاری روی این دستگاه هوشمند بوده است. در ابتدا، تحقق این سیستم حلقه بسته که قادر است میزان گلوکز را روی صفحۀ مانیتوری خود نشان دهد و انسولین مورد نیاز بیمار را تجویز کند غیرممکن به نظر می رسید.
ایدۀ پانکراس مصنوعی در ابتدا با شک و شبهه از طرف جامعۀ پزشکی مواجه شد، اما کواتشف قاطعانه به کار خود ادامه داد و معتقد بود که تحقق پانکراس مصنوعی نه تنها غیرممکن نیست که می توان آن را روی گوشی های هوشمند نیز اجرایی کرد.

در ادامه نگاهی کوتاه به دیابت نوع اول و تفاوت آن با نوع دوم خواهیم داشت:

انسولین معمولا کار جذب گلوکز از خون به بدن را - جایی که مورد استفاده قرار می گیرد- تسهیل می کند. دیابت نوع اول معمولاً زمانی رخ می دهد که پانکراس نتواند انسولین کافی بسازد.
اما دیابت نوع دوم غالبا ناشی از سبک زندگی افراد است؛ مثل تغذیه نامناسب و بی تحرکی. بااین حال دیابت نوع اول ارتباطی با سبک زندگی انسان ها ندارد. سلول های بتای موجود در پانکراس که کار ساخت انسولین را بر عهده دارند با پاسخ نامناسب سیستم ایمنی مورد حمله قرار می گیرند و بدین ترتیب نیازهای بدن به خوبی تأمین نمی گردد.
بیماران برای جبران این نقص بیوشیمیایی مجبورند مرتباً از خون خود نمونه برداری کنند، میزان گلوکز خون خود را بسنجند و در نهایت برای حفظ تعادل میزان گلوکز خود انسولین تزریق کنند. این کار برای حفظ میزان گلوکز خون و وضعیت سلامت بیمار دیابتی ضروری است.
این کار علاوه بر دردسر ها و زحمت هایی که دارد، احتمال خطا نیز در آن وجود دارد. افزایش گلوکز خون می تواند کلیه ها، عصب ها، چشم ها و رگ های خونی را با نارسایی و آسیب مواجه کند. از طرف دیگر، گلوکز پایین یا "hypos" می تواند عواقب خیلی بدتر مثل مرگ یا کما در پی داشته باشد.
پانکراس مصنوعی چگونه عمل می کند؟
پانکراس مصنوعی ساخته شده توسط کواتشف که به آن کنترل حلقه بسته یا closed-loop گلوکز خون در دیابت نیز اطلاق می شود، موجب می شود که تعامل انسانی در خود درمانی کمتر یا حتی حذف گردد.
در مرکز این سیستم از یک پلتفورم به نام InControl استفاده می شود که روی یک گوشی هوشمند که در ساختار آن تغییراتی داده شده اجرا می شود. مانیتور، قند خون و میزان گلوکز خون را هر 5 دقیقه اندازه گیری می کند و نتیجه را به دستگاه InControl ارائه می دهد.
دستگاه توسط چند الگوریتم کنترل می شود و میزان صحیح انسولین را از طریق یک سوزن ظریف تزریق می کند؛ بدون اینکه حتی یک قطره از خون بیمار بیاید.
الگوریتم ها دقیقا جایی هستند که ابتکار واقعی از آنجا نشأت می گیرد. این الگوریتم ها با هدف تخمین میزان انسولین مورد نیاز طراحی شده اند. اینکه به کمک تکنولوژی بتوان به راحتی به میزان خون واکنش نشان داده شود خیلی کار دشواری نیست. مهم این است که تکنولوی بتواند پالس های گلوکوز، تغییرات مقدم و سازگاری با حساسیت فردی به انسولین را پیش بینی کند.
پانکراس انسان قادر است این محاسبات را به راحتی انجام دهد اما طراحی چیزی به توانمندی و قابلیت پانکراس واقعاً هنر می خواهد.
کواتشوف در خصوص این الگوریتم ها می گوید:

"الگوریتم ها بر اساس مدل سیستم متابولیک انسانی طراحی شده اند. این سیستم از داده های حاصل از مانیتورینگ مداوم گلوکز، دریافت انسولین و احتمالاً سیگنال های موجود در جهت تشخیص انواع نوسانات قند خون و پیش بینی موقعیت پیشرفت قند خون بیمار استفاده میشود."

بااینحساب، الگوریتم ها، انسولین مورد نیاز را بر اساس مقدار گلوکز پیش بینی شده تحویل می دهند. برای پیش بینی و کاهش هایپوگلسمیا یا قند خون باید دقت ویژه داشت.
موسسه ملی بیماری های دیابتی، گوارشی و کلیوی با صرف هزینۀ 12.6 میلیون دلاری از این طرح حمایت کردند. آزمایشات نهایی روی اپانکراس مصنوعی در 9 منطقه در سرتاسر اروپا و آمریکا آغاز شده است. در فاز اول، آزمایشات روی 240 بیمار مبتلا به دیابت نوع 1 به مدت 6 ماه انجام خواهد گرفت و در فاز دوم 180 مورد از 240 بیمار فاز اول برای 6 ماه دیگر از دستگاه استفاده خواهند کرد.
پانکراس مصنوعی در این آزمایشات به کمک یک الگوریتم جدید که توسط دکتر فرانسیس دویل و تیم همکارش در مدرسۀ مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان پولسون طراحی شده برنامه ریزی خواهد شد.

منبع: medicalnewstoday.com