Данас алгоритми свуда упознају потребе неке особе и прилагођавају искуства у складу с тим. Музичке услуге прилагођавају плеј листе. Продавци нуде посебне препоруке производа. Платформе друштвених медија константно израчунавају следећи најбољи садржај за приказивање у реалном времену.
Сличан садржај
- Уређај за надгледање крви инспириран комарцима
Биомедицински инжењер са универзитета у Бостону, Едвард Дамиано и његове колеге, укључујући старијег научника истраживања Фирас Ел-Кхатиба, користили су сличну логику за решавање медицинског изазова: како аутоматски регулисати ниво инзулина и глукагона код пацијената са дијабетесом типа 1, у стварном времену.
Тим развија и тестира, са групом у Општој болници у Масачусетсу, уређају који се зове бионични панкреас. Иако име може дочарати визије Ирон Ман-а и суперботова, стварни производ је прилагођавање уобичајених алата које већ користе многи пацијенти с дијабетесом типа 1.
Тренутно пацијенти носе екстерне инсулинске пумпе, често на трбуху. Преносива пумпа својим корисницима пружа инсулин помоћу катетера или пластичне цеви постављене испод коже трбуха, али то се мора редовно проверавати како би били сигурни да то ради по тачним ценама. Заједно, пумпа, катетер и челична или тефлонска игла која иде испод коже чине оно што се назива "инфузијски сет". Пацијенти се такође ослањају на континуиране сензоре глукозе. Ситни сензор се убацује испод коже заједно са својим предајником, слично пумпи, и држи се на месту са Банд-Аид лепилом. Она прати стопе глукозе и преноси те информације на спољни уређај користећи електрични сигнал. Тренутно пацијенти морају такође да ручно прате информације које сензор пружа.
Бионски панкреас користи алгоритам за контролу да би повезао ова два дела. Дјелује као мост између континуираног сензора глукозе и пумпе, извлачећи сталну потребу да се провјери било који од њих.
Како то функционише: сензор снима појединчев шећер у крви и те податке шаље на паметни телефон. Алгоритем контроле, који ради на паметном телефону, користи управо примљене податке да би одредио пацијентове потребе за инсулином и глукагоном. Паметни телефон користи Блуетоотх сигнал да би те информације послао на две пумпе које пацијент носи, једну за инсулин и једну за глукагон, који потом дају потребну количину од сваке.
Користећи Блуетоотх сигнал, паметни телефон комуницира са две пумпе, једном за инсулин и другом за глукагон. (Бионски тим за панкреас) Алгоритам
Окосницу уређаја је алгоритам управљања који је Дамиано и његов тим смислио. Све започиње упознавањем неколико кључних параметара о пацијентима - њиховој старости, њиховој тежини и, што је најважније, саставу шећера у крви и начину на који се он мења. Једном када поседује ове информације, алгоритам даје прецизну препоруку, на сваких пет минута, 24 сата дневно, за укупно 288 главних свакодневних одлука, колико инзулина или глукагона њихове пумпе треба да пусте у крвоток пацијента.
„Узбуђени смо што развијамо приступ који може смањити терет дијабетеса“, каже Стевен Русселл, главни истраживач клиничког тима.
Дијабетичарима су потребне ињекције инсулина када им је шећер у крви превисок, а глукагон кад је пренизак, како би се спречила стања попут хипергликемије и хипогликемије. Синдром „мртва у кревету“ је ретка, али изненадна, фатална флуктуација шећера у крви која се може јавити док млада особа са дијабетесом типа 1 спава. Тренутно обољели од дијабетеса морају досљедно и ручно да надзиру шећер у крви како би се осигурало да он не падне или падне на опасне нивое. Према Салех Ади, оснивачу и директору Клинике за педијатријску дијабетес Мадисон на Универзитету Калифорнија у Сан Франциску, просечан пацијент проверава ниво шећера у крви између 4 до 10 пута дневно.
Свакодневни живот с бионичним панкреасом
Као што данас стоји, корисник мора да калибрира бионични панкреас два пута дневно прстом кажипрстом и обезбеди кап крви за комуникацију са нивоом глукозе пре доручка и вечере. Ове вредности се користе као референтне тачке. Корисник такође може најавити оброке, упозоравајући уређај на предстојеће промене шећера у крви. Кроз дан ће систем имати за циљ да пацијента што више приближи циљном нивоу глукозе. Корисници морају да свакодневно замењују залихе глукагона и инсулина допуњавањем резервоара у својим пумпама, мада се тим нада да ће то бити мање учестало јер се на том пољу постиже већи научни напредак. Крајњи циљ је развити бионични панкреас који би могао да ради потпуно аутономно.
"Док се и даље мењате у дневном распореду, ова ствар ће се и даље прилагођавати вама, која је релевантна", каже Дамиано.
Овај систем је један од првих који је успео да даје и инсулин и глукагон. Претходне верзије тима, заједно са другим уређајима са Универзитета у Кембриџу, УЦ Санта Барбара и Универзитета Вирџинија, могли су да обезбеде инсулин само због тога колико је глукагон у раствору.
Лични узрок
Дамианов петнаестогодишњи син Давид има дијабетес типа 1. Његова дијагноза као новорођенчад је оно што је инспирисало Дамиано на стварање овог уређаја.
„Када ми је син имао око годину дана, пало ми је на памет да можда постоји начин да играм улогу у побољшању његове неге“, каже Дамиано, који је радио на математичком моделу протока крви у телу.
Његов рад са Ел-Кхатибом на бионичном панкреасу почео је 2001. године, у време када је технологија која му је била потребна још увек у развоју. Инзулинска пумпа је већ постојала, али континуирани сензор глукозе који би могао открити ниво шећера у крви испод коже тек се појавио. Дамиано се усредсредио на комад за који је знао да може да се промени. „Моја лабораторија преузела је паметни систем“, каже он.
Док је његов тим радио на овом аспекту уређаја, дошло је до истодобног напретка у сензорима и другим елементима потребним за овај проналазак. Компаније укључујући Декцом и Медтрониц имају рафиниране сензоре који континуирано прате шећер у крви. Иасх Сабхарвал и његов тим компаније Ксерис Пхармацеутицалс развили су начин за стабилизацију глукагона у раствору.
„Вештачки панкреас само са инсулином је као да покушавате возити аутомобил у коме имате акцелератор и нема кочнице“, каже Сабхарвал, главни оперативни директор компаније Ксерис Пхармацеутицалс. „Развили смо формулацију глукагона која може бити стабилна две године, у поређењу са тренутним решењем које је потребно мешати у реалном времену.“
Тестирање уређаја
2004. године, након што је напустио Универзитет у Илиноису због професије на Универзитету у Бостону, Дамиано је почео да тестира свој алгоритам за контролу код свиња дијабетичара. Проверио је колико тачно може да прати ниво шећера у крви и препоручио им праве дозе инзулина или глукагона.
Након неких позитивних резултата, Дамиано је упознао Руссела 2006. године и заједно су добили одобрење ФДА за своје прво људско истраживање. Од тада спроводе клиничка испитивања, укључујући нека која тестирају уређај на одраслима код куће и деци у летњем кампу.
Један од камписта који је прошле године тестирао бионични панкреас држи паметни телефон који покреће алгоритам. (Бионски тим за панкреас) Тим је могао да проучи како уређај функционише и прилагођава се активном начину живота омогућавајући учесницима пробног поступка да „буду сами“ и искусе редовне рутине, храну и вежбе. Док су то радили открили су да је бионични панкреас ефикаснији од система пумпи који се ручно управља.
„Прешли смо од покретања алгоритма на лаптопу са свињама, до трчања на лаптопу са људима до покретања на иПхоне-у, тако да људи могу да га носе са собом“, каже Дамиано.
Кампери који користе бионични панкреас током једног од испитивања, са главним клиничким истраживачем Стевеном Русселом. (ДиаТрибе) Дамиано и Русселл спровешће испитивања са Универзитетом у Масачусетсу, Општу болницу Масачусетса, Универзитетом Станфорд и Универзитетом у Северној Каролини на Цхапел Хиллу до 2017. Студија у 2016. години размотриће утицај употребе бионског панкреаса на пацијенте током године.
„У нашим клиничким испитивањима, догађају се свакакве пропусте, јер је то механичка контрацепција“, каже Дамиано, наводећи истекле временске сензоре, празне касете са инсулином и лошу везу између различитих делова. Аларми како би упозорили корисника када је дошло до неисправности које би ублажило ове проблеме, али тим тражи начине како да их спречи.
Следећи корак: Потпуно интегрисан уређај
Дамиано се труди да има потпуно интегрисан уређај - једну јединицу величине иПхоне 5 са инзулинском пумпом, пумпом глукагона, сензором и пријемником у инфузијском комплету са батеријом - спреман на време за одлазак сина на факултет 2018. године.
„Дијабетес типа 1 тражи јединствену количину људи. Не могу се сјетити ниједне друге болести гдје пацијенту предајемо лијек и кажемо: „Ви одлучите колико требате узети“, каже Русселл. „Имамо прилику да променимо парадигму неге дијабетеса.“
"Људи данас управљају шећером у крви у мраку", каже Дамиано.
Помагање обољелима од дијабетеса типа 1 Дамианов је први приоритет, али надамо се, каже, да ће његов тим имати користи од дијабетеса типа 2 и касније ће побољшати тачност капљица инзулина које се користе у болничким условима.
Када је на располагању потпуно делујући бионични панкреас, пацијенти са дијабетесом типа 1 и родитељи деце са тим стањем неће морати да размишљају о шећеру у крви сваке секунде.
"Ако петогодишњак трчи 100 метара, можда ћете морати да му прилагодите инсулин", каже Ади. "Ако све ово можемо одузети, можемо да вратимо спонтаност."
