Искусственная поджелудочная железа: идея и связь с людьми, больными диабетом

От взлома системы до создания программного обеспечения для контроля уровня сахара в крови у детей

Джон Костик — инженер-программист из Нью-Йорка, у четырёхлетнего сына которого диабет 1-го типа. В феврале 2013 года он перешёл от измерения уровня сахара в капиллярной крови десятки раз в день к использованию прибора непрерывного мониторинга глюкозы (НМГ), который выдаёт результаты каждые 5 минут.

Однако на тот момент не существовало коммерческого приложения, позволяющего осуществлять дистанционный мониторинг непрерывного мониторинга глюкозы (НМГ), чтобы родители могли узнать показатели уровня глюкозы в крови своего ребенка удаленно, пока ребенок находится в школе, в гостях у друзей или даже спит ночью в другой комнате.

Итак, Костик взломал систему и создал программное обеспечение, которое передавало данные непрерывного мониторинга уровня глюкозы (НМГ) в интернет, чтобы получать данные об уровне глюкозы у его ребёнка в режиме реального времени. Затем он опубликовал своё изобретение в Твиттере, что привлекло внимание Лейна Десборо, калифорнийского инженера и «папы-диабетика», Росса Нейлора, у которого также диабет 1-го типа, и нескольких других людей к совместной работе над открытым исходным кодом, назвав проект «Nightscout».

Nightscout позволял осуществлять доступ в режиме реального времени (https://www.nightscout.info/) к данным непрерывного мониторинга глюкозы через персональный веб-сайт задолго до того, как коммерческие приложения позволили осуществлять удаленный мониторинг данных непрерывного мониторинга глюкозы.

Это была первая крупная инновация, созданная пациентами для пациентов, которая позволила им кардинально изменить подход к лечению диабета. Сначала они разработали программное обеспечение для удалённого мониторинга с открытым исходным кодом, которое другие могли использовать для создания собственных систем мониторинга, а затем создали устройства для автоматизированной подачи инсулина и приложения для смартфонов.

Искусственная поджелудочная железа: детище диабетиков

Публикация Костика в Twitter не только обеспечила доступ к данным непрерывного мониторинга глюкозы в режиме реального времени, но и привела к рождению цифрового движения по самостоятельному контролю диабета — первой D-Data ExChange в ноябре 2013 года.

Квалифицированные специалисты ( медицинские специалисты, разработчики программного обеспечения, инженеры) объединяются с людьми, страдающими диабетом 1 типа, чтобы найти пути улучшения использования технологий лечения диабета и жизни людей с диабетом 1 типа.

К первому проекту для пациентов, одобренному FDA

Затем Tidepool — автоматизированное приложение для дозирования инсулина для Apple Watch, созданное Десборо, — стало первым проектом, реализуемым пациентами и одобренным FDA в январе 2023 года.

Примерно в то же время Дана Льюис, страдающая диабетом 1-го типа, также увидела твит Костика. Она и её парень, а затем и муж Скотт Лейбранд, пытались решить проблему, из-за которой Льюис не могла регулировать громкость будильника для непрерывного мониторинга уровня глюкозы (НМГ), что подвергало её риску гипогликемии ночью. Льюис использовала открытый исходный код Костика для создания самодельной автоматизированной системы подачи инсулина.

В 2014 году Дана и Скотт познакомились с Беном Уэстом, инженером-программистом, который смог запрограммировать инсулиновую помпу на автоматическую работу. После трёх месяцев совместной работы им удалось успешно подключить все компоненты (данные непрерывного мониторинга глюкозы, инсулиновую помпу) и создать замкнутую систему искусственной поджелудочной железы.

Они отправили данные непрерывного мониторинга уровня глюкозы и инсулиновой помпы на Raspberry Pi — небольшой и доступный компьютер — в систему, которая автоматически заставляет инсулиновую помпу приостанавливать подачу инсулина примерно на 30 минут, когда уровень сахара в крови пациента падает до определенного низкого порога, с целью снижения гипогликемии.

Исходный код опубликован в рамках проекта Open Artificial Pancreas System (OpenAPS). Цель проекта — сделать технологию, лежащую в основе системы искусственной поджелудочной железы, широко доступной для повышения безопасности людей с диабетом 1 типа.

Со временем усовершенствованные алгоритмы позволят автоматически прекращать подачу инсулина, когда уровень сахара в крови, отслеживаемый по данным непрерывного мониторинга глюкозы, снижается, или автоматически вводить серию микроболюсов инсулина, аналогично тому, как сегодня работают некоторые коммерческие автоматизированные системы подачи инсулина.

OpenAPS — это технологический прорыв, обеспечивающий быструю настройку, интеграцию и корректировку, не требующий многолетних тщательных испытаний и одобрения FDA. В 2015 году инженер-программист Нейт Рэкилефт (страдающий диабетом 1-го типа) и специалист по информатике Пит Швамб (чей сын Райли тоже страдает диабетом) использовали код OpenAPS для создания ещё одной автоматизированной системы подачи инсулина, позволив приложению для iPhone стать интерфейсом для автоматизированной инсулиновой помпы Loop.

Рэкилефт использовал код на Python для автоматизации подачи инсулина. Швамб создал Bluetooth-мост для радиоустройства CareLink, разработанного Medtronic Diabetes. Он назвал новое устройство RileyLink в честь своей дочери. RileyLink передаёт радиочастотные сигналы на помпу (первоначально Medtronic MiniMed) и обратно, преобразуя их в низкоэнергетический Bluetooth-сигнал для связи с приложением на iPhone, которое автоматизирует алгоритмы подачи инсулина.

Система Loop была выпущена в сообщество разработчиков ПО с открытым исходным кодом в октябре 2016 года и совместима с любой инсулиновой помпой. Loop может прогнозировать изменения уровня глюкозы и автоматизировать подачу инсулина на основе результатов непрерывного мониторинга глюкозы (НМГ) и информации пользователя о потреблении углеводов.

В результате диабетики теперь могут создать собственное приложение для автоматизации подачи инсулина, используя предпочитаемую ими технологию помпы. Loop также позволяет более точно настраивать параметры инсулина в алгоритме, включая персонализированные целевые уровни глюкозы и пороговые значения уровня глюкозы в крови, при которых подача инсулина автоматически прекращается.

Используя Nightscout и Loop одновременно, можно отслеживать не только данные непрерывного мониторинга уровня глюкозы (НМГ), но и данные инсулиновой помпы, что позволяет отслеживать дозы инсулина и реакцию на них в режиме реального времени, что упрощает визуализацию и понимание данных пациентам с диабетом и лицам, осуществляющим уход за ними. Это также облегчает врачам доступ к данным о диабете своих пациентов в режиме реального времени.

В ноябре 2016 года на Facebook была создана группа «Looped», призванная объединить людей, заинтересованных в использовании Loop, включая людей с диабетом, родителей детей с диабетом, а также врачей, преподавателей диабета и других лиц, заинтересованных в том, чтобы больше узнать о работе самодельных систем.

Сейчас в группе более 32 100 участников. В сентябре 2018 года была создана ещё одна онлайн-группа — Loop and Learn — для оказания общественной поддержки пользователям самодельных систем введения инсулина.

Это движение также заложило основу для совместимых устройств, позволяя человеку выбирать оптимальную систему непрерывного мониторинга глюкозы или помпу для своего состояния, а также обеспечить взаимодействие обоих устройств, даже если компании-производители не обеспечивают такую интеграцию, поскольку FDA не разрешало Dexcom G6 в качестве первой полностью совместимой системы непрерывного мониторинга глюкозы до марта 2018 года.

История выше демонстрирует, какую силу может достичь небольшая группа людей с хроническими заболеваниями, объединившись и поделившись своими знаниями. Открытие исходного кода делает его более доступным для более широкого сообщества диабетиков, позволяя людям использовать автоматизированные системы подачи инсулина задолго до появления коммерческих устройств.

Источник: https://khoahocdoisong.vn/tuy-nhan-tao-san-pham-tri-tue-ket-noi-tu-nhung-nguoi-benh-dai-thao-duong-post234700.html