Изкуствен панкреас 2.0: Какво все още не могат да правят автоматичните системи за доставяне на инсулин - и как да го поправим

„Diabetes Technology & Therapeutics“ публикува преглед на международна група инженери и клиницисти относно пропуските, които пречат на автоматизираните системи за доставяне на инсулин (AID) да се превърнат в наистина „напълно затворен цикъл“. Авторите честно заявяват, че настоящите устройства намаляват HbA1c, подобряват качеството на живот и управляват захарта по-безопасно - но те работят най-добре през нощта, а през деня изискват от потребителя да декларира хранения и физическа активност, за да избегне хипер- и хипогликемия. Освен това много системи все още не са проектирани за бременни жени и възрастни хора. Прегледът показва резултатите от нови алгоритми, които разпознават храната и упражненията автоматично, както и ранни данни за използването на AID в „сложни“ групи. Ключов извод: следващият кръг на еволюцията е изкуственият интелект и адаптивният контрол, включително за мултихормонални конфигурации (инсулин ± глюкагон).

Предистория на изследването

Автоматизираните системи за доставяне на инсулин (AID) са комбинация от непрекъснат глюкозен монитор (CGM), инсулинова помпа и контролен алгоритъм, който регулира доставянето на инсулин в реално време. През последните години „хибридните“ схеми значително намалиха HbA1c, увеличиха времето в диапазона и намалиха нощната хипогликемия при хора с диабет тип 1. Но „пълният автопилот“ все още не е наличен: през деня, когато глюкозата е постоянно повлияна от храна, стрес и движение, повечето системи все още изискват ръчно въвеждане на въглехидрати и предупреждение за активност - в противен случай алгоритъмът не може да компенсира бързите скокове на захарта.

Клиничната практика показва и други пропуски. Алгоритмите работят най-добре по време на сън, когато метаболизмът е по-стабилен, но постпрандиалните пикове, физическото натоварване и забавянето на болуса остават ахилесовата пета. Някои системи все още не са проектирани за бременни жени (различни гликемични цели, висока цена на грешките) и възрастни хора (полиморбидност, повишен риск от хипогликемия), където са необходими адаптирани режими на безопасност и интерфейси, които намаляват когнитивното натоварване.

Технически, следващата граница е намаляването на „човешкия фактор“. За тази цел се разработват алгоритми за автоматично разпознаване на приема на храна и физическата активност въз основа на CGM модели и носими сензори; мултихормонални вериги (инсулин ± глюкагон) се тестват като „застраховка“ срещу хипогликемия; внедряват се адаптивни/AI модели, които се адаптират към индивидуалните ритми на потребителя и контекста на деня. Успоредно с това индустрията се нуждае от стандарти за оперативна съвместимост и киберсигурност, така че системите да се актуализират „по въздуха“ и данните да се обменят сигурно между устройствата и клиниките.

И накрая, важен е не само контролът на захарта, но и удобството в живота: по-малко тревожност и ръчни действия, стабилен сън, достъпност на технологиите за хора с различни нива на дигитални умения и доходи. Следователно, „изкуственият панкреас 2.0“ не е просто „по-бърз“ алгоритъм, а екосистема, която работи еднакво надеждно денем и нощем, изисква минимум интервенции и обхваща широки групи пациенти.

Защо това е важно?

Автоматизираните схеми са един от основните пробиви в диабетологията през последните десетилетия и техният принос е официално отразен в съвременните стандарти за управление на диабета. Но „пълната автономност“ все още е недостижима: потребителят все още въвежда въглехидратите „ръчно“ и при активен начин на живот алгоритмите често закъсняват. Прегледът систематизира накъде да се насочат, така че помощните устройства да станат по-достъпни и по-умни - и за тези, които са бременни, над 65 години, спортуват или просто не могат да броят въглехидратите на всеки няколко часа.

Какво може да направи AID сега - и къде напредъкът спира

Днешните хибридни „панкреаси“ са чудесни за поддържане на времето в диапазона (TIR) и намаляване на времето под диапазона (TBR), особено по време на сън. Но по време на дневните „предизвикателства“ – храна, стрес, тренировки – се появяват слаби места:

• Необходими са съобщения за храна/упражнения. Без тях, кръвната верига няма време да „улови“ постпрандиалния пик или да предотврати хипогликемия след активност.
• Ограничена „цивилна“ пригодност. Редица системи не са предназначени за бременни жени и възрастни хора, където целите и рисковете са различни.
• Дневна нестабилност. Устройствата са най-ефективни през нощта; нивата на глюкозата варират повече през деня.
• „Човешки фактор“ - Броенето на въглехидрати и ръчните стъпки са досадни, което затруднява придържането - това се подчертава от клиничните прегледи и практиката.

Какво предлагат авторите на ревюто

Изследователите посочват области, в които през последните години са се появили окуражаващи резултати - и където са необходими усилия:

• Автоматично разпознаване на храна и активност. Алгоритми, които могат, без потребителска намеса, да оценят факта и мащаба на приема на храна/физическо натоварване и съответно да дозират инсулин.
• Мултихормонални вериги. Добавянето на глюкагон като „предпазен педал“ срещу хипогликемия е отделен клон на развитие.
• Нови целеви групи. Проучвания при възрастни хора и по време на бременност с адаптиране на целите и защитните бариери.
• Изкуствен интелект и адаптивен контрол: Персонализирани модели, които „учат“ от ежедневните данни, премахват част от ръчната работа и опростяват достъпа до технологиите.

Къде да търсите разработчици и регулатори

За да се осигури „пълен цикъл“ на AID за всички, освен алгоритмите, ще трябва да решим и „системни“ проблеми:

• Оперативна съвместимост и възможност за актуализация. Стандарти за обмен на данни и сигурни дистанционни актуализации на софтуера.
• Показатели за ползите от „реалния живот“. В допълнение към HbA1c - TIR/TBR, натоварване на тревогите, нощен сън, когнитивно натоварване на потребителя.
• Достъп и справедливост: Опростете интерфейса и направете системите по-евтини, така че AID да бъдат достъпни за тези, които не ги използват днес.
• Киберсигурност и поверителност. Особено в контекста на все по-интелигентните и мрежови устройства.

Какво означава това за хората с диабет - сега

Дори без да са „напълно автономни“, съвременните AID вече осигуряват предимства по отношение на захарта и безопасността – това се потвърждава от рандомизирани и наблюдателни проучвания. Ако използвате контур днес, основният „лайфхак“ е високата ангажираност (навременни съобщения за храна/натоварвания, зареждане/свързаност на сензорите, правилно определяне на цели). А за тези, които тепърва обмислят AID, прегледът дава ясен вектор: в следващите поколения устройствата ще изискват по-малко ръчни действия и ще се справят по-добре с деня, а не само с нощта.

Къде са границите и какво следва?

Това е преглед - той не замества клиничните изпитвания, но задава дневния ред: интелектуализация на контурите и разширяване на показанията. Домашните изпитвания на системи, които независимо дозират около храната и натоварването, вече са в ход; паралелно се разработват мултихормонални решения. Следващата стъпка са многоцентрови проучвания при възрастни хора, бременни жени, хора с „непредсказуем“ график, както и работа по достъпността и внедряването.

Кратък шпаргалка: какво пречи на „пълния цикъл“ и какво ще го доближи

Това пречи на:

• необходимостта от ръчно въвеждане на въглехидрати и декларации за активност;
• намалена стабилност през деня (храна, спорт, стрес);
• липса на режими за бременност и възрастни хора в някои системи.

Приблизително:

• автоматично разпознаване на храна/товар и адаптивни алгоритми;
• мултихормонални вериги (инсулин ± глюкагон);
• унифицирани стандарти за данни, сигурност, достъпност.

Заключение

В прегледа ясно е формулирана целта на „версия 2.0“ за изкуствения панкреас: да се сведе до минимум ролята на потребителя, да се накарат веригите да работят еднакво надеждно денем и нощем и да се отвори достъп за тези, които в момента са изоставени – включително бременни жени и възрастни хора. Пътят към това е чрез алгоритми на изкуствен интелект, адаптивен контрол и мултихормонални схеми – и вече има първоначални резултати, че това е реално. Сега е ред на клиничните изпитвания и инженерите да превърнат тези идеи в надеждни устройства „за всеки и всеки ден“.

Източник на изследването: Jacobs PG et al. Пропуски в изследванията, предизвикателства и възможности в автоматизираните системи за доставяне на инсулин. Diabetes Technology & Therapeutics 27(S3):S60-S71. https://doi.org/10.1089/dia.2025.0129