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          MIT團(tuán)隊提出糖尿病監(jiān)測新方案,讓注射胰島素和檢測血糖“合二為一”

          發(fā)布人:深科技 時間:2022-02-14 來源:工程師 發(fā)布文章
          糖尿病是一種常見的血糖代謝疾病,正成為人類的主要死亡原因之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)截至 2014 年數(shù)據(jù),全世界約有 4.22 億人患糖尿病,每年有 150 萬人死于糖尿病。并且,近幾十年,糖尿病的病例數(shù)和患病率都呈穩(wěn)步上升的趨勢。

          對糖尿病患者來說,膳食必須要均衡,特別是對碳水化合物進(jìn)行嚴(yán)格控制,以確保糖的攝入不超標(biāo)。通常,糖尿病患者利用兩種類型的胰島素注射——長效胰島素和短效胰島素,以實(shí)現(xiàn)控制血糖水平。

          長效胰島素的使用,在 24 小時內(nèi)的進(jìn)行血糖水平控制;而短效胰島素,需要一日三餐之前循環(huán)以下步驟:首先采指尖血,然后通過血糖儀檢測血糖數(shù)據(jù),再評估碳水化合物的含量,來計算餐前需要注射胰島素的具體劑量,最后注射適量胰島素。



          雖然對于糖尿病人這是一種常規(guī)的檢測方案,但這種麻煩的過程,可能會造成糖尿病人因繁忙忘記檢測或難以堅持,進(jìn)而對他們的健康造成威脅。近日,麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家提出了一種新方法,該方法以更便捷、容易被接受的方式,讓糖尿病人保持正常的血糖指標(biāo)。

          MIT 機(jī)械工程系助理教授、布萊根婦女醫(yī)院胃腸病學(xué)家喬瓦尼·特拉弗索(Giovanni Traverso)表示,“如果我們能夠通過實(shí)施新的解決方案來克服這些障礙,那么患者將更容易接受這種治療?!?br />
          為達(dá)到上述效果,特拉弗索與其團(tuán)隊為糖尿病患者準(zhǔn)備了兩種方案。第一種方案是將現(xiàn)有的所有檢測血糖和注射胰島素的程序,集成到一臺新的設(shè)備,也就是說在新設(shè)備中,患者可一次性完成這項程序。



          第二種方案是通過在注射胰島素的針頭上集成柔性電子設(shè)備,也就是說檢測血糖和注射胰島素用同一針頭“合二為一”,在新型傳感器檢測血糖后,再用該針頭注射胰島素注射。通過這兩種辦法,使患者檢測步驟減少,更利于堅持治療方案。


          相關(guān)論文以《用于碳水化合物跟蹤、血糖監(jiān)測和胰島素輸送的自動化一體化系統(tǒng)》(An automated all-in-one system for carbohydrate tracking, glucose monitoring, and insulin delivery)為題發(fā)表在 Journal of Controlled Release 上,喬瓦尼·特拉弗索為該論文的通訊作者
          [1]。

          第一種方案:集成所有程序的新型設(shè)備


          采指尖血測血糖和計算胰島素劑量再注射,對糖尿病人來說,每天三餐前要重復(fù)這個過程,確實(shí)繁瑣。

          為此,MIT 團(tuán)隊開發(fā)了相關(guān)的手機(jī)應(yīng)用程序,通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)將計算環(huán)節(jié)“化繁為簡”。也就是說,糖尿病患者在計算碳水化合物的環(huán)節(jié),可通過手機(jī)拍攝食物圖片,相關(guān)手機(jī)程序會以美國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)庫中的營養(yǎng)信息為標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而自動識別并計算出對應(yīng)的食物量以及碳水化合物含量。

          其血糖檢測和胰島素劑量計算的過程是:糖尿病患者在新型設(shè)備進(jìn)行血糖測量后,再通過藍(lán)牙將檢測到的血糖信息輸送到智能手機(jī)應(yīng)用程序,然后應(yīng)用程序根據(jù)會血糖指標(biāo)結(jié)果與拍照識別出的碳水化合物含量結(jié)合,進(jìn)而計算出適量的胰島素注射劑量。


          “我們的設(shè)備通過自動化刺破皮膚、采集血液、計算血糖水平、計算和注射胰島素的程序,使患者不需要單獨(dú)的采血裝置、血糖儀和胰島素注射器。”該團(tuán)隊表示。

          目前,這種新型設(shè)備的部分組件已經(jīng)得到 FDA 許可,但該設(shè)備還沒有進(jìn)入臨床試驗階段。目前,根據(jù)該設(shè)備對豬的測試結(jié)果,可以認(rèn)定該系統(tǒng)能正確地監(jiān)測葡萄糖水平,并且對胰島素劑量準(zhǔn)確評估。

          第二種方案:在注射胰島素的針頭集成葡萄糖傳感器


          第二個方案是在注射胰島素的針頭集成新型葡萄糖傳感器,針頭刺入人體皮膚后,通過該傳感器可對皮膚表面下方的間質(zhì)液中的葡萄糖水平進(jìn)行檢測。

          隨后,相關(guān)的血糖指標(biāo)會匯總到智能手機(jī)應(yīng)用程序,進(jìn)而應(yīng)用程序會根據(jù)相關(guān)信息計算胰島素劑量并通過插入的針頭完成胰島素注射。

          “我們的想法是,如果可以將葡萄糖傳感器直接集成到胰島素輸送針的表面,我們只需為患者使用一根針,這樣可以最大限度地減少疼痛,并使整個過程更易于管理。”該團(tuán)隊表示。

          這項設(shè)備在對豬的相關(guān)測試表明,該系統(tǒng)適用于測量葡萄糖水平,更進(jìn)一步地,注射胰島素后豬的血糖指標(biāo)明顯下降。

          據(jù)該團(tuán)隊預(yù)計,需要進(jìn)一步優(yōu)化和安全性驗證等,才能將這種新型的葡萄糖傳感器在人體進(jìn)行測試。據(jù)悉,該團(tuán)隊已為這兩種新方案申請專利。

          -End-


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