«¡Ahora soy un cyborg!» — afirma orgullosamente el australiano Liam Zibidi, un joven programador, ingeniero blockchain/Fullstack y escritor, como se describe a sí mismo en las páginas de su . A principios de agosto, finalizó su proyecto de bricolaje para crear un dispositivo portátil que, sin falsa modestia, ha denominado «páncreas artificial». Se trata más bien de una bomba de insulina autogestionada, y nuestro cyborg no buscó caminos fáciles en algunos aspectos de su creación. Más sobre el concepto del dispositivo y las tecnologías de código abierto en las que se basó — a continuación en el artículo.
Las ilustraciones, excepto el diagrama del dispositivo, se tomaron de
Diabetes para Dummies
Liam tiene diabetes tipo 1.
De manera correcta, la palabra «diabetes» se refiere a un grupo de enfermedades caracterizadas por un aumento de la diuresis — la excreción de orina, pero la proporción de pacientes con diabetes mellitus (DM) es mayor, y el término abreviado se ha adoptado de manera no oficial para DM. Ya en la Edad Media, la mayoría de los pacientes con DM presentaban azúcar en la orina. Pasó bastante tiempo hasta el descubrimiento de la hormona insulina (que también se convertiría en la primera proteína completamente secuenciada en la historia) y su papel en la patogénesis de la DM.
La insulina es la hormona más importante que regula el metabolismo de muchas sustancias, pero su principal influencia es sobre el metabolismo de los carbohidratos, incluido el azúcar «principal» — la glucosa. Para el metabolismo de la glucosa en las células, la insulina actúa, en términos simples, como una molécula señalizadora. En la superficie de las células existen moléculas receptoras especiales de insulina. Al «unirse» a ellas, la insulina envía una señal para iniciar una cascada de reacciones bioquímicas: la célula comienza a transportar activamente la glucosa hacia su interior a través de su membrana y a procesarla internamente.
El proceso de producción de insulina se puede comparar con el trabajo de voluntarios que llegan para combatir una inundación. El nivel de insulina depende de la cantidad de glucosa: cuanto más hay, mayor es el aumento del nivel general de insulina en respuesta. Repito: lo que importa es el nivel en los tejidos, no la cantidad de moléculas, que es directamente proporcional a la glucosa, ya que la insulina en sí no se une a la glucosa ni se utiliza en su metabolismo, al igual que los voluntarios no beben el agua que llega, sino que construyen diques de una altura determinada. Y es necesario mantener ese nivel determinado de insulina en la superficie de las células, tal como se mantiene la altura de los diques temporales en las áreas inundadas.
Es evidente que si la insulina empieza a escasear, el metabolismo de la glucosa se ve afectado, ya que no entra en las células, acumulándose en los líquidos biológicos. Este es el patogenésis de la diabetes. Antes había una terminología confusa sobre "diabetes insulina-dependiente/no-dependiente", pero es más correcto clasificarla así: la diabetes tipo 1 es una falta física de insulina (la causa más común es la muerte de las células del páncreas); la diabetes tipo 2 es una disminución de la respuesta del organismo al nivel de su propia insulina (todas las causas no se han esclarecido y son diversas). Tipo 1: hay pocos voluntarios y no alcanzan a construir diques; Tipo 2: los diques son de altura normal, pero o son permeables, o están construidos de manera incorrecta.
El problema del ajuste manual
Ambos tipos, como se entiende, conducen a un aumento del nivel de glucosa fuera de las células — en la sangre, en la orina, lo que tiene un efecto negativo en todo el organismo. Hay que vivir contando y en la jeringa y en el plato, respectivamente. Pero no se puede regular manualmente todo el tiempo lo que antes hacía el propio organismo. Una persona debe dormir, y durante el sueño el nivel de insulina continúa cayendo; la persona puede, debido a circunstancias domésticas, no comer a tiempo — y entonces su azúcar caerá debido al nivel de insulina mantenido artificialmente. En esencia, la vida se convierte en un túnel de límites del nivel de glucosa, con coma en la parte superior e inferior.
En parte, la solución a este problema ha sido la llegada de dispositivos modernos que han reemplazado a las jeringas: las bombas de insulina. Este dispositivo utiliza una aguja subcutánea que se inserta de forma continua para la administración automática de insulina en dosis controladas. Sin embargo, una administración conveniente por sí sola no garantiza una terapia de reemplazo de insulina adecuada sin datos sobre los niveles actuales de glucosa. Este es otro dolor de cabeza para médicos y biotecnólogos: pruebas rápidas y la correcta predicción de la dinámica de los niveles de insulina y glucosa. Desde un punto de vista técnico, esto se ha implementado en sistemas de monitoreo continuo de glucosa — CGM. Estos son diversos dispositivos que leen continuamente la información de un sensor que se ha insertado bajo la piel. Este método es menos traumático y más atractivo para los usuarios en comparación con el clásico , pero el último es más preciso y se recomienda su uso si el nivel de azúcar ha caído considerablemente o cambia rápidamente con el tiempo.
Un eslabón intermedio en este sistema es el ser humano, generalmente el propio paciente. Él regula la administración de insulina de acuerdo a las lecturas del glucómetro y la tendencia esperada: si ha consumido algo dulce o si está a punto de saltarse una comida. Pero, en medio de una electrónica precisa, la humanidad se convierte en el eslabón débil: ¿qué pasa si durante la noche permite una hipoglucemia severa y pierde el conocimiento? O se comporta de manera inadecuada, olvida/salta/no configura correctamente el dispositivo, especialmente si es un niño? Ante tales casos, muchas personas han considerado la creación de sistemas con retroalimentación, para que el dispositivo de administración de insulina se base en la salida de los sensores de glucosa.
Retroalimentación y código abierto
Sin embargo, inmediatamente surge un problema: hay muchos tipos de bombas y glucómetros en el mercado. Además, todos son dispositivos ejecutores, y necesitan un procesador común y software que los controle.
Ya han salido artículos en Habr [, ] sobre la unificación de dos dispositivos en un solo sistema. Además de agregar un tercer caso, hablaré un poco sobre proyectos globales que reúnen a entusiastas que desean construir tales sistemas de forma independiente.
El proyecto OpenAPS (Open Artificial Pancreas System, páncreas artificial de código abierto), fue creado por Dana Lewis de Seattle. A finales de 2014, ella, también enferma de diabetes tipo 1, decidió embarcarse en este experimento. Después de probarlo y describir detalladamente su dispositivo, finalmente lo hizo público. , donde se detalla cómo combinar su glucómetro CGM y la bomba, en diferentes variaciones de distintos fabricantes, con los dispositivos intermedios necesarios, opciones de software en Github, y mucha documentación de una comunidad de usuarios en crecimiento. El aspecto más importante que enfatiza OpenAPS es que "te proporcionaremos instrucciones detalladas, pero tú debes hacerlo todo por tu cuenta". La cuestión es que esta actividad está a un paso de sanciones severas por parte de la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., que regula todos los medicamentos y dispositivos médicos). Y aunque no puede prohibirte modificar dispositivos certificados y combinarlos en sistemas caseros para tu uso personal, cualquier intento de ayudarte a hacerlo o venderlo será fuertemente castigado. La segunda, pero no menos importante, idea de OpenAPS es la seguridad del sistema casero. La documentación en forma de y algoritmos claros y detallados están destinados precisamente a ayudar al paciente, no a hacerle daño.
ventana de la cuenta Nightscout
Otro proyecto, , permite a los usuarios cargar datos de sus dispositivos CGM en la nube en tiempo real a través de smartphones, relojes inteligentes y otros dispositivos, así como ver y procesar los datos obtenidos. El proyecto está enfocado en el uso de los datos de la manera más informativa y conveniente, y también contiene guías detalladas, como por ejemplo, de glucómetros con smartphones de diferentes sistemas operativos y el software y transmisores intermedios necesarios.
La visualización de datos es vital para identificar las fluctuaciones diarias de la glucosa según su estilo de vida y para posible corrección de comportamientos y hábitos alimentarios, para transmitir datos de manera gráfica conveniente en un teléfono inteligente o en un reloj inteligente, para predecir las tendencias de los niveles de glucosa en un futuro cercano, y, además, estos datos pueden ser leídos y procesados por el software OpenAPS. Esto es lo que Liam utiliza en su proyecto. En la captura de pantalla se pueden ver sus datos personales de un servicio en la nube, donde la «horquilla» morada a la derecha son los niveles de glucosa previstos por OpenAPS.
El proyecto de Liam
Se puede leer más sobre el proyecto en la entrada correspondiente de su blog, pero intentaré resumirlo de manera más esquemática y visual.
El hardware incluye los siguientes dispositivos: la bomba de insulina Medtronic, que Liam tenía desde el principio; un CGM (monitoreo continuo de glucosa) FreeStyle Libre con sensor NFC; y un transmisor MiaoMiao que transmite datos desde el sensor NFC subcutáneo al teléfono inteligente a través de Bluetooth; un microordenador Intel Edison, que actúa como procesador para controlar todo el sistema usando OpenAPS; y un Explorer HAT, que es el transmisor para conectar el último al smartphone y a la bomba.
El círculo se cierra.
Todo el hardware le costó a Liam 515 euros, excluyendo la bomba, que ya tenía. Compró todas las cosas en Amazon, incluido el Edison que fue descontinuado. Además, los sensores subcutáneos para el CGM Libre son un consumible costoso — 70 euros por unidad, que dura 14 días.
Software: primero, la distribución de Linux Jubilinux para Edison y luego la instalación de OpenAPS, con la cual el autor del dispositivo, según sus palabras, tuvo dificultades. Después, la configuración de la transmisión de datos desde el CGM al teléfono inteligente y a la nube, para lo cual tuvo que licenciar una versión personalizada de la aplicación xDrip (150 euros) y la configuración de Nightscout — tuvo que 'casarlo' con OpenAPS mediante plugins especiales. También surgieron problemas con el funcionamiento de todo el dispositivo, pero la comunidad de Nightscout ayudó exitosamente a Liam a encontrar los errores.
Por supuesto, puede parecer que el autor ha complicado en exceso el proyecto. El Intel Edison, que ya no se fabrica, fue elegido por Liam como "más eficiente en energía que la Raspberry Pi". El sistema operativo de Apple también añadió dificultades con la licencia de software y gastos comparables a los de un smartphone Android. Sin embargo, su experiencia es útil y contribuirá a una multitud de proyectos similares de dispositivos caseros, que buscan mejorar significativamente la calidad de vida de muchas personas por un costo relativamente bajo. Personas que cada vez se acostumbran más a confiar en sus propias habilidades y competencias.
Liam reflexiona sobre cómo el tipo 1 de diabetes lo volvió dependiente, y el dispositivo que creó es una forma de recuperar el confort psicológico de controlar su propio cuerpo. Además de recuperar un estilo de vida normal, crear un sistema de bomba de insulina con retroalimentación se convirtió en una poderosa experiencia de autoexpresión para él. "Es mejor controlar mi metabolismo con código en JS que acabar en el hospital", escribe.
Fuente: habr.com
