"¡Soy un cyborg ahora!" - El australiano Liam Zibidi, un joven programador, ingeniero blockchain/Fullstack y escritor, declara con orgullo, mientras se presenta en las páginas de su . A principios de agosto, completó su proyecto de bricolaje para crear un dispositivo portátil, al que descaradamente denominó “páncreas artificial”. Más bien, estamos hablando de una bomba de insulina autorregulada, y nuestro cyborg no tomó el camino más fácil en algunos aspectos de su creación. Lea más sobre el concepto del dispositivo y las tecnologías de código abierto en las que se basó más adelante en el artículo.
Las ilustraciones, a excepción del diagrama del dispositivo, están tomadas de
Diabetes para tontos
Liam tiene diabetes tipo 1.
Si es correcto, entonces la palabra "diabetes" significa un grupo de enfermedades con aumento de la diuresis (diuresis), pero la proporción de pacientes con diabetes mellitus (DM) es mayor y el nombre corto se ha arraigado secretamente para DM. En la Edad Media, la mayoría de los pacientes con diabetes notaban la presencia de azúcar en la orina. Pasó bastante tiempo hasta que se descubrió la hormona insulina (que también se convertiría en la primera proteína completamente secuenciada de la historia) y su papel en la patogénesis de la diabetes.
La insulina es la hormona más importante que regula el metabolismo de muchas sustancias, pero su principal efecto está en el metabolismo de los carbohidratos, incluido el azúcar "principal": la glucosa. Para el metabolismo de la glucosa en las células, la insulina es, en términos generales, una molécula de señalización. Hay moléculas especiales de receptores de insulina en la superficie de las células. "Sentada" sobre ellos, la insulina da una señal para iniciar una cascada de reacciones bioquímicas: la célula comienza a transportar activamente glucosa hacia adentro a través de su membrana y a procesarla internamente.
El proceso de producción de insulina se puede comparar con el trabajo de los voluntarios humanos que vinieron a luchar contra una inundación. El nivel de insulina depende de la cantidad de glucosa: cuanto más hay, más aumenta el nivel general de insulina en respuesta. Repito: lo importante es el nivel en los tejidos, y no el número de moléculas, que es directamente proporcional a la glucosa, porque la insulina en sí no se une a la glucosa y no se gasta en su metabolismo, así como los voluntarios no beben agua entrante, pero construir presas de cierta altura. Y es necesario mantener este cierto nivel de insulina en la superficie de las células, así como la altura de los diques temporales en las zonas inundadas.
Está claro que si no hay suficiente insulina, el metabolismo de la glucosa se altera, no pasa a las células y se acumula en los fluidos biológicos. Ésta es la patogénesis de la diabetes. Anteriormente existía una terminología confusa “diabetes insulinodependiente/independiente”, pero es más correcto clasificarla de la siguiente manera: diabetes tipo 1 es una falta física de insulina (la razón de esto suele ser la muerte de las células pancreáticas); La diabetes tipo 2 es una disminución en la respuesta del cuerpo al nivel de su propia insulina (todas las razones no se comprenden completamente y son variadas). 1er tipo: hay pocos voluntarios y no tienen tiempo para construir represas; Tipo 2: presas de altura normal, pero llenas de agujeros o construidas de forma transversal.
Problema de ajuste manual
Ambos tipos, como queda claro, provocan niveles elevados de glucosa fuera de las células, en la sangre y la orina, lo que tiene un efecto negativo en todo el cuerpo. Tenemos que vivir contando. и en jeringa y placa, respectivamente. Pero no siempre se puede regular manualmente lo que hacía el cuerpo. Una persona debe dormir y, mientras duerme, los niveles de insulina siguen bajando; una persona puede, debido a las circunstancias cotidianas, no comer a tiempo, y entonces su nivel de azúcar disminuirá bajo la influencia de un nivel de insulina mantenido artificialmente. En esencia, la vida se encuentra en un túnel de límites en el nivel de glucosa, más allá del cual hay coma.
Parte de la solución a este problema fueron los dispositivos modernos que reemplazaron a las jeringas: las bombas de insulina. Este es un dispositivo que utiliza una aguja hipodérmica insertada continuamente para dosificar automáticamente la insulina. Pero la entrega conveniente por sí sola no garantiza una terapia de reemplazo de insulina correcta sin datos sobre el nivel actual de glucosa. Este es otro dolor de cabeza para médicos y biotecnólogos: pruebas rápidas y predicción correcta de la dinámica de los niveles de insulina y glucosa. Técnicamente, esto comenzó a implementarse en forma de monitoreo continuo de glucosa: sistemas CGM. Se trata de una variedad de dispositivos que leen continuamente datos de un sensor insertado constantemente debajo de la piel. Este método es menos traumático y más atractivo para los usuarios que el clásico. , pero este último es más preciso y se recomienda su uso si el nivel de azúcar todavía está muy "bajado" o de alguna manera cambia rápidamente con el tiempo.
El eslabón intermedio de este sistema es una persona, normalmente el propio paciente. Ajusta el suministro de insulina en función de las lecturas del glucómetro y de la tendencia esperada: si ha comido dulces o se está preparando para saltarse el almuerzo. Pero en el contexto de la electrónica de precisión, una persona se convierte en un eslabón débil: ¿qué pasa si durante el sueño sufre una hipoglucemia grave y pierde el conocimiento? ¿O se comportará de alguna otra manera inapropiada, olvidará/extrañará/configurará incorrectamente el dispositivo, especialmente si aún es un niño? En tales casos, muchas personas han pensado en crear sistemas de retroalimentación, de modo que el dispositivo de entrada de insulina esté orientado hacia la salida de los sensores de glucosa.
Comentarios y código abierto
Sin embargo, inmediatamente surge un problema: hay muchas bombas y glucómetros en el mercado. Además, todos estos son dispositivos ejecutivos y necesitan un procesador y un software común que los controle.
Ya se han publicado artículos sobre Habré [, ] sobre el tema de combinar dos dispositivos en un solo sistema. Además de agregar un tercer caso, les contaré un poco sobre proyectos globales que combinan los esfuerzos de entusiastas que quieren montar sistemas similares por su cuenta.
El proyecto OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) fue fundado por Dana Lewis de Seattle. A finales de 2014, ella, también diabética tipo 1, decidió emprender un experimento similar. Después de probar y describir su dispositivo en detalle, finalmente descubrió , que describe en detalle cómo combinar su propio medidor y bomba CGM, en varias variaciones de diferentes fabricantes, con los dispositivos intermedios necesarios, opciones de software en Github, con mucha documentación de una creciente comunidad de usuarios. El aspecto más importante que destaca OpenAPS es “te ayudaremos con instrucciones detalladas, pero debes hacerlo todo tú mismo”. El hecho es que tales actividades están a un paso de recibir sanciones graves por parte de la FDA (la Administración Estadounidense de Alimentos y Medicamentos, cuya jurisdicción incluye todos los medicamentos y productos médicos). Y si ella no puede prohibirle romper dispositivos certificados y combinarlos en sistemas caseros para usarlos usted mismo, entonces cualquier intento de ayudarlo a fabricarlos o venderlos será severamente castigado. La segunda idea, pero no menos importante, de OpenAPS es la seguridad de un sistema casero. Documentación en el formulario. y los algoritmos claros y detallados están dirigidos específicamente a ayudar al paciente y no a hacerse daño a sí mismo.
Ventana de cuenta Nightscout
Otro proyecto , permite a los usuarios cargar datos desde sus dispositivos CGM al almacenamiento en la nube en tiempo real a través de un teléfono inteligente, reloj inteligente y otros dispositivos, así como ver y procesar los datos recibidos. El proyecto tiene como objetivo hacer el uso más informativo y conveniente de los datos, y también contiene guías detalladas, por ejemplo, glucómetros con teléfonos inteligentes con uno u otro sistema operativo y el software necesario y transmisores intermedios.
La visualización de datos es importante para determinar las fluctuaciones diarias de la glucosa en su estilo de vida y la posible corrección del comportamiento y la ingesta de alimentos, para transmitir datos en una forma gráfica conveniente a un teléfono inteligente o reloj inteligente, para predecir tendencias en los niveles de glucosa en un futuro próximo y en Además, estos datos pueden ser leídos y procesados por el software OpenAPS. Esto es exactamente lo que usa Liam en su proyecto. En los artículos de KDPV: sus datos personales del servicio en la nube, donde la "bifurcación" violeta a la derecha son los niveles de glucosa previstos por OpenAPS.
El proyecto de Liam.
Puedes leer sobre el proyecto en detalle en la entrada correspondiente en su blog, intentaré volver a contarlo de manera más esquemática y clara.
The Hard incluye los siguientes dispositivos: la bomba de insulina Medtronic que Liam tenía originalmente; CGM (glucómetro) FreeStyle Libre con sensor NFC; conectado a él está el transmisor MiaoMiao, que transmite datos desde el sensor NFC de la piel al teléfono inteligente a través de Bluetooth; Microcomputadora Intel Edison como procesador para controlar todo el sistema mediante Open APS; Explorer HAT es un transmisor de radio para conectar este último con un teléfono inteligente y una bomba.
El círculo está cerrado.
Todo el hardware le costó a Liam 515 €, sin incluir la bomba que tenía anteriormente. Encargó todas sus cosas a Amazon, incluido el Edison descontinuado. Además, los sensores subcutáneos para CGM Libre son un consumible caro: 70 euros por pieza y dura 14 días.
Software: en primer lugar, la distribución Jubilinux Linux para Edison y luego la instalación de OpenAPS, lo que, según él, sufrió el autor del dispositivo. Lo siguiente fue configurar la transferencia de datos desde CGM a un teléfono inteligente y a la nube, para lo cual tuvo que obtener la licencia de una versión personal de la aplicación xDrip (150 euros) y configurar Nightscout; tuvo que "casarse" con OpenAPS a través de complementos especiales. . También hubo problemas con el funcionamiento de todo el dispositivo, pero la comunidad Nightscout ayudó exitosamente a Liam a encontrar errores.
Por supuesto, puede parecer que el autor ha complicado demasiado el proyecto. Liam eligió el Intel Edison, descontinuado hace mucho tiempo, como "más eficiente energéticamente que el Raspberry Pi". El sistema operativo Apple también añadió dificultades con la licencia de software y costes comparables a los de un teléfono inteligente Android. Sin embargo, su experiencia es útil y se sumará a muchos proyectos similares de dispositivos caseros, que están diseñados para mejorar significativamente la calidad de vida de muchas personas por relativamente poco dinero. Personas cada vez más acostumbradas a confiar en sus propias fortalezas y habilidades.
Liam sostiene que la diabetes tipo 1 le ha quitado la libertad y que el dispositivo que creó es una forma de recuperar la comodidad psicológica del control sobre su propio cuerpo. Y además de recuperar su estilo de vida normal, crear un sistema de bomba de insulina de circuito cerrado fue para él una poderosa experiencia de autoexpresión. "Es mejor mantener el metabolismo bajo control con el código JS que terminar en el hospital", escribe.
Fuente: habr.com