不用紮針，自動調節血糖，糖尿病患者一定要看！

審閱者: 楊旭斌(中山大學附屬第三醫院)

人工胰腺或将徹底改變糖尿病的治療方法，而且可能隻需要幾年的時間。

對于全球數百萬糖尿病患者來說，生活充斥着手指針刺、注射以及血糖水準的激增和下降。

對于希望自動調節血糖水準的人而言，人工胰腺可以改變這一切。

一、人工胰腺由 3 個部分組成

“人工胰腺将徹底改變糖尿病的治療方法，”法國蒙彼利埃的蒙彼利埃醫學院内分泌學、糖尿病和代謝學教授雷納德（Eric Renard）博士說。“它可以預防糖尿病并發症，包括失明、腎衰竭、截肢、心髒病甚至死亡。”

上司該裝置的第一次臨床試驗的雷納德說：“因為人們将不再需要不停地針刺進而監測自己的身體狀況，是以生活品質将得到極大的改善。”

他解釋道，人工胰腺旨在幫助 1 型糖尿病患者将血糖水準維持在正常範圍内，這對預防糖尿病并發症至關重要。

費城托馬斯傑婓遜大學人工胰腺中心主任約瑟夫（Jeffrey I. Joseph）博士說，人造器官有 3 個部分，它們必須完美地進行同步工作：這 3 部分是持續監測血液或組織糖水準的傳感器、胰島素輸注泵以及基于血糖測量控制每分鐘胰島素輸送的計算機算法。

傳感器将資訊傳遞給胰島素輸注泵，然後泵配置設定适量的胰島素。

約瑟夫說：“我們正一步一步地向這個目标邁進”，全世界的研究人員單獨或共同對系統的各個元件進行測試。

圖檔來源：站酷海洛

二、胰島素泵友善患者生活

目前發展最好的裝置是胰島素泵，可佩戴于腰帶上或完全植入體内。外置式泵已經被全球成千上萬的糖尿病患者使用，而可植入式泵在歐洲獲批，并在美國進行臨床試驗，兩者都可用于人工胰腺。

雷納德說，可植入式泵的發展向前邁出了一大步，研究顯示，在控制血糖水準和改善生活品質方面，每日多次注射胰島素大有好處。

加州北嶺 Medtronic MiniMed 制造的冰球大小的裝置植入腹部皮下，該裝置将胰島素輸送至身體，“就像真正的胰腺一樣，”他說。

41 歲的加利福尼亞人哈恩（Lori Hahn）患糖尿病已有十多年了，她說這種可植入式泵改變了她的生活。

“在使用可植入式泵前，我的生活就像過山車，血糖和情緒都是如此，”哈恩說，她正在參與一項美國臨床試驗。

“我感到失控，而且不得不花大量的時間來控制血糖水準。有了可植入式泵，我可以忘記自己是糖尿病患者，”哈恩說，她是一名全職妻子，也是 3 名活潑孩子的母親。

這種泵中使用特殊配方制成的胰島素，每 2~3 個月再注滿一次。

全天以小劑量輸送胰島素，類似于胰腺。它也被程式設計為在進餐時間輸送更多胰島素。

在用餐或吃零食之前，按下尋呼機大小的個人泵通訊器上的按鈕，使泵配置設定一定劑量的胰島素。

三、智能系統管理所需胰島素量

其他研究的重點是改善葡萄糖傳感器和外置式胰島素泵之間的資訊傳遞。

據約瑟夫介紹，美國食品藥品監督管理局（FDA）準許了首批智能系統之一，該系統允許兩個系統通過無線連接配接進行資訊傳遞，這是一個重大裡程碑。

他說，這樣的系統在胰島素配量上需要做大量測算工作。

從傳統上來講，患者必須刺破手指并将血液滴置在檢測條上以獲得血糖讀數，來估計他們計劃吃多少克碳水化合物，以及計算他們需要多少胰島素。

該系統存在很大的誤差空間，錯誤的計算可能導緻出現危險的高血糖或低血糖水準。

圖檔來源：站酷海洛

憑借最新獲批的 Paradigm 系統，該系統結合了美國美敦力 MiniMed 胰島素泵和美國 BD 公司（Becton Dickinson）的一款葡萄糖監測儀，患者仍通過刺破手指來測量自身血糖水準，但是傳呼機大小的葡萄糖監測儀将資訊直接傳送到胰島素泵。

然後胰島素泵計算出目前血糖所需的胰島素量。他說，通過泵計算所需的劑量，可以防止有時手動輸入這些資料導緻的錯誤。

約瑟夫說：“由患者決定建議的劑量是否正确，并按下按鈕來輸送推薦劑量。”“它不是人工胰腺，因為它不是完全自動化的。但這在便利性上取得了一大進步，而且有可能在臨床上改善血糖控制。”

四、葡萄糖傳感器測量血糖水準

約瑟夫說，大約有二十多家公司和學術實驗室正在研發葡萄糖傳感器。

有的是血糖傳感器，有的是組織液葡萄糖傳感器；有的由患者置于皮下，有的則長期植入體内。

他說，雖然葡萄糖傳感器在過去幾年有了顯著改進，但它們仍然是制造人工胰腺的限制因素。

美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室醫療技術項目代理項目負責人雷恩（Steve Lane）博士對此表示贊同。

雷恩說：“幾乎可以肯定的是，人工胰腺的生産目标将得以實作。”雷恩所在的部門與 MiniMed 合作研制了人工胰腺的原型。“但是還有一些障礙需要克服，主要的障礙是葡萄糖感應。迄今為止，還沒有人研發出一種十分安全的感應葡萄糖的方法。”

Animas 公司正在開發一種植入式光學葡萄糖傳感器，在動物和初步人體研究中，該裝置使用紅外光學器件精确測量血液中的血糖水準。

“微型傳感器頭被置于血管周圍，光源通過血液聚焦到探測器上，”約瑟夫說。“對特定紅外波長的光的吸收決定了血液中糖的濃度。”

進一步發展的是 MiniMed 的短期和長期植入式葡萄糖傳感器，旨在持續測量組織液或血液中的糖水準。

圖檔來源：站酷海洛

五、首次經臨床試驗的人工胰腺

在法國，雷納德上司了一項人工胰腺的首個臨床試驗，将 MiniMed 的長期葡萄糖傳感器與其植入式胰島素泵相結合的全自動化系統。

在小型外科手術中，植入式傳感器被插入通向心髒的頸部靜脈中。

傳感器通過皮下的電線與植入式胰島素泵連接配接：随着血糖水準的波動，傳感器會向胰島素泵傳遞信号，以訓示泵要輸送的胰島素劑量。

“患者不必做任何事情，”雷納德說。“所有這些都是自動化的。即使進食高碳水化合物，傳感器也會發出适當的信号來使泵輸送更多胰島素。”

雷納德說，使用該裝置至少 6 個月的前 5 名患者的資料顯示，與通過手指針刺獲得的數值相比，傳感器在 95% 的病例中精确測量了葡萄糖水準。

他說，“我們的目标是達到 90% 的準确度，是以這是非常準确的”。

更重要的是，使用連接配接傳感器的胰島素泵的患者，超過 50% 的時間血糖水準維持在正常範圍内，而使用植入式泵通過手指針刺測量值調節胰島素輸送量的患者，隻有約 25% 的時間血糖水準維持在正常範圍。

此外，雷納德說，血糖驟降至危險的低水準（稱為低血糖）的風險——每當胰島素輸送過量時都有可能出現——會降至 5% 以下。

他說，接下來的步驟之一是讓傳感器更耐用，隻需要每兩三年更換一次。

他說，雖然植入式胰島素泵平均使用 8 年才更換，但傳感器在平均 9 個月後就失效了。

然而，雷納德認為這個障礙很容易克服。他說：“我們隻要使用一種不同的材料，使其更加堅固就可以了。”

但約瑟夫說，這可能會帶來巨大挑戰：“多年的研究表明，由于身體的惡劣環境，傳感器往往會在數月内而不是數年内失效。”

雷納德說，計算一天中不同時間胰島素輸送量的數學程式也需要完善。“現在，胰島素泵可以讓糖尿病患者維持半天時間的正常血糖水準，就像一個非糖尿病患者一樣。但這也意味着他無法控制另外半天的血糖水準，這個比例有點太高了。”

但他又說，這個問題很容易解決。“主要問題是要有精确的傳感器，我們如今擁有了。我們應該會有工作時間更長、運作更佳的傳感器，之後，它就可以在臨床上投入使用。”

約瑟夫表示認同。他說：“他們已經證明了葡萄糖傳感器與胰島素泵之間信号傳遞的可行性，胰島素泵可以自動輸送胰島素，這便是人工胰腺。這就很完美了嗎？當然不是。但我們在不斷接近完美。”

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