美國的研究團隊設計了一種互動式人工胰臟系統,利用數位雙胞胎技術來控制 1 型糖尿病,並在早期試驗中顯示出可喜的結果。
這項名為 Adaptive Biobehavioral Control (ABC) 的新技術由維吉尼亞大學的科學家開發,顯著改善了血糖控制,能更好地適應用戶不斷變化的生理需求。
維吉尼亞大學糖尿病技術中心的主任及研究的主要作者 Boris Kovatchev 博士表示,這項技術每兩週便會優化人工胰臟中的自動胰島素輸送系統。此外,該系統還提供數位雙胞胎模擬,使用者可以安全地嘗試不同的血糖管理策略,然後再將變更應用於現實生活中。
Kovatchev 指出,「人工胰臟系統需要使用者進行調整,以適應個人不斷變化的胰島素需求。」
數位雙胞胎技術最早在 1960 年代的 NASA 阿波羅任務中使用,這些虛擬模型能夠複製現實世界的系統或過程,模擬其特徵、行為和性能。儘管這項技術已存在數十年,但這是首次將其與每位用戶的個性化雲端模型相連,為糖尿病患者提供了一種安全的方式來測試和理解不同調整如何影響他們的人工胰臟。
研究團隊進行的一項為期六個月的臨床研究發現,使用 ABC 技術的參與者在安全血糖範圍內的時間從 72% 提升至 77%,並將平均血糖 (A1c) 從 6.8% 降至 6.6%。
Kovatchev 表示,雖然自動胰島素輸送系統如人工胰臟已幫助使用者管理 1 型糖尿病,但這項新技術旨在解決兩個主要挑戰。第一個挑戰是改善白天的血糖控制,因為進食和運動等活動會導致頻繁的波動。第二個挑戰是克服大多數使用者在早期進展後所遇到的穩定期,通常穩定在 70% 至 75% 的時間範圍內,研究人員認為這一趨勢是由於適應系統功能的困難所致。
研究團隊指出,ABC 技術通過兩個主要策略來解決這些挑戰,包括使用數位雙胞胎,這些計算機模擬能夠複製每位用戶的代謝系統。該系統除了能根據用戶的生理和行為變化調整人工胰臟外,還提供一個互動模擬工具,讓用戶可以安全地測試不同的設置,例如調整夜間胰島素輸送率,然後再將其應用於實際設備。
Kovatchev 進一步強調,「人機協同適應對於像 1 型糖尿病這樣的情況至關重要,因為治療決策既由人工胰臟算法做出,也由使用者進行。」他在新聞稿中表示,「數位雙胞胎技術在促進這種協同適應方面非常有幫助。」
該研究已發表在同行評審的期刊 npj Digital Medicine 中。
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