mercoledì 3 gennaio 2018

La sintesi di un lungo viaggio attraverso la scoperta del pancreas artificiale

Il viaggio attraverso la scoperta del pancreas artificiale è giunto al termine, ed è quindi arrivato il momento di riassumere e trarre le conclusioni di tutto questo percorso. Prima di cominciare vorrei però soffermarmi sulla definizione di artificiale, che, detto francamente, fino allo scorso settembre non mi aveva mai incuriosito più di tanto. L’artificiale è un qualcosa che, mediante la tecnologia, cerca di sostituire un oggetto già presente in natura. Proprio a partire da questa definizione abbiamo introdotto il pancreas artificiale andando a tradurre il nome in diverse lingue del mondo. Successivamente abbiamo introdotto una prima mappa concettuale contenete tutti gli aspetti fondamentali che avremmo trattato all’interno dei vari post, e alcuni articoli di giornale utili per cominciare a famigliarizzare con la tematica.
Successivamente siamo entrati più nel dettaglio della tecnologia, analizzando gli elementi costitutivi e facendo un dettagliato confronto sui materiali impiegati e sul mezzo con cui le informazioni vengono trasmesse, siccome abbiamo visto essere una delle caratteristiche più importanti di tutto l’apparato. In seguito abbiamo fatto un confronto tra le forme del pancreas artificiale e quelle della controparte naturale oltre che ad un’analisi molto dettagliata sulle funzionalità e le differenze di funzionamento. Al riguardo abbiamo trovato anche un video molto carino sul Pancreas artificiale fai da te.

Dopo questa prima fase molto tecnica, ci siamo spostati sui modi in cui è possibile raccontare il pancreas artificiale, cercando elementi all’interno della narrativa, della letteratura, della musica (anche se in maniera un po’ forzata), del cinema e persino dei fumetti. Abbiamo scoperto che, oltre alla letteratura tecnica, esistono libri divulgativi che trattano l’argomento e che in alcuni film vi è qualche cenno in parallelo alle tematiche del diabete. Con grande sorpresa siamo riusciti a scoprire che esistono pure fumetti di carattere educativo, soprattutto nei confronti dei bambini, relativi a questa tematica.

In seguito abbiamo eseguito un’analisi statistica e numerica, studiando diversi aspetti, tra cui: le grandezze, le unità di misura, i grafici e le statistiche.
Abbiamo spostato poi l’attenzione sulle specifiche tecniche, le normative e i rischi, facendo particolare utilizzo del libretto illustrativo e di un glossario, senza dimenticare la simbologia, spesso molto eloquente, così come anche i codici (codice stradale). Per concludere questa parte abbiamo dedicato la nostra attenzione alle diverse tecnologie e modelli utilizzati per sviluppare questo prodotto e le varie aziende protagoniste della produzione.

In conclusione abbiamo cercato di ricostruire la storia del pancreas artificiale passando in rassegna i luoghi, i personaggi caratteristici assieme ai brevetti, focalizzandoci sui processi storici che hanno permesso il continuo sviluppo di questa tecnologia, gli utilizzatori, con particolare attenzione al mondo dello sport (Claudio Gotti) e le metafore. Come tappa ultima abbiamo fatto un abbecedario illustrato che comprendesse il maggior numero di riferimenti possibili a post e tematiche trattate. Non sono mancate sorprese, come il vero motivo per cui nacque l'Applewatch.

A monte di tutte queste analisi abbiamo anche cercato di trovare il vero senso di questa tecnologia, analizzandone l'utilità all'interno della società.

Questa esperienza mi ha dato modo di guardare le cose sotto un altro punto di vista, cercando di fare attenzione a dettagli che normalmente non si notano. Il ricordo più bello che mi rimarrà è sicuramente di una sera, alla stazione Porta Nuova di Torino, quando mi è capitato di vedere una pubblicità inerente alla giornata mondiale del diabete e subito mi è venuto l’istinto di scattare una fotografia per pubblicarla sul blog, così come accadde in presenza della conferenza sui biosensori presso il Politecnico di Torino.



sabato 30 dicembre 2017

Perché serve il pancreas artificiale?

Alla fine di tutto questo lunghissimo percorso possiamo definitivamente cercare di capire quale sia l'utilità di questa tecnologia e perché sia stata sviluppata, dopo un breve riassunto sul funzionamento.

Il pancreas artificiale serve per tenere sotto controllo la glicemia dei pazienti diabetici, in cui il ciclo naturale di regolazione non è più funzionante per mancanza di secrezione dell'insulina. Il modo in cui si riesce ad eseguire questo controllo è attraverso 4 componenti fondamentali:
  • CGM, un piccolo misuratore continuo di glicemia.
  • Ricevitore
  • CAD, ovvero un dispositivo dotato di algoritmo di controllo col compito di elaborare i dati per trovare la strategia più idonea al mantenimento di un corretto livello glicemico.
  • Pompa d'insulina.
Il principio di funzionamento è molto semplice: il CGM misura continuamente il livello di glucosio nel sangue mandando i risultati al ricevitore (in talune applicazioni addirittura al CAD, evitando uno step) che si mette a sua volta in comunicazione col device dotato di algoritmo, elaborando i dati e scegliendo la strategia più opportuna. Infine il CAD invia alla pompa di insulina i dati relativi alle operazioni da eseguire.
In tutto questo ciclo il ruolo fondamentale è quello del CAD che deve riuscire a prevedere i comportamenti del paziente in base alle risposte insuliniche che ricordiamo essere fortemente dipendenti dal tempo.

Perché serve il pancreas artificiale?
Per riuscire a controllare i pazienti che non riescono in autonomia, ma soprattutto per evitare enormi problematiche relative a valori elevati di glucosio nel sangue nel lungo termine.
Ecco qui una proiezioni di quelle che saranno le diffusioni di questa tecnologia fino al 2024.

venerdì 22 dicembre 2017

Ricostruiamo la storia del pancreas artificiale mediante i brevetti

Prima di cominciare con la ricostruzione della storia di questa tecnologia è doveroso fare una premessa: il pancreas artificiale nella sua accezione più moderna, cioè formato dalle 4 componenti analizzate e descritte accuratamente in un post precedente, ha subito diversi cambiamenti e innovazioni in ogni sua singola componente. Vedremo ora di capire quali sono state le tappe fondamentali dal suo concepimento fino ad oggi.

Il primo brevetto che è possibile ricondurre al pancreas artificiale risale all'anno 1973 e riguarda l'interazione non spontanea con la concentrazione di glucosio del sangue mediante una apparecchiatura formata da membrane in grado di variare questo parametro sfruttando il fenomeno fisico della pressione osmotica.
Il secondo brevetto è datato 1977 ed è particolarmente interessante per due motivi: in primo luogo perché rappresenta un nuovo approccio nel controllo automatico di rilascio di insulina mediante l'utilizzo di bioreattori, mentre in secondo luogo perché la casa farmaceutica che si aggiudicò questo brevetto fu la "Sanofi", dunque si deduce chiaramente come l'interesse per questa tecnologia stesse crescendo molto rapidamente non solo all'interno dei centri di ricerca.
Nel 1985 per la prima volta si passò ad una concezione di pancreas artificiale mobile, formato da una pompa di insulina a rilascio manuale e misuratore di glicemia a controllo non automatico.

Nel 1992 venne creata una prima bozza del funzionamento odierno sfruttando dei prelievi periodici di sangue per controllare il livello glicemico e agire di conseguenza.

Nel 1998 si assistette ad una grande innovazione nell'ambito delle pompe a rilascio graduale permettendo un notevole sviluppo verso sistemi automatizzati.

Nel 2008 l'università di Akron idealizzò per la prima volta il sistema completo di tutte e 4 le componenti funzionanti contemporaneamente.

Nel 2014 venne realizzato un glucometro a controllo continuo da poter interfacciare con una pompa di insulina mediante connessione wireless. Nel 2007 era stato presentato un primo glucometro portatile.
Arriviamo infine nel 2015 quando Medtronic presenta un primo modello completo e adatto all'utilizzo su scala globale: 640G.







giovedì 7 dicembre 2017

Le metafore del pancreas artificiale

Il pancreas artificiale è un salvavita. Ci sono occasioni in cui è fondamentale agire in maniera tempestiva su una ipoglicemia per evitare situazioni disastrose come ad esempio il coma ipoglicemico. Questa metafora si addice particolarmente ai pazienti più piccini poiché spesso la notte non riescono a svegliarsi in presenza di ipoglicemia e quindi rischiano di andare in coma senza accorgersene o dare segni preventivi. Il pancreas artificiale riesce a svegliare il paziente (oppure qualcuno nelle vicinanze, tramite l'impostazione di opportuni sistemi di controllo) attraverso un allarme sonoro e/o vibratorio (se abbinato ad uno smartwatch ad esempio).

Il pancreas artificiale è un controllore. Spesso i bambini non hanno le competenze per comprendere alcuni dati forniti dal glucometro, pertanto il pancreas artificiale riesce ad agire autonomamente elaborando correttamente tutti i valori.


Riporto qui un esempio a sostegno di questa metafora, trovato su Facebook:

Apple Watch

Uno dei motivi cardini per cui l'azienda di Cupertino, Apple, ha deciso di lanciare sul mercato il suo innovativo smartwatch è proprio per cercare di migliorare le comunicazioni dei livelli glicemici col paziente. 
Il fine è quello di inviare notifiche in caso di situazioni di ipoglicemia o iperglicemia in maniera tale da permettere una tempestiva correzione da parte del paziente.
Maggiori informazioni sono presenti al seguente link.



sabato 2 dicembre 2017

Biosensori al Politecnico di Torino

Nei giorni 19, 20 e 21 ottobre al Politecnico di Torino si è parlato di biosensori, tra cui alcuni CGM.


Abbecedario

A come Apple

B come Biosensori

C come CGM
D come Diabete

E come Edward Damiano (TED talks)



F come Federazione Diabete Giovanile (fumetto)

G come Glicemia

H come HbA1c

I come Insulina
Risultati immagini per insulina molecola

L come Learning Machine

M come Medtronic

N come Nutrizione

O come Occlusive dressing


Risultati immagini per Occlusive dressing

P come "Practical CGM: Improving Patient Outcomes through Continuous Glucose Monitoring" (libro)

Q come Quaternary ammonium compound (sterilizzante)

R come Radiofrequenza 

S come Sport (Claudio Gotti

T come Type1 Strong (Youtuber)

U come Università degli studi di Padova
V come Videoguida

Z come 

Sociologia del pancreas artificiale

Chi sono i potenziali utilizzatori di questa tecnologia? Ovviamente tutte le persone affette da diabete perché l'obiettivo cardine è proprio quello di migliorare radicalmente la loro vita.
Vorrei ora cercare di spiegare il motivo per cui è davvero importante una diffusione a livello mondiale di questa tecnologia tramite alcuni esempi di problematiche che si andrebbero a risolvere.

In primo luogo l'attività sportiva dei soggetti diabetici è fortemente limitata dal livello di glucosio nel sangue. Una ipoglicemia impossibilita la persona a compiere ragionamenti corretti e limita completamente le attività motorie (siccome si induce uno stato di tremore e debolezza generale dovuto sempre alla carenza di glucosio nel sangue). L'utilizzo del pancreas artificiale ha un duplice effetto: in maniera preventiva è possibile impostare un valore glicemico medio più elevato, così da impedire un calo improvviso legato ad un valore di partenza troppo basso, e durante l'esercizio, nel caso in cui qualcosa non dovesse funzionare correttamente, si riceverebbe un segnale di allarme che permetterebbe di agire tempestivamente prima di sentirsi male.
Proprio in questo ambito vorrei citare Claudio Gotti, campione del motorsport che fa utilizzo di questa tecnologia durante le gare automobilistiche per monitorare costantemente la sua glicemia e di conseguenza anche le sue performance. 

Propongo un articolo che tratta di questa tematica in cui le sue parole risultano particolarmente eloquenti:

“Oggi grazie all’impianto di un innovativo sensore per il monitoraggio continuo della glicemia, dotato di avvisi predittivi di ipo e iperglicemia, abbinato all’utilizzo di un microinfusore per insulina che attraverso il telecomando permette la modulazione delle dosi, mi è possibile sfruttare al massimo le mie potenzialità sportive senza dovermi preoccupare troppo. - continua Gotti - Sono pronto per la prossima sfida: nel 2018 vorrei potermi cimentare in un rally nel deserto, l’Intercontinental Rally. Una competizione Off-road tra Spagna, Marocco, Mauritania e Senegal di oltre 3000 km”.


In secondo luogo, come già precedentemente discusso, si andrebbero ad eliminare quasi completamente le problematiche del diabete sul lungo periodo, come l'ostruzione dei vasi sanguigni, problemi di vista, perdita di reattività in relazione agli stimoli esterni ecc.

lunedì 27 novembre 2017

Dalla nascita al paziente: viaggio fra protagonisti e luoghi del pancreas artificiale

La tecnologia del pancreas artificiale venne ideata, ottimizzata e sviluppata nei più grandi centri universitari e clinici del mondo a partire da una decina di anni a questa parte.
Per quanto concerne il suolo europeo, hanno avuto particolare importanza l'università di Cambridge, dove nacque una delle primissime versioni (integrali) del pancreas artificiale, ideata e realizzata dal Dr. Roman Hovorka, e l'università di Padova, dove il contributo del professor Claudio Cobelli si è rivelato estremamente importante nello studio degli algoritmi ottimali per il controllo dei valori misurati.


Sul suolo americano le ricerche del Dr. Rabasa-Lhoret dell'Institut de recherches cliniques de Montréal si sono rivelate parecchio utili nell'ideare un sistema completo e funzionante che tenesse conto di tutte le possibili condizioni di lavoro.


Di questi tempi il pancreas artificiale è ancora in fase di ricerca presso i principali centri universitari e clinici di tutto il mondo, sia da un punto di vista software che da un punto di vista hardware. Tuttavia negli ospedali più avanzati è già possibile usufruire di questa tecnologia in regime sperimentale. In Italia il San Raffaele propone questo tipo di applicazione per i pazienti diabetici che soddisfano determinati requisiti necessari per le varie procedure.



giovedì 23 novembre 2017

Codice stradale e sensori

Gli esperti della società USA di endocrinologia hanno sviluppato un metodo semplificato per l’uso del monitor continuo del glucosio Dexcom G5 Mobile (CGM) in grado di aiutare le persone con diabete a mantenere un migliore controllo dei loro livelli di glucosio, secondo due prospettive pubblicate nel Journal of Endocrine Society. In questo articolo si analizza come questa tecnologia abbia influenzato il codice stradale.
https://i0.wp.com/ilmiodiabete.com/wp-content/uploads/2015/01/dexcom.png?ssl=1

lunedì 20 novembre 2017

Tecnologie e software a confronto

Dopo aver passato in rassegna le principali aziende produttrici vorrei fare un confronto sulle diverse tecnologie software presenti sul mercato. Il motivo è abbastanza semplice: il software rappresenta il mezzo attraverso cui è possibile comprendere questa tecnologia, un semplice grafico è il risultato del lavoro in sincronia di tutte le componenti che ne fanno parte. Senza la presenza di questo software sarebbe assolutamente impossibile parlare o anche solo pensare al funzionamento di questo sistema molto complesso.

Software

Il software è generalmente fruibile sia da smartphone/tablet, che da PC, però preferirei dedicare un confronto al reparto mobile, siccome questa tecnologia è tendenzialmente volta all'utilizzo rapido e in mobilità. Il software in linea generale deve essere estremamente chiaro e fornire un'immediata panoramica dell'andamento glicometabolico così da poter permettere al paziente di effettuare eventuali correzioni, qualora ce ne fosse il bisogno, oppure di monitorare semplicemente il suo livello prima di un allenamento o un esame. Proprio per questo motivo, la prima schermata di ciascuno dei diversi software, presenta sempre un grafico raffigurante l'andamento glicemico. Inoltre, per rendere tutto il più intuitivo possibile, il valore istantaneo della glicemia viene spesso accompagnato con un colore e una freccetta: il colore ci permette di capire se la glicemia è nel corretto range di variabilità oppure no, mentre la freccetta ci dice se il valore glicemico è in salita, in discesa oppure stazionario; per indicare una forte salita o discesa vengono utilizzate più freccette generalmente.
Fra tutte le applicazioni presenti sul mercato è possibile individuare due app che spiccano in intuitività e completezza: Dexcom per quanto riguarda l'intuitività, siccome l'interfaccia grafica è molto pulita e si riesce a trovare qualunque informazione senza alcuna difficoltà, Bigfoot Biomedical per quanto concerne il numero di dati accessibili che risulta maggiore rispetto a tutti gli altri competitori.


mercoledì 15 novembre 2017

Giornata mondiale del diabete

La giornata di martedì 14 novembre 2017 è stata la giornata mondiale del diabete e sono state trattate alcune tematiche inerenti all'utilizzo del pancreas artificiale.

Per maggiori informazioni rimando al link ufficiale.

Alla stazione di Torino Porta Nuova è stata pubblicizzato questo evento. Foto scattata domenica 12 novembre 2017.



In occasione della giornata mondiale del diabete dell'anno 2015 venne introdotta per la prima volta in maniera molto esplicita la tecnologia del pancreas artificiale. L'articolo al seguente link:

sabato 11 novembre 2017

Le aziende produttrici

Come già precedentemente accennato in un post, la tecnologia del pancreas artificiale non è univoca, le aziende produttrici sono molteplici e ognuna offre servizi e feature leggermente differenti. Inoltre, molto spesso si ha la compartecipazione di più aziende specializzate nella produzione di un singolo componente (come ad esempio un misuratore di glicemia oppure una pompa insulinica). In altri casi, invece, l’azienda non è solidamente presente nel mercato della produzione, ma è una startup. 

Nonostante questa apparente frammentazione è possibile definire un insieme abbastanza definito di aziende produttrici.
In primo luogo ricordiamo che l’azienda leader che ha commercializzato il pancreas artificiale nella sua configurazione più completa è Medtronic. In seconda battuta vediamo alcune delle principali collaborazioni:

  • Insulet in compartecipazione con Dexcom. Queste due aziende sono la principale dimostrazione di come sia fondamentale il lavoro di squadra: Insulet è difatti specializzata nella produzione di pompe per insulina, mentre Dexcom nella manifattura di sensori per il controllo glicometabolico. Unendo in maniera opportuna i due prodotti si genera un prodotto di eccelsa qualità.


Sulla base delle statistiche di diffusione e dell’interesse sempre maggiore da parte di aziende e startup in merito a questa tecnologia, è possibile dedurre che essa possa avere enorme successo in futuro e possa continuare a migliorare, garantendo vantaggi smisurati ai malati di diabete.

venerdì 10 novembre 2017

Rischi e precauzioni

La sicurezza è uno degli aspetti più importanti nell’utilizzo di questa tecnologia poiché piccoli errori possono portare a gravissime conseguenze sulla salute del paziente.
Gli errori da evitare nella maniera più assoluta sono essenzialmente 2:
  • Un rilascio di insulina eccessivo con conseguente induzione di uno stato ipoglicemico del paziente. Questa situazione è sicuramente la peggiore siccome comporta dei danni sia nel breve termine, come l’insorgenza di uno stato di coma a causa della scarsa presenza di glucosio nel sangue, che nel lungo termine, come per esempio la morte prematura di alcuni neuroni con conseguenti perdite di memoria e facoltà cognitive in età avanzata.
  • Un rilascio corretto di insulina ma con induzione di picchi glicemici troppo marcati. Questa situazione è altrettanto dannosa nel lungo periodo siccome può provocare il blocco di alcuni vasi sanguini con conseguenze di vario genere, tra cui l’amputazione nei casi più estremi.
In aggiunta alle due problematiche sopra citate, è importante sottolineare la possibile insorgenza di un ulteriore fenomeno: la possibilità di sanguinamenti in fase di installazione delle varie componenti a causa della penetrazione dell’ago all’interno del corpo umano. Per evitare questa situazione è spesso possibile utilizzare particolari cerotti che, oltre a facilitare l’inserimento, impediscono anche l’entrata di acqua nella zona di contatto tra pelle e sensore.



Un video ci spiega nel dettaglio queste problematiche e alcune possibili soluzioni.



Dopo aver analizzato le problematiche più generali, cerchiamo ora di capire quali siano gli errori tecnologici più frequenti.
  • Il primo corrisponde alla fuoriuscita dell'ago di iniezione dalla sede prestabilita. In questo caso, abbastanza raro, tutta la strumentazione risulta inutile perché, non iniettando insulina, non è possibile la regolazione del livello glicemico. Generalmente è il paziente ad accorgersi di un problema simile, anche se la macchina se ne accorge avvertendo l'utente.
  • Il secondo riguarda l'algoritmo di controllo che potrebbe interpretare in maniera errata i dati provenienti dal CGM. Per evitare che ciò accada esistono delle procedure di controllo molto strette che bloccano l'iniezione in caso di guasti o anomalie, segnalando opportunamente il problema sui vari dispositivi.
In generale è possibile regolare la sensibilità dello strumento in base alle proprie esigenze seguendo le istruzioni del libretto di istruzioni.

Infine propongo una immagine rappresentante i rischi scritti direttamente all'interno del manuale di istruzioni.




giovedì 9 novembre 2017

Aggiornamenti importanti per il pancreas artificiale

Un nuovo pancreas artificiale  (AP) può ridurre l’emoglobina A1c (HbA1c) negli adulti con diabete di tipo 1 (T1D), secondo uno studio pubblicato online il 13 ottobre in Diabetes Care.

Per maggiori informazioni visitare il seguente link.

La sintesi di un lungo viaggio attraverso la scoperta del pancreas artificiale

Il viaggio attraverso la scoperta del pancreas artificiale è giunto al termine, ed è quindi arrivato il momento di riassumere e trarre le c...