Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0186

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0186
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Название доклада
Исследование и разработка портативного автоматического аппарата для длительной персональной инсулинотерапии пациентов
Докладчик
Гринвальд Виктор Матвеевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью данной работы является разработка научно-технических основ создания отечественной инновационной медицинской техники для неинвазивного мониторинга концентрации глюкозы в крови и адаптивной инсулинотерапии пациентов с сахарным диабетом.
Цель настоящего этапа работ − выбор и обоснование направления исследований.

Задачи прикладных научных исследований и экспериментальных работ:
1) Теоретические и экспериментальные исследования повышения точности неинвазивного метода контроля концентрации глюкозы
в крови.
2) Создание математической модели регуляции глюкозы в крови человека.
3) Компьютерное моделирование и апробация модели регуляции глюкозы в крови с использованием клинических данных.
4) Разработка концепции построения экспериментального образца портативного автоматического аппарата для длительной персональной инсулинотерапии (далее - аппарат) больных с сахарным диабетом в составе: портативного неинвазивного глюкометра, инсулинового насоса и интерфейса пользователя.
5) Создание алгоритма краткосрочного прогнозирования концентрации глюкозы в крови с учетом информации о факторах, влияющих на динамику концентрации глюкозы.
6) Разработка, изготовление и проведение стендовых испытаний и медико-биологических исследований экспериментального образца аппарата.
7) Разработка медико-технических требований на аппарат.


Актуальность и новизна исследования
Сахарный диабет (СД) является важнейшей медико-социальной проблемой во всем мире.
По данным Международной диабетической федерации (IDF) в 2012 г. в мире насчитывалось 371 млн. людей с сахарным диабетом,
а к 2030 г. эксперты ожидают увеличение количества больных до 552 млн. человек. В России, по данным Государственного регистра,
на 01.01.2013 г. зарегистрировано 3 млн. 782 тыс. больных СД, из них 325 тыс. — пациенты с СД 1 типа и 3 млн. 457 тыс. — пациенты с СД 2 типа.
Для жизнеобеспечения больных с СД 1 типа используется инсулин.
Для подкожного введения больному инсулина применяются инсулиновые шприцы, шприц-ручки с раствором, а для контроля концентрации глюкозы - инвазивные глюкометры. Но наиболее предпочтительным является введение инсулина с помощью инсулинового насоса с измерением концентрации глюкозы в крови посредством неинвазивного глюкометра.
Однако, использование инсулинового насоса требует подбора индивидуального режима его функционирования в зависимости от уровня гликемии. Поэтому наиболее перспективным направлением современной инсулинотерапии является создание адаптивной информационно управляющей системы, позволяющей осуществлять автоматическое управление инсулиновым насосом по результатам постоянного мониторинга концентрации глюкозы в крови и кратковременного прогноза развития гликемии в зависимости от индивидуальных особенностей организма больного СД.
Разработкой устройств, имитирующих в автоматическом режиме физиологическую секрецию инсулина в зависимости от концентрации глюкозы, занимаются в мире уже более 20 лет. Однако, отсутствие сегодня коммерческих образцов «искусственной поджелудочной железы» свидетельствует о сложности создания таких устройств.
Описание исследования

    В ходе выполнения ПНИЭР должен быть выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках работы, проведены патентные исследования, а также теоретические исследования неинвазивных методов контроля уровня гликемии, целью которых является повышение точности измерения концентрации глюкозы в крови. Предположительно в основу создания неинвазивного глюкометра будет заложен оптический метод контроля содержания глюкозы в биологических жидкостях организма.     

    Основываясь на клинической информации,  полученной с использованием открытых источников, научно-технической литературе и публикациях в открытой печати должен быть проведен анализ данных мониторинга динамики концентрации глюкозы в крови пациентов в клинических условиях в зависимости от объема и состава принимаемой пищи и вводимого инсулина и других клинически значимых действий. В результате теоретических исследований будут разработаны математическая модель и алгоритм краткосрочного прогнозирования изменения концентрации глюкозы в крови, проведено компьютерное моделирование и предложена концепция построения интерфейса пользователя и система учёта информации о факторах, влияющих на динамику концентрации глюкозы в крови.          

    Значительное внимание в ПНИЭР будет уделено созданию технической базы инсулинотерапии - разработке конструкторской документации и изготовлению экспериментального образца портативного автоматического аппарата для длительной персональной инсулинотерапии в составе: неинвазивного глюкометра, инсулинового насоса и информационно управляющего модуля, позволяющего осуществлять автоматическое управление инсулиновым насосом по результатам постоянного мониторинга концентрации глюкозы в  крови и кратковременного прогноза развития гликемии в зависимости от индивидуальных особенностей организма больного.     

    По результатам стендовых испытаний и медико-биологических исследований экспериментального образца аппарата будут сформулированы медико-технические требования к аппарату для проведения НИОКР.

 

Результаты исследования

    Основываясь на результатах анализа современного уровня развития аппаратурной реализации методов контроля и компенсации гликемии и перспективности направлений дальнейшего развития технических средств инсулинотерапии для достижения поставленной цели при выполнении прикладных научных исследований и экспериментальных работ должны быть достигнуты следующие результаты:

    - обоснован и реализован способ повышения точности неинвазивного метода контроля концентрации глюкозы в крови;

    - на основе клинических баз данных открытой печати предложено математическое описание динамики концентрации глюкозы в крови в зависимости от воздействия внешних факторов на организм больного;

    - разработан и апробирован алгоритм краткосрочного прогнозирования изменения концентрации глюкозы в крови;

    - создана система учёта информации о факторах, влияющих на динамику концентрации глюкозы в крови;

    - предложена концепция построения экспериментального образца аппарата для адаптивной инсулинотерапии больных с сахарным диабетом на основе портативного неинвазивного глюкометра, инсулинового насоса и интерфейса пользователя.

    - разработан комплект конструкторской документации в эскизном исполнении, изготовлен и проведены стендовые испытания и медико-биологические исследования экспериментального образца  портативного автоматического аппарата для длительной персональной инсулинотерапии;

    - сформулированы медико-технические требования на разработку аппарата.

Практическая значимость исследования
На сегодняшний день решение проблемы по разработке адаптивных систем автоматического регулирования концентрации глюкозы
в крови больных с сахарным диабетом с использованием математической модели, описывающей физиологическую секрецию инсулина
в зависимости от уровня гликемии является еще одним шагом к успешному созданию «искусственной поджелудочной железы», что позволит существенно улучшить физиологическое состояние больных с сахарным диабетом, особенно с СД 1 типа, и значительно повысить комфортность их жизни. Учитывая, что в этом виде медицинской помощи нуждаются прежде всего люди трудоспособного возраста, решение данной проблемы имеет большое социальное значение.