潘懷宗/人工胰臟改善2-6歲第一型糖尿病童血糖

▲注射、打針、疫苗。(圖/123RF)
▲施打胰島素可以讓患者保持血糖穩定。(示意圖/123RF)

文/潘懷宗 博士、陽明交通大學醫學院兼任教授

最初由維吉尼亞大學糖尿病技術中心開發,後由位於美國加州聖地牙哥的Tandem Diabetes Care公司製造,俗稱人工胰臟(Closed-loop control systems of insulin delivery)的封閉式胰島素智能注射系統,其中包含了三大部分,第一是可攜帶、即時連續量測體內血糖值的監測儀(A compatible integrated continuous glucose monitor),第二是能夠馬上分析並預測體內需要注射多少單位胰島素的人工智慧電腦系統(Control-IQ),第三是便於攜帶,體型小,負載量大的胰島素注射幫浦(t:slim X2 insulin pump),三者利用無線網路緊密銜接在一起。簡而言之,這就是一個糖尿病的管理設備,其功能類似胰臟,除可即時自動監測患者血糖外,更可以調節血糖,它所擁有的胰島素注射幫浦會和血糖即時監測系統互相取得同步,並利用人工智慧準確計算出注射所需的胰島素劑量,因此可以保持患者血糖的穩定,進而預防過高或過低的血糖變動,維護患者的健康與生命(圖1)。

根據之前的兩項臨床試驗結果,美國食品和藥物管理局早已批准該系統可用於6歲以上患有第1型糖尿病的患者(註1),由於該系統在6歲以上人群中獲得肯定後,科學家於是申請進一步的臨床試驗,將目標鎖定到了2~6歲的小朋友身上,期望這些最具挑戰性的小小患者,也能從中受益。此次臨床試驗是由美國三所大學共同完成的: 維吉尼亞大學糖尿病技術中心布雷頓教授(Marc D. Breton)、科羅拉多大學糖尿病中心瓦德瓦教授(R.Paul Wadwa)以及史丹福大學小兒內分泌及糖尿病部門的貝克教授(Roy W. Beck),試驗結果成功的證明了這套人工胰臟系統確實可以改善2~6歲患有第1型糖尿病兒童的血糖控制,其成果已經發表在《新英格蘭醫學雜誌》的國際期刊上。

▲身高、小孩、兒童、生長曲線。(圖/123RF)
▲臨床試驗結果顯示可改善2~6歲患有第1型糖尿病兒童的血糖控制。(示意圖/123RF)

此次臨床試驗共招募了102位2~6歲患有第一型糖尿病的兒童,並隨機分配其中68名兒童使用人工胰臟系統,而其餘34名兒童則被分配到控制組(繼續他們已經使用的方法來控制血糖),持續觀察13週。在研究期間內,所有參與者都保持了他們的日常作息,結果顯示,一天內,使用人工胰臟的受試者在其目標血糖範圍內(70~180 mg/dl)的時間為16.6小時,比起對照組的13.6小時,高出整整3個小時,大約是一天24小時中的12%。若是僅針對晚上10點到早上6點的夜間時段來計算,人工胰臟組更高出控制組約18個百分點。值得一提的是,幼兒夜間的血糖控制尤為重要(大人都在睡覺,容易疏忽),因為嚴重的、不受控制的低血糖會導致癲癇發作、昏迷甚至死亡。

總體而言,受試者都能夠安全地使用人工胰臟,試驗過程中,人工胰臟組有2例嚴重低血糖,而對照組則有1例,另外,人工胰臟組也出現了一例酮酸中毒(Ketoacidosis),原因是胰島素注射幫浦和患者身體之間的塑膠管線阻塞。還有一件相當重要的事,人工胰臟同時大幅度減輕了患兒的家庭成員們(父母/祖父母)對血糖飄動的緊張和焦慮,尤其是在夜間。目前由於醫療的持續進步,患有第一型糖尿病的患者,不僅生活品質大幅度提昇外,其平均壽命也與正常人差距在10年以內,甚至幾乎一樣,在此祝福所有2~6歲的小朋友們,都能夠很快使用到這套系統,快樂成長。這項研究由美國國立衛生研究院糖尿病、消化和腎臟疾病研究所資助。

參考文獻:
1. R. Paul Wadwa, Zachariah W. Reed, Bruce A. Buckingham, Mark D. DeBoer, Laya Ekhlaspour, Gregory P. Forlenza, Melissa Schoelwer, John Lum, Craig Kollman, Roy W. Beck, Marc D. Breton. Trial of Hybrid Closed-Loop Control in Young Children with Type 1 Diabetes. New England Journal of Medicine, 2023; 388 (11): 991 DOI: 10.1056/NEJMoa2210834

註1:

第1型糖尿病,或稱青少年糖尿病,是糖尿病其中一種類型,原因是患者體內負責產生胰島素的胰臟β細胞遭自體免疫反應破壞,無法產生胰島素,導致血糖過高,因此也有人稱它為胰島素依賴型糖尿病。施打胰島素是維持患者性命所必需的,第1型糖尿病佔所有糖尿病病例的5%-10%,它一般於兒童和青壯年就會發病。

▲胰島素。(圖/潘懷宗提供)
▲圖1。(圖/潘懷宗提供)
圖1:小黑色圓圈為患者目前所偵測到的實際血糖值,虛線的中空小圓圈是人工智慧預測血糖值在下一個30分鐘內的估計值,最下面一列的柱狀圖,柱子的長短即代表打進體內胰島素劑量的多寡,在整個粉紅色的區域內,由於人工智慧電腦預知血糖會偏低,於是聰明的停止注射胰島素(Stops),進而順利的將血糖拉回到70 mg/dl以上(實心黑圓圈回升)。

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