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Artificial ?-cell: clinical experience toward an implantable closed-loop insulin delivery system

Doi : DM-12-2006-32-5-C2-1262-3636-101019-200609060 

E Renard [1],

G Costalat [1],

H Chevassus [2],

J Bringer [1]

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Résumé

Cellule bêta artificielle : expérience clinique en vue d’un système implantable pour l’administration d’insuline en boucle fermée.

But : La restauration d’un contrôle glycémique normal à long terme chez les sujets diabétiques est à l’origine de l’élaboration d’une cellule bêta artificielle. La possibilité d’implantation des trois composants essentiels d’un tel système (dispositif d’administration d’insuline, capteur de glucose et module de contrôle) est analysée.

Méthodes : Le projet Long-Term Sensor System®, visant une cellule bêta artificielle complètement implantée, a évalué la faisabilité du contrôle glycémique par l’implantation combinée d’une pompe pour la perfusion intra-péritonéale d’insuline et d’un capteur de glucose intraveineux central à proximité de l’oreillette droite, reliés par un câble sous-cutané. Il a été commencé chez 10 diabétiques de type 1 dans notre clinique à partir de 2000. Les données issues de cette expérience font l’objet d’une revue et d’une confrontation avec les essais rapportés de fonctionnement en boucle fermée utilisant d’autres approches.

Résultats : Aucune complication significative liée à l’implantation prolongée des capteurs intraveineux n’est survenue et les implants combinés ont été bien tolérés. Les mesures de glucose par les capteurs intraveineux étaient bien corrélées avec les valeurs des glucomètres (r = 0,83-0,93, avec une déviation moyenne absolue de 16,5%) et l’exactitude a été maintenue sur une durée moyenne de 9 mois. La mise en place dans l’électronique des pompes d’algorithmes destinés à l’administration d’insuline en boucle fermée a permis des essais de 48 heures chez des sujets hospitalisés visant un contrôle glycémique automatisé. Le contrôle glycémique était similaire à celui rapporté par des recherches combinant des capteurs de glucose sous-cutanés à des pompes portables pour la perfusion sous-cutanée d’insuline. Les bénéfices d’une cinétique de l’insuline plus physiologique due à l’administration intra-péritonéale ont été amoindris par le temps de réponse lent des capteurs intraveineux.

Conclusion: Bien que le concept d’une cellule bêta artificielle complètement implantée ait été validé comme faisable, la réussite limitée dans l’obtention du contrôle glycémique requiert des améliorations dans la structure du capteur pour augmenter sa longévité et diminuer le délai de réponse du capteur.

Abstract

Aim: Restoration of long-term normal blood glucose control in diabetic patients supports the elaboration of an artificial beta cell. The possibility of implantation of the three crucial components of such a system (insulin delivery device, glucose sensor and controller) is analyzed.

Methods: The Long-Term Sensor System® project, aiming at a fully implantable artificial beta cell, assessed the feasibility of glucose control by the combined implantation of a pump for peritoneal insulin delivery and a central intravenous glucose sensor close to the right atrium, connected via a subcutaneous lead. It was initiated in 10 Type 1 diabetic patients in our clinic from 2000. Data obtained during this experience are reviewed and confronted to reported closed-loop trials using other approaches.

Results: No significant complication related to prolonged implantation of intravenous sensors occurred and the combined implants were well tolerated. Glucose measurement by the intravenous sensors correlated well with meter values (r = 0.83-0.93, with a mean absolute deviation of 16.5%) and accuracy has been sustained for an average duration of 9 months. Uploading of pump electronics by algorithms designed for closed-loop insulin delivery allowed in-patient 48 hour-trials aiming at automated glucose control. Glucose control was similar to that reported by investigations combining subcutaneous sensors to wearable pumps for subcutaneous insulin infusion. The benefits of more physiological insulin kinetics due to intra-peritoneal delivery have been hampered by the slow response time of intravenous sensors.

Conclusion: Although the concept of a fully implantable artificial beta cell has been validated as feasible, the limited performance in achieving glucose control requests improvements in the sensor structure to increase its longevity and decrease sensor delay.


Mots clés : Diabète de type 1 , Contrôle glycémique , Pancréas artificiel , Capteur de glucose , Algorithme , Revue générale

Keywords: Type 1 diabetes mellitus , Glucose control , Artificial pancreas , Glucose sensor , Algorithm , Review


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Vol 32 - N° 5-C2

P. 497-502 - décembre 2006 Retour au numéro
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  • Monitoring of the islet graft
  • T Berney, C Toso

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