البنكرياس الصناعي؛ مكوناته وأهم فوائده وأشهر أنواعه وحدود عمله

البنكرياس الصناعي (Artificial Pancreas) هو جهاز من صنع الإنسان مصمم لإطلاق الأنسولين استجابة لتغير مستويات السكر في الدم بطريقة مماثلة للبنكرياس البشري، تتم دراسة أنظمة البنكرياس الاصطناعية كخيار علاجي محتمل لمرضى السكر من النوع الأول أو الثاني.

ما هو البنكرياس؟ وما وظيفته؟

البنكرياس هو عضو في الجسم يفرز عدة هرمونات، بما في ذلك الأنسولين والجلوكاجون، بالإضافة إلى إنزيمات الجهاز الهضمي التي تساعد على تكسير الطعام.، يساعد الأنسولين خلايا الجسم على امتصاص الجلوكوز (السكر) من الدم لاستخدامه في الطاقة، مما يخفض مستويات السكر في الدم. ويتسبب الجلوكاجون في إفراز الكبد للجلوكوز المخزن، مما يرفع مستويات السكر في الدم.

يحدث مرض السكر من النوع الأول عندما ينتج البنكرياس القليل من الأنسولين اللازم لتنظيم جلوكوز الدم أو لا ينتجه نهائيًا، ويحدث مرض السكر من النوع الثاني عندما لا ينتج البنكرياس كمية كافية من الأنسولين أو يصبح الجسم مقاومًا للأنسولين الموجود.

المرضى الذين يعانون من مرض السكر من النوع الأول وبعض مرضى السكر من النوع الثاني يحقنون بالأنسولين وأحيانًا بالجلوكاجون لتنظيم مستوى السكر في الدم، وهو أمر بالغ الأهمية لتقليل مخاطر حدوث مضاعفات طويلة الأمد مثل العمى والفشل الكلوي وأمراض القلب والأوعية الدموية.

ويجب على مرضى السكر اختبار مستوى السكر في الدم بجهاز قياس السكر، وحساب جرعات الأنسولين، وإعطاء الجرعات اللازمة باستخدام إبرة أو مضخة الأنسولين لخفض مستوى الجلوكوز في الدم، ويمكن حقن الجلوكاجون في حالات الطوارئ لعلاج الانخفاض الحاد في نسبة الجلوكوز في الدم.

ما هو البنكرياس الصناعي؟

نظام أو جهاز البنكرياس الصناعي هو نظام يحاكي عن كثب وظيفة تنظيم الجلوكوز في البنكرياس السليم، وتتكون معظم أجهزة البنكرياس الاصطناعي من نظام مراقبة مستمرة للجلوكوز (CGM) ومضخة لضخ الأنسولين، ويتم استخدام جهاز قياس جلوكوز الدم لمعايرة المراقبة المستمرة للجلوكوز.

يتم الربط بين نظام المراقبة المستمرة للجلوكوز ومضخة الأنسولين بواسطة خوارزمية يتم التحكم فيها بالكمبيوتر للسماح بالاتصال المستمر بينهما، وأحيانًا يُعرف نظام جهاز البنكرياس الاصطناعي بأنه “نظام الحلقة المغلقة”، أو “نظام توصيل الأنسولين المؤتمت”.

لن يقوم نظام البنكرياس الاصطناعي بمراقبة مستويات الجلوكوز في الجسم فحسب، بل يقوم أيضًا بضبط توصيل الأنسولين تلقائيًا لتقليل مستويات الجلوكوز المرتفعة في الدم (ارتفاع السكر في الدم)، وتقليل حدوث انخفاض جلوكوز الدم (نقص السكر في الدم).

“اطلع على: جهاز ايزي تاتش GCU301“

أنواع البنكرياس الصناعي

فيما يلي أشهر أنواع البنكرياس الصناعي:

البنكرياس الاصطناعي مغلق الحلقة

وهو البنكرياس الصناعي الأكثر اختبارًا، ويعرف أيضًا باسم “نظام توصيل الأنسولين ذو الحلقة المغلقة”، وهو مكون من مضخة أنسولين يتم ارتداؤها خارجيًا، تتصل لاسلكيًا بجهاز مراقبة للسكر، يتم ارتداؤه على شكل رقعة أو لاصقة على الجلد، ويقيس جهاز المراقبة المستمرة للسكر (CGM) مستويات السكر في الدم، ويتم إدخال النتيجة في جهاز كمبيوتر صغير يقوم بحساب كمية الأنسولين (إن وجدت) التي يجب توصيلها بواسطة مضخة الأنسولين، ثم يتم ضخ الجرعة إلى الجسم لإكمال الدورة.

وتعتبر شركة ميدترونيك (Medtronic) من بين فرق البحث التي تسعى إلى تطوير البنكرياس الاصطناعي مغلق الحلقة، حيث أطلقت البنكرياس الاصطناعي MiniMed 640G في المملكة المتحدة في مارس 2015، وأصدرت الشركة بعد ذلك بيانات في شهر سبتمبر 2016 تظهر نتائج إيجابية من نظام الحلقة المغلقة.

بنكرياس صناعي بيونيك (Bionic pancreas)

في عام 2015، تم تقديم البنكرياس الصناعي iLet إلى العالم، وهو بنكرياس إلكتروني يمكن أن يساعد الأشخاص المصابين بداء السكر من النوع الأول في إدارة المرض، يتحكم البنكرياس الصناعي البيونيك -الذي طورته شركة Beta Bionics التابعة للدكتور إدوارد داميانو (Edward Damiano)- تلقائيًا في مستويات الجلوكوز في الدم.

ويتألف من مضختين لتوصيل الأنسولين والجلوكاجون (Glucagon) على التوالي، وتتصل المضخات بتطبيق iPhone عبر البلوتوث مما يتيح الاتصال بين الأجهزة التي تساعد في حساب الجرعات المطلوبة، ويتم اتخاذ قرارات الجرعات الآلية بشأن الأنسولين والجلوكاجون كل خمس دقائق بناءً على قراءات محدثة لجهاز المراقبة المستمرة للجلوكوز (CGM).

البنكرياس الصناعي المزروع

يتميز جهاز توصيل الأنسولين القابل للزرع بوجود هلام (جل) يستجيب للتغيرات في مستويات السكر في الدم، وقد تم تطويره من قبل باحثين من جامعة دي مونتفورت (De Montfort)، فعندما ترتفع مستويات الجلوكوز في الدم يسمح الجل بإفراز نسبة أعلى من الأنسولين، وأثناء انخفاض مستويات السكر يقلل الجل من كمية الأنسولين التي يطلقها، ويمكن إعادة ملء نظام الزرع بالأنسولين بشكل منتظم.

“اقرأ أيضًا: تحليل مضاد الثرومبين 3“

مكونات البنكرياس الصناعي مغلق الحلقة

يعتبر البنكرياس الصناعي مغلق الحلقة هو أكثر أنظمة البنكرياس الصناعية شهرة، ومكوناته كالآتي:

جهاز المراقبة المستمرة للجلوكوز (CGM)

يوفر جهاز المراقبة المستمرة للجلوكوز تدفقًا ثابتًا من المعلومات التي تعكس مستويات الجلوكوز في الدم لدى المريض، وهو عبارة عن جهاز استشعار يوضع تحت جلد المريض يقيس مستوى الجلوكوز في السائل المحيط بالخلايا (السائل الخلالي) المرتبط بمستويات الجلوكوز في الدم، ويرسل الجهاز المعلومات إلى جهاز استقبال، ويعرض الجهاز بشكل مستمر تقديرًا لمستويات الجلوكوز في الدم واتجاهها ومعدل تغيرها.

جهاز قياس جلوكوز الدم (BGD)

في الوقت الحالي، للحصول على أدق التقديرات الممكنة لنسبة الجلوكوز في الدم يحتاج المريض إلى معايرة المراقبة المستمرة للجلوكوز بشكل دوري باستخدام جهاز قياس جلوكوز الدم (BGD)، لذلك، لا يزال جهاز قياس جلوكوز الدم يلعب دورًا مهمًا في الإدارة السليمة لمرض السكر، ومع ذلك، هناك توقعات أن يؤدي تحسين أداء المراقبة المستمرة للسكر إلى إلغاء الحاجة إلى إجراء فحوصات دورية لنسبة السكر في الدم باستعمال جهاز قياس جلوكوز الدم (BGD).

خوارزمية التحكم

خوارزمية التحكم هي برنامج مضمن في معالج خارجي (وحدة تحكم) يتلقى معلومات من جهاز مراقبة الجلوكوز المستمر، ويقوم بسلسلة من العمليات الحسابية، وبناءً على هذه الحسابات ترسل وحدة التحكم تعليمات الجرعات إلى مضخة الأنسولين، يمكن تشغيل خوارزمية التحكم على أي عدد من الأجهزة بما في ذلك مضخة الأنسولين أو الكمبيوتر أو الهاتف المحمول.

مضخة الأنسولين

بناءً على التعليمات التي ترسلها وحدة التحكم، تضبط مضخة التسريب توصيل الأنسولين إلى الأنسجة الموجودة تحت الجلد.

الشخص المريض

يعتبر المريض جزءًا مهمًا من نظام توصيل البنكرياس الاصطناعي، يتغير تركيز الجلوكوز المنتشر في دم المريض باستمرار، ويتأثر بالنظام الغذائي للمريض، ومستوى النشاط، وكيف يقوم جسمه بتغيير نسبة الأنسولين والمواد الأخرى.

“اقرأ أيضًا: جهاز بيني تشيك“

ما هي فوائد البنكرياس الصناعي؟

قد يساعد البنكرياس الاصطناعي الأشخاص المصابين بمرض السكر من النوع الأول في الوصول إلى مستويات السكر المستهدفة في الدم، وتحسين نوعية حياتهم، فمع نظام البنكرياس الاصطناعي ستتم مراقبة مستويات الجلوكوز لديك بشكل مستمر، ويعمل برنامج الكمبيوتر على تحسين التحكم في نسبة الجلوكوز في الدم عن طريق الضبط التلقائي لكمية الأنسولين التي يقدمها للحفاظ على مستويات الجلوكوز في الدم في النطاق المطلوب، ويساعدك النظام على تجنب نقص أو ارتفاع السكر في الدم.

يمكن للأطباء أيضًا مراقبة جرعات الأنسولين عن بُعد والتوصية بتعديل الجرعات للأشخاص الذين يحتاجون إلى إشراف عن كثب، أيضًا، يمكن للوالدين مراقبة مستويات الجلوكوز في الدم لأطفالهم من هواتفهم الذكية طوال النهار والليل.

ما هي حدود عمل Artificial Pancreas؟

أنظمة البنكرياس الصناعية ليست بعيدة تمامًا عن التدخل البشري، يجب عليك صيانة الأجهزة بانتظام للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح، وسوف تحتاج أيضًا إلى متابعة ما يلي:

• التحقق من نظام المراقبة المستمرة للجلوكوز والتأكد من دقته، واستبدال المستشعر من وقت لآخر.
• التحقق من كفاءة مضخة الأنسولين.
• ضبط إعدادات برنامج الكمبيوتر للتأكد من حصولك على الكمية المناسبة من الأنسولين للحفاظ على مستوى الجلوكوز في الدم في النطاق المستهدف.
• إعادة تشغيل أو توصيل جهاز المراقبة المستمرة ومضخة الأنسولين وبرنامج الكمبيوتر عند حدوث مشاكل في الاتصال.
• إدارة مستويات الجلوكوز المرتفعة أو المنخفضة في الدم إذا كان النظام غير قادر على الحفاظ على مستوى جلوكوز الدم في النطاق المستهدف.
• قد تسبب الرقع اللاصقة المستخدمة مع هذه الأنظمة احمرار الجلد أو تهيجه، وقد تتداخل بعض الأدوية التي تتناولها أيضًا مع جهاز مراقبة الجلوكوز.

أبرز الشركات التي تقوم بتطوير أنظمة البنكرياس الاصطناعية

على مر السنين كانت هناك شركات ومجموعات بحثية تقوم بالتطوير الدائم لأنظمة Artificial Pancreas، منها على سبيل المثال:

• بيتا بيونيكس (Beta Bionics).
• بيغ فوت الطبية (Bigfoot Biomedical).
• ميدترونيك (Medtronic).
• انسيولت (Insulet).
• سيلنوفو (Cellnovo).
• مجموعات بحثية في جامعة كامبردج.

في الختام يتضح لنا ما هو البنكرياس الصناعي، وأنواعه وأهميته في إدارة مرض السكر، وما زال البحث والتطوير مستمرين للوصول إلى أنظمة أكثر تطورًا ونتائج أكثر دقة للمزيد من التحكم في نسبة السكر في الدم.