2001年《時(shí)代周刊》曾將人工心臟評(píng)為年度最佳發(fā)明，時(shí)隔15年，人工胰腺進(jìn)入年度最佳發(fā)明榜單，人工胰腺可能成為糖尿病患者的大救星。

　　胰腺、胰島素、糖尿病

　　胰腺“隱居”在腹膜后，其知名度遠(yuǎn)不如胃、十二指腸、肝、膽，但是它如果不好好干活，會(huì)引發(fā)多種嚴(yán)重疾病，其中最常見的就是糖尿病。

　　糖尿病分為1型和2型，其中1型糖尿病患者通常存在免疫系統(tǒng)異常；而2型糖尿病更多受制于環(huán)境因素，通俗來講，越來越多的高血糖起因是人們不良的生活習(xí)慣以及肥胖。

　　根據(jù)德勤的一份報(bào)告，到2020年，在中國(guó)人群中，糖尿病或許成為最為常見的慢性病，全球糖尿病患者將達(dá)到3。82億，而每四個(gè)人中有一個(gè)是中國(guó)人?？偦疾∪藬?shù)將比德國(guó)和葡萄牙人群總數(shù)之和還要多。

　　從上世紀(jì)開始，人類就開始了與糖尿病斗爭(zhēng)的慢慢長(zhǎng)路。從前患上了1型糖尿病基本上相當(dāng)于宣判了緩刑，在幾個(gè)月到幾年的時(shí)間里，這部分人會(huì)在痛苦中掙扎直到死去。

　　在上世紀(jì)20年代，兩個(gè)偉大的加拿大年輕人發(fā)現(xiàn)了外源性胰島素，這使得1型糖尿病患者能夠過上相對(duì)正常的生活甚至獲得足夠長(zhǎng)的壽命，但是胰島素需要采用皮下注射方法，糖尿病患者每天在自己身上扎針（真是想想都下不去手?。?/p>

　　每天注射三到四次，還要頻繁監(jiān)測(cè)血糖，計(jì)算每天熱量攝入，精打細(xì)算協(xié)調(diào)每一口營(yíng)養(yǎng)（聽起來跟減肥差不多是么？實(shí)際上可是要痛苦多了），這讓糖尿病人很難享受生活的樂趣。

　　人工胰島的前世今生

　　在上世紀(jì)70年代，提出了人工胰腺系統(tǒng)的概念——采用電子機(jī)械的方法來替代胰腺內(nèi)分泌的功能。

　　對(duì)于糖尿病患者，尤其是沒有太多時(shí)間和精力來關(guān)注自身血糖水平的年輕患者來說，毫無疑問這正是夢(mèng)寐以求的。但概念的提出并沒有迅速取得技術(shù)上的突破，直到“雙C系統(tǒng)”的誕生。

　　“雙C系統(tǒng)”是指由持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀（Continuous glucose monitors system， CGMS）、持續(xù)皮下胰島素輸注系統(tǒng)（Continuous Subcutaneous Insulin Infusion， CSII）構(gòu)成的系統(tǒng)。

　　1持續(xù)皮下胰島素輸注

　　持續(xù)皮下胰島素輸注系統(tǒng)，也就是常說的“胰島素泵”，誕生于80年代，有了胰島素泵，糖尿病患者再也不用每天給自己扎好幾針了。

　　美國(guó)專利申請(qǐng)US2009/0177147A1披露一種胰島素泵，包括輸液管、泵以及經(jīng)由魯爾接口連接的針頭，這也是胰島素泵的常規(guī)組成，針頭通常被埋入皮下組織幾毫米處，按照人體需要的劑量將胰島素持續(xù)地推注到使用者的皮下，保持全天血糖穩(wěn)定。

　　胰島素泵一次刺入，長(zhǎng)久使用，這顯然比每天扎幾針人性化多了，但事實(shí)上，單獨(dú)使用胰島素泵還不能解決過量注射等問題。

　　2輸持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀

　　到上世紀(jì)90年代末，出現(xiàn)了持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀，顧名思義，它能夠連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)血糖水平。

　　這種小盒子一樣的監(jiān)測(cè)器，通過傳感器以體內(nèi)或體外感測(cè)的方式獲得血糖數(shù)據(jù)，再通過藍(lán)牙、wifi向外輸出。專利文件US2014/0118138A1披露了相關(guān)技術(shù)。

　　3人工胰腺系統(tǒng)

　　通過上面CGMS和CSII組成的雙C系統(tǒng)，我們既能知道血糖高不高，又能持續(xù)給患者注射胰島素，還差什么？

　　就差一個(gè)控制環(huán)節(jié)，血糖高得多的時(shí)候多注射，血糖高得少的時(shí)候少注射，不高的時(shí)候不注射。特別是夜里，沒有人監(jiān)控血糖水平的時(shí)候，有了控制環(huán)節(jié)就能自動(dòng)調(diào)節(jié)胰島素的注射速率，這就跟人體內(nèi)胰腺的功能非常相似了！

　　所以說，人工胰腺系統(tǒng)的主要部分除了上面的“雙C系統(tǒng)”外，還包括一個(gè)控制系統(tǒng)。行業(yè)龍頭美敦力在專利文件CN10543395A中記載了這樣的系統(tǒng)。

　　2016年，美敦力公司的MiniMed 670G通過FDA批準(zhǔn)，將于于今年正式進(jìn)入市場(chǎng)。

　　美敦力公司在專利文獻(xiàn)CN106133731A中披露了MiniMed670G的技術(shù)內(nèi)容，設(shè)備包括圖中能夠固定在患者腰間的持續(xù)皮下胰島素輸注設(shè)備，另一個(gè)固定在腰部皮膚上或皮膚下的是持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀。

　　看起來和剛才提到的雙C系統(tǒng)沒什么區(qū)別？如果看到這，你還是這么覺得，那人工胰腺的的研發(fā)人員真的要哭暈在實(shí)驗(yàn)室，小編也要哭暈在辦公桌上了。

　　兩者之間的聯(lián)系靠著重要的胰島素輸送算法，通過計(jì)算能夠接收CGMS回報(bào)的血糖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算并實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)胰島素輸注速率，進(jìn)而保證系統(tǒng)能夠更為準(zhǔn)確地替代胰腺內(nèi)分泌的功能，這是質(zhì)的飛躍！

　　人工胰腺系統(tǒng)大大優(yōu)于傳統(tǒng)的胰島素皮下注射和胰島素泵，不僅能更好地控制血糖水平，也能更好地控制低血糖和腎臟病變等急慢性并發(fā)癥的發(fā)生，尤其是在減少低血糖事件發(fā)生上。

　　存在的問題

　　畢竟是人工的東西，目前還無法做到真正胰腺一樣的盡善盡美：

　　a）系統(tǒng)不能提前預(yù)知何時(shí)進(jìn)餐，皮下胰島素吸收延遲，使進(jìn)餐早期的血糖高峰得不到有效控制，如果輔以手動(dòng)調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致輸注過量后的餐后晚期低血糖。

　　b）人工胰腺須持續(xù)輸注，注射針頭長(zhǎng)期插于皮下，可能發(fā)生局部感染、紅腫和硬塊，給患者帶來不適，也影響胰島素輸注和皮下吸收。

　　c）設(shè)備故障，例如電池耗盡、元器件老化、儲(chǔ)藥器內(nèi)氣泡未排盡、管路漏液、藥液沉淀堵塞等，都會(huì)影響治療。

　　d）價(jià)格高昂，人工胰腺裝置價(jià)格都在數(shù)萬元以上，加之佩戴期間所用胰島素費(fèi)用，可定會(huì)導(dǎo)致了真正能持續(xù)使用的患者并不多。

　　優(yōu)化方向

　?。?）如何避免低血糖現(xiàn)象、增加安全控制約束，是血糖控制算法從目前仿真研究走向?qū)嶋H應(yīng)用亟需解決的問題。

　　（2）如何在進(jìn)餐時(shí)也實(shí)現(xiàn)良好血糖控制，是提高患者生活質(zhì)量，達(dá)到良好血糖控制效果的關(guān)鍵。

　　（3）如何提高控制算法的運(yùn)算速度，減少算法的復(fù)雜程度，控制程序易于實(shí)現(xiàn)硬件固化并能夠隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)也是未來需要關(guān)注的問題。

　　拋磚引玉

　　首次眾籌就獲得100美金的初創(chuàng)企業(yè)Beta Bionics，計(jì)劃在2017年3月啟動(dòng)一項(xiàng)更大規(guī)模的the iLet試驗(yàn)。其未來模式是將同時(shí)配送胰島素和胰高血糖素（胰高血糖素是當(dāng)葡萄糖水平過低時(shí)，比如兩餐之間，人體所需要的另一種激素）。

　　人工胰腺發(fā)明本身值得肯定，但在產(chǎn)品適用性、控制精確度、性價(jià)比上還有發(fā)展空間，如此龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)還可以有更多作為，人工胰腺也必將成為糖尿病患者的福音。