I ricercatori
dell’Istituto di analisi dei sistemi ed informatica ‘A. Ruberti’ del Consiglio Nazionale
delle Ricerche di Roma (Cnr-Iasi), in collaborazione con l’Università Campus
bio-medico di Roma, hanno sviluppato un nuovo approccio alla regolazione della
glicemia nei pazienti con diabete di tipo 1, basato su strategie di ‘controllo
ottimo impulsivo’, progettato specificamente per la gestione tramite iniezioni
multiple giornaliere (MDI). Lo rende noto il Consiglio Nazionale delle Ricerche.
Il diabete di tipo 1 è una malattia cronica caratterizzata da livelli elevati e
persistenti di glucosio nel sangue, causati da una assenza di produzione
dell’ormone insulina, che pertanto deve essere somministrata esternamente e con
frequenza regolare, aprendo la strada all’adozione di tecniche avanzate di
controllo automatico. Il ‘controllo ottimo impulsivo’ è una tecnica innovativa
di controllo che ha l’obiettivo di determinare la dose ottimale di insulina da
iniettare in base a misure periodiche di glicemia, a una stima del livello di
insulina nel sangue e alle abitudini alimentari del paziente.
Il metodo,
pubblicato sulla rivista IEEE
Transactions on Control Systems Technology, si caratterizza per la
capacità di calcolare inizialmente offline una traiettoria glicemica ottimale
in condizioni ideali. “Questo calcolo avviene attraverso un modello matematico
continuo e non lineare, che rappresenta le variazioni della glicemia come un
processo influenzato da una serie di fattori complessi e variabili”, spiega
Alessandro Borri, ricercatore del Cnr-Iasi. “Una volta definita la traiettoria
ideale, il metodo è in grado di seguirla in tempo reale con un impegno
computazionale ridotto, grazie a un algoritmo di stima online che si aggiorna
basandosi su misurazioni glicemiche effettuate sporadicamente”. Questo
approccio consente al sistema di adattarsi e compensare eventuali condizioni
non ideali che si presentano nella vita quotidiana, come l’assunzione di pasti
a orari variabili, con composizioni e carichi calorici diversi e non
prevedibili.
La metodologia
di controllo è stata validata ‘in silico’, cioè mediante simulazione numerica
al computer, su una popolazione virtuale di mille pazienti diabetici di tipo 1,
generati secondo un noto modello approvato dalla Food and Drug Administration
come sostituto della sperimentazione animale nei test preclinici di strategie
di controllo della glicemia ad anello chiuso. “Tale campagna di validazione
preclinica ha confermato l’efficacia di questo approccio, che promette di
migliorare la gestione della glicemia nei pazienti e di ottimizzare l’uso della
terapia insulinica, puntando a semplificare la vita quotidiana e a migliorare
il benessere di chi convive con il diabete di tipo 1”, conclude il ricercatore.
Figura in primo piano: Traiettorie di glicemia (a sinistra) e insulinemia (a destra),
generate da strategie ottime impulsive periodiche, in tre scenari
corrispondenti a dosaggi giornalieri di 35, 50 e 70 UI/giorno, rispettivamente.
A sinistra: la soglia di iperglicemia lieve (linea tratteggiata gialla) e la
soglia di iperglicemia severa (linea punto-trattino rossa) sono fissate
rispettivamente a 10 e 13,9 mM, in conformità con le linee guida internazionali
sul diabete.
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