糖尿病是一種常見的血糖代謝疾病，正成為人類的主要死亡原因之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）截至2014年的數(shù)據(jù)，全世界約有4.22億人患糖尿病，每年有150萬人死于糖尿病。并且，近幾十年，糖尿病的病例數(shù)和患病率都呈穩(wěn)步上升的趨勢。

對糖尿病患者來說，膳食必須要均衡，特別是對碳水化合物進行嚴格控制，以確保糖的攝入不超標。通常，糖尿病患者利用兩種類型的胰島素注射——長效胰島素和短效胰島素，以實現(xiàn)血糖水平的控制。

長效胰島素的使用，可以在24小時內(nèi)進行血糖水平控制；而短效胰島素，需要在一日三餐之前循環(huán)以下步驟：首先采指尖血，然后通過血糖儀檢測血糖數(shù)據(jù)，再評估碳水化合物的含量，來計算餐前需要注射胰島素的具體劑量，最后注射適量胰島素。 雖然對于糖尿病人這是一種常規(guī)的檢測方案，但這種麻煩的過程，可能會造成糖尿病人因繁忙忘記檢測或難以堅持，進而對他們的健康造成威脅。近日，美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的科學(xué)家提出了一種新方法，該方法以更便捷、容易被接受的方式，讓糖尿病人保持正常的血糖指標。

MIT機械工程系助理教授、布萊根婦女醫(yī)院（Brigham and Women's Hospital，BWH）胃腸病學(xué)家Giovanni Traverso表示，“如果我們能夠通過實施新的解決方案來克服這些障礙，那么患者將更容易接受這種治療?！?br />
為達到上述效果，Giovanni Traverso與其團隊為糖尿病患者準備了兩種方案。第一種方案是將現(xiàn)有的所有檢測血糖和注射胰島素的程序，集成到一臺新的設(shè)備中，也就是說在新設(shè)備中，患者可一次性完成這項程序。



圖丨餐前胰島素方案（來源：Journal of Controlled Release）

第二種方案是通過在注射胰島素的針頭上集成柔性電子設(shè)備，也就是說檢測血糖和注射胰島素用同一針頭“合二為一”，在新型傳感器檢測血糖后，再用該針頭注射胰島素注射。通過這兩種辦法，使患者檢測步驟減少，更利于堅持治療方案。 相關(guān)論文以“An automated all-in-one system for carbohydrate tracking, glucose monitoring, and insulin delivery”為題發(fā)表在Journal of Controlled Release期刊上，Giovanni Traverso為該論文的通訊作者。

第一種方案：集成所有程序的新型設(shè)備

采指尖血測血糖和計算胰島素劑量再注射，對糖尿病人來說，每天三餐前要重復(fù)這個過程，確實繁瑣。為此，MIT團隊開發(fā)了相關(guān)的手機應(yīng)用程序，通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)將計算環(huán)節(jié)“化繁為簡”。也就是說，糖尿病患者在計算碳水化合物的環(huán)節(jié)，可通過手機拍攝食物圖片，相關(guān)手機程序會以美國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)庫中的營養(yǎng)信息為標準，進而自動識別并計算出對應(yīng)的食物量以及碳水化合物含量。



圖丨通過手機拍攝食物的應(yīng)用程序估計食物碳水化合物含量（來源：Journal of Controlled Release）

其血糖檢測和胰島素劑量計算的過程是：糖尿病患者在用新型設(shè)備進行血糖檢測后，再通過藍牙將檢測到的血糖信息輸送到智能手機應(yīng)用程序，然后應(yīng)用程序根據(jù)會血糖指標結(jié)果與拍照識別出的碳水化合物含量結(jié)合，進而計算出適量的胰島素注射劑量。



圖丨一體式設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計和表征（來源：Journal of Controlled Release） “我們的設(shè)備通過自動化刺破皮膚、采集血液、計算血糖水平、計算和注射胰島素的程序，使患者不需要單獨的采血裝置、血糖儀和胰島素注射器?！痹搱F隊表示。

目前，這種新型設(shè)備的部分組件已經(jīng)得到FDA許可，但該設(shè)備還沒有進入臨床試驗階段。目前，根據(jù)該設(shè)備對豬的測試結(jié)果，可以認定該系統(tǒng)能正確地監(jiān)測葡萄糖水平，并且對胰島素劑量準確評估。

第二種方案：在注射胰島素的針頭集成葡萄糖傳感器

第二個方案是在注射胰島素的針頭集成新型葡萄糖傳感器，針頭刺入人體皮膚后，通過該傳感器可對皮膚表面下方的間質(zhì)液中的葡萄糖水平進行檢測。

隨后，相關(guān)的血糖指標會匯總到智能手機應(yīng)用程序，進而應(yīng)用程序會根據(jù)相關(guān)信息計算胰島素劑量并通過插入的針頭完成胰島素注射。




圖丨“多合一”胰島素針通過葡萄糖傳感器在豬體內(nèi)測試（來源：Journal of Controlled Release） “我們的想法是，如果可以將葡萄糖傳感器直接集成到胰島素給藥針的表面，我們只需為患者使用一根針，這樣可以最大限度地減少疼痛，并使整個過程更易于管理?！痹搱F隊表示。

這項設(shè)備在對豬的相關(guān)測試表明，該系統(tǒng)適用于測量葡萄糖水平，更進一步地，注射胰島素后豬的血糖指標明顯下降。

據(jù)該團隊預(yù)計，需要進一步優(yōu)化和安全性驗證等，才能將這種新型的葡萄糖傳感器在人體進行測試。據(jù)悉，該團隊已為這兩種新方案申請專利。

審核編輯：劉清