Yapay pankreas, vücudumuzda bulunan pankreasın görevlerini taklit etmesi amacı ile geliştirilmiş bir sistemdir. Kandaki glikoz oranını tıpkı gerçek pankreasın yaptığı gibi dengede tutmak üzere tasarlanmıştır [1]. Glikoz seviyesindeki dengenin korunması , beyin, böbrek ve karaciğerin düzgün çalışması için önemlidir. Bu nedenle, Tip 1 diyabet hastalarının vücut insülini üretemediğinde dengeyi korumaları önemlidir [2].
Şekil 1. Yapay pankreas sistemi [3]
Yapay pankreas sistemi üç ana parçadan oluşmaktadır. Bunlardan ilki verilmesi gereken insülinin miktarını hesaplayacak elektronik algoritma, ikincisi sürekli glikoz sensörü (CGM) ve üçüncü olan ise insülini vücuda verecek olan insülin pompasıdır [4].
Bu sistem kapalı-devre şeklinde kontrol sağladığından işlemler hastanın müdahalesi olmadan otomatik bir şekilde yürütülmektedir. Kandaki glikoz oranının takip edilebilmesi ile birlikte insülin pompası, sensörlerden gelen verilere göre çalışan bir kapalı-devre kontrol sistemi aracılığı ile kontrol ederek hiperglisemi (şeker yüksekliği) ve hipoglisemi (şeker düşüklüğü) yaşanmasının önüne geçmektedir [1]. Araştırmacılar 3 tip yapay pankreas sistemi üzerinde çalışmaktadır [1]. Bunlar sırasıyla;
1) Kapalı-Devre Yapay Pankreas
Kapalı – devre yapay pankreas, bir insülin pompasının derinin altına yerleştirilerek bir sürekli glikoz sensörü (CGM) ile kablosuz olarak iletişim kurduğu kapalı-devre insülin sistemi olarak da adlandırılmaktadır. CGM, hastanın
hücrelerindeki kan şekeri oranını Şekil 2. Kapalı-devre Yapay Pankreasın çalışma süreci [2]
ölçer ve sonucu kontrol algoritmasının sonucu analiz ettiği ve doğru insülin dozajını hesapladığı küçük bir bilgisayara göndermektedir [2].
2) Biyonik Pankreas
Biyonik pankreas Dr.Edward Damiano’nun Beta Bionics şirketi tarafından geliştirilmektedir [1].
Sistem sırasıyla insülin ve glukagon sağlayan ve kan şekeri oranını otomatik olarak kontrol eden iki pompadan oluşmaktadır [2].
3) Yapay Pankreas İmplantı
De Montfort Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen yapay pankreas implantı, glikoz seviyesindeki değişikliklere göre hareket eden bir jel içermektedir [2]. Bu jel vasıtası ile glikoz yoğunluğu düştüğünde yüksek miktarda insülin enjekte ederken, glikoz yoğunluğu düştüğünde düşük miktarda insülin enjekte ederek glikoz dengesinin sağlanmasına
Şekil 3. Yapay Pankreas İmplantı [5] yardımcı olmaktadır [1].
Yapay Pankreas Nasıl Çalışır ?
1) CGM
CGM, cilde yerleştirilen küçük bir sensör aracılığı ile kan şekeri verilerini almaktadır ve kandaki glikoz seviyesi hakkında bilgi vererek sürekli takip edilmesini sağlamaktadır [2]. Cilt altına yerleştirilen sensör kandaki glikoz oranını izlerken küçük bir verici bu verileri alıcıya iletmektedir. Bu sayede CGM glikoz seviyesini takip etmek ile birlikte oran değişiminin ne yönde olduğunu ve hızını da takip etmeyi mümkün hale getirmektedir [1]. CGM'den doğru kan şekeri tahminlerini elde edebilmek için, şeker hastanın kan şekeri cihazından alınan glikoz ölçümlerini kullanarak düzenli olarak CGM'yi kalibre etmesi gerekmektedir [2].
Şekil 4. Yapay Pankreas Modelini Gösterimi [1]
2) Kontrol Algoritması
Mikro denetleyiciye gömülü bir kontrol algoritması CGM’den gerekli çıktıları aldıktan sonra bunları matematiksel hesaplamalardan geçirerek insülin enjeksiyonunun kontrol edilmesini sağlamaktadır [1].
3) İnsülin Pompası
Kontrol algoritması tarafından gönderilen talimatlara göre deri altındaki yağ dokusuna doğru insülin dozajını enjekte etmektedir. Sonuç olarak, insülin kan dolaşımı boyunca hareket etmekte böylece kan şekeri seviyesini düşürmektedir [2].
4) Hastalar
Hastalar yapay pankreas sisteminin merkezinde bulunmaktadır. Kandaki glikoz oranı hastaların yaptığı fiziksel aktivitenin şiddetine, tükettiği gıdaya ve çeşitli etmenlere bağlı olarak sıklıkla değişmektedir [1].
Yapay pankreas yukarıdaki aşamaları izleyerek çalışmaktadır.
KAYNAKÇA
1. Tugay Bulut,(2021,14 Şubat).Yapay Organ Çalışmalarında Yeni Adım: Yapay Pankreas.
Erişim adresi: https://www.elektrikport.com/makale-detay/yapay-organ-calismalarinda-yeni-adim-yapay-pankreas/22984#ad-image-0
2. Krishma Prashar ve Sahaj Saxena ,(2021,3 Şubat).Artificial Pancreas: An Engineering Revolution In Healthcare.
Erişim adresi: https://www.electronicsforu.com/technology-trends/tech-focus/artificial-pancreas-engineering-revolution-healthcare
3. Erişim Adresi: https://jdrf.org.uk/news/people-feel-using-artificial-pancreas-psychological/
4. Uzm. Miraç Uçar,(2021,16 Nisan).Yapay Pankreas.
Erişim adresi: https://www.pankreas.gen.tr/yapay-pankreas.html
5. Erişim adresi: https://www.diyabetimben.com/deri-altina-yerlestirilecek-implant/