Diseño de un nuevo algoritmo de calibración adaptativo para la monitorización continua de glucosa en pacientes diabéticos tipo 1

Abstract

[ES] Este Trabajo Final de Grado se encuentra enmarcado en el contexto del páncreas artificial o control automático de glucosa en pacientes que sufren diabetes tipo 1. Para su correcto funcionamiento es necesario disponer de medidas frecuentes y precisas de la glucosa plasmática. Esta labor es realizada por sistemas de monitorización continua de glucosa, generalmente instalados en el líquido intersticial; siendo necesaria una calibración para obtener el valor de la glucosa plasmática. Actualmente la precisión es bastante baja, por lo que para su mejora es conveniente la realización de estudios tanto in vitro como in vivo. Así, en este trabajo se parte de estudios in vivo realizados en el Hospital Universitario y Politécnico La Fe de Valencia para evaluar y mejorar las prestaciones de los sensores. Se cuantificará la desviación de las medidas aportadas por los sensores con respecto a las tomadas con un dispositivo estándar de laboratorio durante los ensayos. Además, se compararán los valores de dos sensores instalados en paralelo en cada paciente. Para completar esto, se validarán los sistemas para el autodiagnóstico con la norma UNE-EN ISO 15197. Tras unos resultados no esperados, se procederá a un análisis de las posibles causas de este mal comportamiento. Esta búsqueda se centrará principalmente en las diferencias a lo largo de la vida útil del sensor. Con respecto a las métricas no se encuentra un comportamiento patrón. Pero el estudio realizado comparando la sensibilidad (relación entre la intensidad y la glucosa plasmática) a lo largo de la vida útil de los sensores, demuestra una mejora cuanto menor es su variación. Basado en este resultado se propondrá un algoritmo de calibración adaptativo, que corregirá el valor de glucosa plasmática para mantener la diferencia de sensibilidad dentro de unos límites. Consiguiendo un aumento significativo de la precisión de los sensores de glucosa.

[CA] Aquest Treball Final de Grau es troba emmarcat en el context del pàncrees artificial o control automàtic de glucosa en pacients que pateixen diabetis tipus 1. Per al seu correcte funcionament és necessari disposar de mesures freqüents i precises de la glucosa plasmàtica. Aquesta tasca és realitzada per sistemes de monitorització continua de glucosa, generalment instal·lats en el líquid intersticial; sent necessari un calibratge per obtenir el valor de la glucosa plasmàtica. Actualment la precisió és prou baixa, de manera que per la seua millora és convenient la realització d'estudis tant in vitro com in vivo. Així, a aquest treball es parteix d'estudis in vivo realitzats a l'Hospital Universitari i Politècnic La Fe de València per a avaluar i millorar les prestacions dels sensors. Es quantificarà la desviació de les mesures aportades pels sensors respecte a les preses amb un dispositiu estàndard de laboratori durant els assaigs. A més, es compararan els valors de dos sensors instal·lats en paral·lel en cada pacient. Per completar això, es validaran els sistemes per a l'autodiagnòstic amb la norma UNE-EN ISO 15197. Després d'uns resultats no esperats, es procedirà a un anàlisis de les possibles causes d'aquest mal comportament. Aquesta recerca es centrarà principalment en les diferències al llarg de la vida útil del sensor. Pel que fa a les mètriques no es troba un comportament patró. Però l'estudi realitzat comparant la sensibilitat (relació entre la intensitat i la glucosa plasmàtica) al llarg de la vida útil dels sensors, demostra una millora quant menor és la seua variació. Basat en aquest resultat es proposarà un algoritme de calibratge adaptatiu, que corregirà el valor de glucosa plasmàtica per mantenir la diferència de sensibilitat dins d'uns límits. Aconseguint un augment significatiu de la precisió dels sensors de glucosa.

[EN] This Final Graduation Project belongs to the context of artificial pancreas or automatic control of glucose for patients with type 1 diabetes. In order to get a proper operation, it is necessary to have frequent and accurate blood glucose measurements. This work is carried out by continuous glucose monitoring systems, which are usually located in the interstitial compartment. Then, to obtain the value of plasma glucose, it is necessary a calibration algorithm. Currently, the accuracy of these devices is quite low, so for improvement, in vitro and in vivo studies are convenient. Thus, this project, based on in vivo studies in La Fe Polytechnic University Hospital of Valencia, will try to assess and improve the performance of the sensors. In the studies, blood glucose measurements were taken with a standard laboratory device, these measurements will be compared with the measurements provided by sensors. Furthermore, the values of two sensors, in parallel in each patient, will be compared. To complete the analysis, the systems will be validated for self-diagnosis with standard UNE-EN ISO 15197. After some unexpected results, it will be made an analysis to find the possible causes of this misbehavior. This search will focus mainly on differences along the life of the sensor. In the performance metric, a pattern behavior was not found. But the study comparing the sensitivity (ratio between the intensity and plasma glucose) throughout the life of the sensors, demonstrates that the smaller variation of sensitivity, the higher precision of the sensors. Based on this result, it will be proposed an adaptive calibration algorithm. This algorithm will correct the plasma glucose value to keep the variation of sensitivity within limits. In this way, a significant increase in the accuracy of the glucose sensor it is achieved.