2. Программные средства для компенсации диабета
В последние годы имеет место ряд попыток компенсации диабета с помощью программ, рассчитывающих дозу инсулина, необходимую для погашения определенного количества пищи. Такие программы созданы за рубежом, но мы рассмотрим отечественный вариант, если понимать под Отечеством нашу страну в недавнем прошлом. Эта оговорка необходима, так как Юрий Петрович Кадомский, автор программы «Диабет 2000», живет в Риге. Мы благодарим Ю.П.Кадомского, который сделал краткое описание своей методики расчетов и предоставил его нам для публикации в книге. Этот материал приводится ниже в несколько сокращенном виде.
ПРОГРАММА «ДИАБЕТ 2000». В настоящее время стали появляться компьютерные программы, позволяющие рассчитывать дозы короткого инсулина для компенсации пищи. Одной из таких программ является «Диабет 2000». При разработке программы автор исходил из следующих посылок.
1. Сахарный диабет не лечится, но он компенсируется. То, что организм не способен вырабатывать, ему необходимо получать извне, но в строго определенных дозах. Чем точнее эти дозы – а значит, чем точнее имитация работы здоровой поджелудочной железы, – тем меньше больной человек отличается от здорового. Краеугольным камнем компенсации диабета является точный расчет компенсационных доз и их соответствие поступающим с пищей углеводам.
2. На сахар крови влияют не только углеводы, но и другие компоненты питания – белки и жиры. Учет лишь одних углеводов не позволит достичь точной компенсации.
3. Диабет индивидуален; иными словами, у каждого свой диабет. Следовательно, и подход к расчету доз должен быть индивидуальным, базирующимся на особенностях конкретного организма и конкретного диабетического заболевания.
4. Точность расчетов напрямую зависит от точности вводимых исходных данных. Ориентация на «средние» яблоки, картофелины, ложки и т. д. не дает необходимой точности в расчете дозы инсулина.
5. Расчет доз не должен ограничиваться лишь случаем простых продуктов с известными характеристиками (то есть с известным количеством белков, жиров и углеводов в 100 граммах продукта). Наш рацион состоит из сложных многокомпонентных блюд, представляющих собой смеси простых продуктов, приготовленных по соответствующему рецепту. Следовательно, должна быть возможность расчета доз и для них.
6. Разные продукты по-разному влияют на сахар крови, как количественно, так и по времени. Например, глюкоза и фруктоза являются простейшими углеводами, но их влияние на уровень сахара крови совершенно разное. Следовательно, при расчете дозы надо учитывать гликемические индексы продуктов.
7. Естественно, в расчетах должны приниматься во внимание виды применяемых инсулинов и их особенности.
8. Хотя расчет производится на компьютере, человек не должен быть постоянно к нему привязан. В самом деле, не возьмешь ведь с собой компьютер, отправляясь в гости, на рыбалку, на пикник или прогулку по городу, которая должна закончиться в кафе.
Изложенные выше соображения были реализованы в программе «Диабет 2000», написанной на объектно-ориентированном языке высокого уровня Visual Basic 6.0 под операционные системы Windows 98\ME\2000\XP.
Расчет компенсационных доз производится на основании следующих исходных данных:
характеристик продуктов, которые пользователь программы желает употребить в пищу. При этом под характеристиками понимается не хлебная единица, а содержание белков, жиров и углеводов в 100 граммах продукта. Эти общепринятые характеристики приведены в различных справочниках, кулинарных книгах, на упаковках и т. д.;
веса каждого продукта в граммах;
индивидуальных компенсационных коэффициентов, учитывающих потребности конкретного больного в инсулине и зависящих от тяжести и стажа болезни, способности или неспособности поджелудочной железы вырабатывать собственный инсулин и ряда других факторов.
В программе приняты два компенсационных коэффициента:
коэффициент К1, являющийся основой для расчета доз в случае продуктов, богатых углеводами. Смысл коэффициента: К1 характеризует количество инсулина, необходимого для компенсации одной ХЕ. Эта величина у каждого своя, и она требует определения на этапе настройки программы;
коэффициент К2, являющийся основой для расчета доз в случае продуктов, практически не содержащих углеводы, но богатых белками и жирами. Смысл коэффициента: К2 характеризует количество инсулина, необходимого для компенсации 100 ккал. Этот коэффициент также индивидуален и требует определения на этапе настройки программы.
Определение компенсационных коэффициентов производится опытным путем. Для определения К1 следует взять монокомпонентный продукт, богатый углеводами (например, хлеб или гречневую кашу), после чего производится подбор дозы инсулина, необходимой для компенсации определенного количества этого продукта, измеренного в ХЕ. Условием компенсации является приведение сахара крови к исходному значению через определенное время (для обычных «коротких» инсулинов – через 3,5—4 часа). Это означает, что вся съеденная пища компенсирована полностью и без перебора. Затем введенная доза делится на количество ХЕ и получается коэффициент К1 – количество инсулина, нужное для компенсации одной ХЕ. Аналогичным образом определяется коэффициент К2 на продукте, не содержащем углеводы (разница лишь в том, что в случае К2 учитывается калорийность съеденного продукта). Более детально процедура настройки рассмотрена на сайте автора http://juri.dia.ru. В начале использования программы коэффициенты автора равнялись соответственно 1.7 и 0.7, а через два с половиной года, после достижения стабильной компенсации, они уменьшились до 0.8 и 0.1.
Другим важным источником данных для расчета являются характеристики продуктов, хранящихся в базе данных. В настоящий момент вместе с программой поставляется обширная база данных, охватывающая характеристики множества продуктов. Разумеется, ее можно расширять и корректировать; при этом объем базы данных не ограничен ничем, кроме гастрономических пристрастий пользователя. Кроме простых продуктов с известными характеристиками предусмотрен ввод многокомпонентных блюд с заранее неизвестными характеристиками. На этапе ввода программа сама сделает анализ рецептов этих блюд, рассчитает их характеристики и внесет блюда в базу данных. В дальнейшем на основе этого анализа, программа будет применять к тому или иному блюду нужный алгоритм расчета.
Последним исходным данным является количество продукта, которое пользователь желает съесть и для которого надо рассчитать дозу. Этот параметр зависит от точности определения веса продукта или блюда, так что на первом этапе пользования программы необходимы бытовые весы. В дальнейшем, по мере приобретения опыта расчетов, нужда в них постепенно отпадает.
Как уже отмечалось выше, на компенсацию влияет вид применяемого инсулина или комбинации инсулинов. Так, автор одновременно использует «короткий» хумулин Р и «сверхбыстрый» хумалог. В этом случае программа рассчитает не только общую компенсационную дозу, но и даст рекомендации по пропорциям разделения этой дозы по видам инсулина.
Рассмотрим работу с программой – например, в том случае, когда пользователь решил пообедать (при этом не важно, сколько пищи он собрался съесть). Его задача такова: сообщить компьютеру, что именно и в каком количестве он желает съесть, нажать кнопку «Расчет» и моментально получить компенсационную дозу. Фактически для этого надо лишь «нащелкать» мышкой в расчетную таблицу нужные продукты из базы данных и указать их количество. Программа рассчитывает не только компенсационную дозу, но и характеристики трапезы: количество в ней ХЕ, белков, жиров и углеводов, их процентное распределение, распределение килокалорий по компонентам пищи. Разумеется, предусмотрена оперативная коррекция компенсационных коэффициентов, зависящая от внешних факторов (времени суток, физической нагрузки). Для определения компенсационных доз в отрыве от компьютера имеется возможность сделать расчеты заранее и распечатать их (такие предварительные расчеты производятся по базе данных для фиксированного количества продуктов 25 г, 50 г, 75 г и т. д. Подобную распечатку можно взять с собой в гости, за город, в ресторан и тому подобные места. Определение доз с помощью распечатки менее точно, чем дома, но все же точнее, чем «на глаз».
В заключение необходимо отметить, что программа русскоязычная и распространяется автором бесплатно. Подробнее с ней можно ознакомиться на упоминавшемся выше сайте http://juri.dia.ru. Там же имеется форум, где обсуждается использование программы, даются рекомендации и ответы на вопросы пользователей и где можно скачать программу с ее подробным описанием. В описание рассмотрена не только технология использования программы, но и другие моменты, касающиеся диабета.
3. Радикальные решения
Но все-таки сколь удивительными ни оказались бы уже существующие новые препараты и методы, с их помощью не решить главной проблемы: своевременного и адекватного инсулинного отклика на уровень глюкозы крови. Обеспечивая отклик шприцем или таблеткой, а не иным, более совершенным способом, мы остаемся рабами своего лекарства, а в более широком смысле – заложниками и невольниками болезни. Возможны ли тут радикальные решения?
Да, безусловно. Видимо, это будет второй взрыв – или прорыв – в способах выживания при диабете, обусловленный достижениями в сфере электроники. Первый шаг в этом направлении – инсулиновый дозатор (помпа или наружный насосик) – уже сделан, причем довольно давно. Представьте себе прибор размером с сигаретную пачку с капсулой для хранения инсулина, который вы носите на поясе в области живота; в нем имеется трубка с иглой (катетером), постоянно введенной под кожу (что, конечно, его большой недостаток), и таймер (измеритель времени), который можно программировать, – и в соответствии с заданной программой он сам введет вам в нужное время нужную дозу. Это еще не искусственная поджелудочная железа, но уже полный аналог того «запрограммированного» многопикового инсулина, о котором мы говорили выше. Впрочем, как полагают специалисты, вряд ли за таким дозатором будущее; ведь он – всего лишь усовершенствованная шприц-ручка и не подходит для спортсменов и людей, занятых физическим трудом: игла раздражает кожу, а наличие отверстия в коже увеличивает вероятность инфекции. В России к этому добавляется еще одна проблема – с обслуживанием. Нам известны двое петербуржцев, получивших такой прибор в подарок от фирмы-производителя, но не использующих его в настоящее время. Причина проста – необходимо покупать за рубежом дорогостоящие капсулы с инсулином.
Чтобы создать искуственную поджелудочную железу (ИПЗ), необходимо избавиться от внешнего программирования; такой прибор, снабженный компьютером, должен, как настоящая железа, с а м знать, когда и столько ввести инсулина. Главной проблемой в данном случае является не автоматическая инъекция инсулина, а определение сахара крови – не зная этого, компьютер ИПЗ не сумеет рассчитать потребную в данный момент дозу инсулина. А в этом-то и заключается вся суть дела – ведь ИПЗ должен обеспечить точно такую же автоматическую обратную связь глюкоза-инсулин, какая осуществляется поджелудочной железой.
Мы уже знакомы с методами анализа сахара крови, и поэтому упомянутая выше проблема может показаться нам неразрешимой. Анализы проводятся наполовину химическим методом, и для них, в той или иной степени, нужны тест-полоски и другие специальные реактивы, а также человеческие руки. Можно ли выполнить данный анализ полностью автоматическим путем? Без вмешательства человека? Да еще при условии, что прибор-анализатор должен быть небольшим?.. Крайне сомнительно.
Вспомним, однако, что смысл анализа, произведенного человеком, заключается в том, чтобы получить видимый глазами результат, то есть число. Компьютеру число тоже понятно – и, получив его, компьютер может рассчитать нужную дозу инсулина и дать команду на инъекцию. Но это наш, человеческий способ мышления, плохая попытка заставить компьютер воспроизвести наши манипуляции с глюкометром и шприцем. А зачем это, собственно, нужно? Ведь поджелудочная железа никаких чисел не определяет и работает не по дискретно-цифровому, а по аналоговому принципу. Это значит, что количество глюкозы в крови напрямую, без всякой оцифровки, инициирует секрецию определенного количества инсулина, то есть «потенциал» глюкозы порождает адекватный отклик «потенциала» инсулина. Такие процессы в электронике давно известны и носят название аналоговых.
Итак, ИПЗ можно создать, а раз можно, то ее и создали – лет пятнадцать назад. Пятнадцать лет! Этот факт вас несомненно поразит. Вы спросите: где же эта искусственная поджелудочная железа? Почему вы никогда не видели подобного прибора? Лишь потому, что он слишком велик и несовершенен, либо мал, дорог, но опять-таки несовершенен.
Прибор «Стационарная искусственная поджелудочная железа» – «Биостатор» фирмы «Майлз» (США – Германия) представляет собой установку в виде чемоданчика с откинутой крышкой, и носить его с собой постоянно нельзя. «Биостатор» содержит три основных блока: анализатор с датчиком глюкозы и системой непрерывного взятия крови; управляющий компьютер (к которому в старом варианте прибора подключалось печатающее устройство, а в современной модификации – монитор); насос с системой для оперирования с растворами инсулина и глюкозы. Словом, если вы захотите воспользоваться этой ИПЗ, то вам придется возить ее с собой на тележке.
Разумеется, «Биостатор» предназначен не для этого. С его помощью ликвидируют острые состояния при диабете, к нему подключают больных с лабильным течением болезни, нормализуя им сахара. Осуществляется такая операция за 3—7 приемов, и время каждого подключения составляет от четырех часов до суток.
Для индивидуального использования предназначен другой прибор, который называется «Искусственная бета-клетка» (ИБК). По внешнему виду ИБК представляет собой пластинку размером 2Ѕ2 сантиметра, которая имплантируется в воротную вену больного (воротная вена – один из крупных кровеносных сосудов). Прибор состоит из пяти функциональных блоков: сенсора, чувствительного к сахару крови, микрокомпьютера, блока питания (батарейки), насоса для введения инсулина и резервуара с высококонцентрированным инсулином. Уже это краткое описание порождает ряд вопросов: на сколько хватает инсулина?.. на сколько хватает батарейки?.. какова цена такого устройства?.. сколь часто его следует заменять?.. Ответим, что прибор, разработанный в начале восьмидесятых годов, был довольно несовершенен: его ресурсов хватало на небольшой срок, операцию по вживлению приходилось повторять часто, а кроме того, существовала проблема тканевой несовместимости, то есть внешнее покрытие ИБК не соответствовало тканям человеческого организма, что вызывало реакцию отторжения. В наше время некоторые вопросы уже сняты, и современный ИБК может функционировать в организме больного в течение трех – пяти лет. Но стоит такой прибор очень дорого, и применять его в массовых масштабах пока что нельзя.
Мы полагаем, что третий прорыв в лечении диабета будет наиболее радикальным и многообещающим, связанным не с электроникой, а с достижениями в области физиологии. Возможно, будет найден способ восстановления активности бета-клеток (то есть полного или частичного излечения диабета); возможно, будут разработаны надежные методы по имплантации чужеродных бета-клеток или по замене поджелудочной железы. Такие операции уже выполняются на протяжении ряда лет и состоят в том, что больному пересаживают половину здоровой железы от донора. Процедура очень непростая и дорогая, причем основной проблемой, возникающей при операциях такого рода, является иммунологическая несовместимость тканей – организм больного отторгает чужеродную железу, не желает признавать ее своей.
Вариант имплантации выглядит почти фантастическим, но не будем забывать, сколь актуальна данная проблема: ведь, кроме диабета, существуют и другие заболевания поджелудочной железы, и самое страшное из них – рак. Так что не одним диабетикам может понадобиться новая поджелудочная железа. Вы спросите: откуда же ее взять? Свиная вряд ли подойдет, да и чужая человеческая тоже, тем более что на всех диабетиков не напасешься половинок желез от доноров. Но вспомните об опытах по клонированию, информация о которых все чаще проскальзывает в СМИ. В чем их значение и смысл? Конечно же, не в том, чтобы создать копию овцы или даже человека в любом из возможных вариантов, от разумного и равноправного двойника до бессмысленного биоробота. Главная задача – научиться клонировать человеческие органы, чтобы их пересадка не вызывала отторжения из-за несовместимости тканей. Трудно прогнозировать, когда будут разработаны подобные методы, когда они станут надежными, сравнительно дешевыми и доступными, но рано или поздно это случится.
Чтобы добавить вам оптимизма (особенно людям молодым, которым еще жить и жить), прибегнем к следующей аналогии. Природный рубин, извлеченный из копей, – драгоценный камень, который стоит очень дорого, тысячи долларов за крупный экземпляр. Но мы давно научились выращивать искусственные рубины и другие драгоценные камни; искусственный рубин (корунд) называется так лишь потому, что создан человеком, но это самый настоящий рубин, с той же кристаллической решеткой и тем же самым химическим составом, что и природный камень. Вдобавок хорошие корунды лучше природных рубинов – в них меньше трещинок, инородных включений и т. д. (собственно, по этим трещинкам и включениям опытный ювелир и отличает природный камень от искусственного). Во всем остальном эти кристаллы адекватны, но природный – редкость, а искусственные делают сотнями килограммов, и цена им – рубль в базарный день. Этот пример не единственный; во многих случаях мы, люди, сумели не только воспроизвести природные процессы, но и получить в результате очень качественную и очень дешевую продукцию.