Moderne Insulinpumpen, die mitdenken

„Aktiviere Autopilot” – moderne Insulinpumpen, die mitdenken

Mit der Entwicklung der „modernen“ Insulinpumpe in den frühen 1970er-Jahren wurde der Grundstein für ein medizinisches Gerät gelegt, das heutzutage nicht mehr aus der Behandlung von Menschen mit Diabetes wegzudenken ist: Die Insulinpumpe kombiniert die annähernd lückenlose Abgabe kleinster Insulinmengen über den Tag verteilt, welche die Körpereigenproduktion von Blutzucker (die sogenannte „Basalrate“) mit Essens- oder Korrekturinsulin auf Knopfdruck (das sogenannte „Bolusinsulin“) ausgleichen soll. Insulinpumpen gibt es heutzutage in vielen unterschiedlichen Formen und in fast allen Farben. Die „klassische“ verabreicht kurzwirksames Insulin über einen Schlauch aus medizinischem Kunststoff in eine unter der Haut liegende flexible oder stabile Nadel, die für mehrere Tage getragen werden kann. Durch die stündliche oder halbstündliche Bestimmung der Basalinsulin-Dosis kann auf verschiedene Insulinbedürfnisse während des Tages eingegangen werden. Notwendiges Korrektur- oder Essensinsulin kann in unterschiedlichen „Formen“ abgegeben werden (z. B. verzögert über mehrere Minuten bis Stunden). Moderne Insulinpumpen beinhalten mittlerweile Schnittstellen für einen kabelfreien und kontinuierlichen Datenaustausch mit z. B. Zuckersensoren oder Softwareanwendungen auf Smartphones. Es können mehrere Basalraten gespeichert oder zeitenweise reduziert werden. Zudem bieten viele Insulinpumpen in Kombination mit gewissen Blutzuckermessgeräten Rechenhilfen an, sogenannte „Boluskalkulatoren“, die nach Eingabe der Zuckermenge einer Mahlzeit deren Insulinbedarf berechnen.

Insulinpumpen ermöglichen ein hohes Maß an Flexibilität, gerade bei Menschen mit Diabetes, welche durch regelmäßigen Sport eine Möglichkeit benötigen, die Insulinkonzentration im Körper rasch zu senken. Dennoch bleibt die korrekte Abschätzung des Insulinbedarfs nach wie vor ein schwieriges Thema. Klinische Studien haben gezeigt, dass die Rate an Unterzuckerungen bei Menschen mit Typ-1-Diabetes mellitus unabhängig von der Art der Insulingabe (Insulinpumpe oder Pen) war.(7) Der momentane Insulinbedarf hängt von zahlreichen Faktoren ab: die Menge an aktivem Insulin, die Menge an Nahrungszucker im Verdauungstrakt, die momentane Muskelaktivität, die Konzentration an Hormonen, die den Blutzucker erhöhen, und psychischer Stress, um nur die bekanntesten zu nennen.

Die aktuell modernste Insulinpumpe am Markt, die Medtronic MiniMed™ 670G hat sich genau dieser Problematik angenommen. Die Insulinpumpe muss mit einem Zuckersensor derselben Firma verbunden werden, um laufend Informationen über den derzeit vermuteten Blutzucker zu erhalten. In der Insulinpumpe selbst ist ein intelligentes Computerprogramm, ein sogenannter Algorithmus, installiert. Dieser berechnet eigenständig diejenige Dosis an Basalinsulin, die nötig ist, um den vermuteten Blutzucker in einem vorher definierten Zielbereich stabil zu halten. Ältere Insulinpumpenmodelle konnten bereits die Basalrate stoppen, wenn sich eine Unterzuckerung anbahnte. Dieses Modell ist nun in der Lage, die Basalrate dem momentanen Bedarf anzupassen – ohne, dass der oder die TrägerIn aktiv ins Geschehen eingreifen muss. Eine im Oktober 2018 veröffentlichte Studie untersuchte die Tauglichkeit dieses Systems. Knapp 100 Kinder mit Typ-1-Diabetes, die 7–13 Jahre alt waren, wurden mit der MiniMed™ 670G ausgestattet, und ihr Blutzucker wurde nach einer Sporteinheit (oder aktivem Spielen) mit einem Sensor kontinuierlich gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass die moderne Insulinpumpe die Basalrate bei fast allen Kindern erst ab- und nach durchschnittlich 80 Minuten wieder anschaltete. Es wurde berechnet, dass knapp 90 % an Unterzuckerungen verhindert wurden.(8) Diese Insulinpumpe samt Sensor wurde in Europa bereits zugelassen und dürfte vermutlich nächstes Jahr in Österreich verfügbar sein.(9)

„Closing the Loop” – moderne Systeme übernehmen die Blutzuckerkontrolle

Die Einführung der oben erwähnten Insulinpumpe stellt einen weiteren Schritt in Richtung einer Technik dar, die in absehbarer Zukunft vielen Menschen mit Diabetes zur Verfügung stehen könnte. „Closed loop“-Systeme (frei aus dem Englischen als „geschlossene Kreissysteme“ übersetzt) bestehen aus einer Insulinpumpe, einem Zuckersensor, einem Empfangsgerät (z. B. einem Smartphone) und einem Algorithmus. Der Algorithmus empfängt und interpretiert Zuckermesswerte des Sensors, erkennt Über- oder Unterzuckerungen und befehligt die Insulinpumpe, die aktuelle Insulindosis dergestalt zu verändern, dass der Blutzucker wieder in den vorher festgelegten Zielbereich gelangt – komplett eigenständig. Die Herausforderung besteht darin, dass der Algorithmus im Idealfall „vorausdenken“ kann – sprich, eine Abschätzung darüber machen kann, wie sich der Blutzucker in nächster Zeit verändern wird, um bereits im Vorfeld eine entsprechende Insulinanpassung vorzunehmen.

Diese Algorithmen müssen lernen, wie sich der Blutzucker in verschiedenen Situationen verhält und wie viel Insulin nötig ist, um unter allen denkbaren Umständen in den Zielbereich zu gelangen. Mehrere Forschungsgruppen und Firmen sind mit der Entwicklung solcher Systeme beschäftigt. Die Ergebnisse sind vielversprechend – so wurde ein solches System, das in der Schweiz und im Vereinigten Königreich entwickelt wurde, an Menschen mit Typ-2-Diabetes getestet, die stationär in einem Krankenhaus behandelt wurden und Insulin benötigten. Gerade unter solchen Umständen ist das Finden der korrekten Insulindosis besonders schwierig – wie eine frühere Untersuchung zeigen konnte. So lag der Blutzucker bei PatientInnen mit Diabetes im Krankenhaus an nur 60 % aller Tage innerhalb des empfohlenen Zielbereichs.(9)

Diese Problematik sollen „Closed loop“-Systeme lösen. In einer im Juni 2018 veröffentlichten Studie wurden knapp 130 Menschen mit Typ-2-Diabetes, die stationär im Krankenhaus lagen, entweder mit einem „Closed loop“-System oder aber mit der lokalen „Standardbehandlung“ mit Insulin versorgt. Die „Standardbehandlung“ bestand aus unter die Haut gegebenem Insulin, die Dosis wurde von den behandelnden Gesundheitsexperten/Gesundheitsexpertinnen anhand von Blutzuckermessungen an der Fingerbeere bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass die Zeit des Blutzuckers im empfohlenen Zielbereich unter dem „Closed loop“-System um 25 % höher war im Vergleich zur Standardbehandlung. Zudem konnten Überzuckerungen im Vergleich zur Standardbehandlung öfter vermieden werden, ohne das Risiko für Unterzuckerungen zu steigern. Wann diese Systeme auf dem Markt erhältlich sind, ist noch ungewiss. Tatsache ist aber, dass die Forschung an diesem Thema in den letzten 10 Jahren massiv intensiviert wurde. Viele klinische Untersuchungen zeigen, dass algorithmusbasierte Systeme zur Blutzuckerkontrolle der menschlichen Entscheidung überlegen sind.(10)

7. Hasanbegovic S, Obarcanin E, Hasanbegovic E, Begic N, Impact of Insulin Delivery Method on Hypoglycemia Incidence in Pediatric Type 1 Diabetes Mellitus Patients. Medical archives. 2017; 71(6):391–5. 8. Wood MA, Shulman DI, Forlenza GP, Bode BW, Pinhas-Hamiel O, Buckingham BA, Kaiserman KB, Liljenquist DR, Bailey TS, Shin J et al., In-Clinic Evaluation of the MiniMed 670G System „Suspend Before Low“ Feature in Children with Type 1 Diabetes. Diabetes technology & therapeutics. 2018. 9. UK National Diabetes Audit 2012. content.digital.nhs.uk/diabetesinpatientaudit. 10. Bally L, Thabit H, Hartnell S, Andereggen E, Ruan Y, Wilinska ME, Evans ML, Wertli MM, Coll AP, Stettler C et al., Closed-Loop Insulin Delivery for Glycemic Control in Noncritical Care. The New England journal of medicine. 2018; 379(6):547–56.