Design and in silico evaluation of an intraperitoneal–subcutaneous (IP–SC) artificial pancreas

Abstract

Prandial glucose regulation is a major challenge for the artificial pancreas using subcutaneous insulin (without a feedforward bolus) due to insulin’s slow absorption-peak (50–60 min). Intraperitoneal insulin, with a fast absorption peak (20–25 min), has been suggested as an alternative to address these limitations. An artificial pancreas using intraperitoneal insulin was designed and evaluated on 100 in silico subjects and compared with two designs using subcutaneous insulin with and without a feedforward bolus, following the three meal (40–70 g-carbohydrates) evaluation protocol. The design using intraperitoneal insulin resulted in a significantly lower postprandial blood glucose peak (38 mg/dL) and longer time in the clinically accepted region (13%) compared to the design using subcutaneous insulin without a feedforward bolus and comparable results to a subcutaneous feedforward bolus design. This superior regulation with minimal user interaction may improve the quality of life for people with type 1 diabetes mellitus.

Development and in silico validation of the PID-algorithm for the artificial pancreas with intraperitoneal insulin delivery

“…Для моделирования ИП-введения инсулина мы исполь-зовали параметры фармакокинетики и фармакодинамики инсулина, наблюдающиеся при внутривенном (ВВ) введе-нии [21]; источником данных о гликемии виртуальных па-циентов был смоделированный подкожный сенсор ГК.…”

Intraperitoneal insulin infusion: on the way to the artificial pancreas

“…В 90-х годах ХХ века был раз-работан специальный лапаропорт для осуществления ИП-инфузии инсулина с помощью носимой инсули-новой помпы (система DiaPort®2 от Roche Diagnostics, Базель, Швейцария, рис. 2) [2,25,26]. Разработанная си-стема предполагает имплантацию в переднюю брюшную стенку специального лапаропорта, который соединяет отходящий в брюшную полость и подшиваемый к сероз-ной оболочке катетер с обычной носимой инсулиновой помпой, например, Акку-Чек Спирит Комбо (рис.…”

“…3. Схематическое представление системы DiaPort®2 [25] (Левая часть рисунка). Инсулиновая помпа, которая обеспечивает инсулином через место введения DiaPort®2 в области живота.…”

The Artificial Pancreas: A Dynamic Challenge

“…This resembles the system described e.g. by Lee et al (2014). The right-hand figure illustrates the concept of a port-based intraperitoneal AP, in which a combined controller and hormone pump (C/P) resides externally to the body.…”