我所知道的胰岛素泵

Selozhou 2006.3.11（seloxzzhou@hotmail.com）

鉴于现在甜蜜家园论坛上关于胰岛素泵的说法很是让有些病友困惑，更有一些别有用心的销售人员在混淆视听（当然，我没有诋毁所有销售人员的意思，其实我也从事过销售，对这个行业并没有偏见，但是好的销售应该是能给别人带来有益的东西的人），所以，我觉得有必要把我所能理解的一些胰岛素泵的情况和病友分享。由于本人的经验有限，也没有买过胰岛素泵，只是在医院住院期间用过一小段时间，文中有不足之处还希望大家能够多多谅解和指正；但另一方面来说，我还算学过电子、通讯和计算机方面的一些知识，同时也是病友，毕竟有一些糖尿病的控制经验（虽然没有很丰富的胰岛素泵经验），我想我的一些总结对于有些病友也会有一些借鉴作用，尤其是对泵感兴趣的朋友。我希望这些病友在看完这个帖子能客观地看待泵的作用，按照自己的实际情况来选择是否用泵。当然，论坛上还有一些高手和用泵经验丰富的病友，看到这个帖子还请多多指教。
胰岛素泵的最终目的是用电子控制的手段，通过持续性的皮下注射达到模拟人的胰岛素分泌曲线的目的。不管什么牌子的泵，不管采用多少时段的控制，其目的也就在于此。

一、人的胰岛素分泌曲线
正常人体胰腺分泌胰岛素：约每4分钟分泌一次微量胰岛素，餐后分泌大量胰岛素，全天控制人体血糖在生理范围内波动[1]。以正常人，一日三餐，没有中间加餐为例，胰岛素分泌的情况见图1.
    图1 正常人一日三餐的胰岛素分泌图

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 01:55 PM 编辑 ]

人体控制胰岛素分泌的过程是按照血糖值来调控的，是一个真正自动、闭环反馈的系统,当血糖升高和降低时，胰腺会分泌胰岛素或胰增血糖素来调控血糖[2]，即
当血糖上升时：
血糖上升－>胰腺监测检测到血液中的血糖上升->胰腺分泌胰岛素进入血液->胰岛素帮助血糖进入肌肉等细胞->血液中的血糖下降至正常水平->胰腺监测到血糖下降->停止分泌胰岛素
当血糖下降（至较低水平）时：
血糖下降->胰腺监测到血液中的血糖下降->胰腺切换分泌胰增血糖素至血液->胰增血糖素促使肝脏分泌葡萄糖至血液->血糖上升至正常水平->胰腺监测到血糖上升至正常停止分泌胰增糖素。
这个过程如图2所示：

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 01:55 PM 编辑 ]

由图2可以看出，胰腺根据监测到的血糖值进行自动的血糖调控，这是一个人体自身的精密的闭环反馈控制系统。
什么叫闭环反馈，这个概念对于学过电子、自动控制的朋友们来说是很熟悉的，当然，在别的行业，我们也会经常提到反馈系统。可以举个简单的例子，以用热水器烧水洗澡为例来说，大家有这样的经验，两个水龙头，一个热水一个冷水，我们要洗澡之前，一般是同时拧开热水和冷水的水龙头，然后拿手探一下，觉得烫的话，就会把热水龙头拧小一点；如果再探测，觉得拧的过小，又有点凉了，会把冷水龙头拧小一点，或把热水龙头再稍稍拧大一些；然后再用手探探，看是否合适，这样反覆多次，逐渐将水温调整到合适的温度。这个过程就是一个反馈系统的例子。探测器是你的手，根据感觉的烫和凉，反过来再调整注入水的水龙头。这样就形成了闭环反馈系统，才可以调整到一个合适的水温。也可以这样说：只有闭环反馈系统才可以达到系统的稳定（确切地说，应该是负反馈）。前面的调控洗澡水就可以看成这样一个反馈系统。
现在的胰岛素泵还不是闭环的反馈系统，是一个没有反馈的开环系统，这也就是它的最大缺点。同样以洗澡调水温为例，开环情况下，你就是以经验，自己调好两个水龙头的水温，在这个过程中，不用手去探测水温，而是凭经验觉得按怎样的比例调好后就可以洗澡。用这种方法调好之后，直接站入水中去洗澡，出现烫或冷就会是经常发生的事情了。

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 01:56 PM 编辑 ]

正常人的胰腺分泌胰岛素就是这样一个闭环反馈系统，胰腺可以根据当前自己的血糖值来调控分泌多少胰岛素，分不分泌胰岛素，从而使血糖调控到正常的水平。而胰岛素泵就是一个开环系统，其它的如笔注射也是，注射多少完全看经验，这样的一个开环系统是很难达到系统的稳定的（也就是说，将血糖控制在良好的水平），这样，我们就人工创造一个反馈系统，也就是自己用血糖仪常常测一下血糖，然后决定是否加量或减量。为了防止变动过大无法掌控，我们一般采用饮食定量的方法，用这个笨办法使这个系统接近稳定状态。
理解了这个过程，就明白了我们现在定量饮食、常测血糖、学会计算食物的热量、胰岛素的用量和起效时间等等糖尿病知识是多么重要了吧。因为我们的系统不在是一个自动反馈的系统了，要控制好只有靠经验和自己手动参与的反馈（测血糖）。

二、胰岛素的起效时间
现在动物性胰岛素由于抵抗，用的人已经比较少了。当然，就算是使用动物性胰岛素，对胰岛素的起效时间的考虑和使用人工重组胰岛素（以下简称人胰岛素）也是类似的。以起效时间论，胰岛素的分类基本有以下几种[3]：
普通的人胰岛素是短效胰岛素。，一般在半个小时起效，作用高峰为1~3 小时。这种胰岛素也就是我们平时所说的R(品牌有很多，国外国内的品牌都有)。
然后还有中效胰岛素，又叫低精蛋白锌胰岛素。起效时间为1.5~4小时，作用高峰 6~10小时。这也就是我们常说的N。
R和N由于起效时间不同，可以被有些病友用于减少注射次数的一种替代方式，预先混合的两种胰岛素（常见的有30R和50R）可以在不同的时段发挥作用（如早上注射的30R中的R在早餐时发挥作用，N由于起效慢，在中午发挥作用）。
现在还有一种胰岛素类似物，是将人胰岛素的结构略做修改，起效时间更快，方便注射完后不用等待很长时间就可以进餐，常见的商品名有优泌乐和诺和锐。
至于起效时间达24小时以上的长效胰岛素，在文章的后面再提。
胰岛素泵中大多使用的是短效胰岛素即R,或胰岛素类似物。
以病友们比较熟悉的诺和灵的起效时间图来观察（其它品牌的人胰岛素也是类似），我们看看R和N的起效时间图[4]。

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:02 PM 编辑 ]

大家可以看出来，我们可以通过多次持续输入短效胰岛素R（或胰岛素类似物）来模拟人的胰岛素分泌，如图6.

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:03 PM 编辑 ]

三、胰岛素泵的组成
胰岛素泵是一种电子设备，它的组成相对来说并不是很复杂。简单来说，如果要做一个胰岛素泵，可以设计一下电路的PCB板，如果不会，也可以参考。这个难度并不大。电子行业兴盛的地方，抄个板子实在不是问题。现在计算机的主板，通讯产品的主板比胰岛素泵的主板复杂多了，也不是造起来不费力了。胰岛素泵的PCB板的难度不会高于一些控制器和插板，虽说本人水平比较烂，但是我想长商找人设计这个并不是很大的问题。
下面要做的就是在PCB板上焊芯片了。胰岛素泵的控制过程也是比较简单的，其控制难度不会大于一个BB机。这些控制芯片也都是很成熟的，可以通过采购知名IC芯片厂商的一些通用芯片。
下面要做的就是写一些固件(Firmware)来控制这些芯片，这种Firmware能够将人手动的设置（所谓24时段，多少时段等等，各个时段注入多少药水）转换为一种计时输入行为，控制一个小马达（我搜了一下，很多厂家都是采购了瑞士的一种小马达，可能质量比较好一些。瑞士的精密仪器质量好点，譬如她的手表业）按照不同的频率输入胰岛素（这样，每个时段输入的胰岛素量就可以有一些差别）。
还要记得，把Firmware和人机界面编得功能多一些。
这样，一个胰岛素泵就的基本组成我想广大病友们已经明白了吧。见图7,我所理解的胰岛素泵的结构（可能有误，供参考）:

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:03 PM 编辑 ]

需要指出的是，图7中的胰岛素泵还是一种开环设备，也就是说，胰岛素泵不能根据人体的血糖值自动计算应该输入多少胰岛素，从而调控血糖。客观的说，现在的胰岛素泵只是一种多次输入装置而已。这也就是即使佩戴了胰岛素泵，也需要常测血糖，根据测到的血糖值自己手动做好调整。这种调整基本也是根据经验来的。所以说保持规律的饮食、善于学习糖尿病知识和总结经验仍然是最重要的。理想的闭环反馈胰岛素泵和现有的胰岛素泵的不同如图8所示。

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:04 PM 编辑 ]

四、多种胰岛素皮下注入方式模拟人的胰岛素分泌曲线
前面也说过了，可以采用胰岛素泵来模拟人的胰岛素分泌，见图6。需要指出的是，也有多种方式来模拟人的胰岛素分泌。在论坛上的一篇文章中[5]（月光寒等病友）比较详细地说明了采用RRRN四针、30R两针（或50R）来模拟人的一日三餐的胰岛素分泌的情况。由于胰岛素泵一般用于胰岛素分泌绝对缺乏的病友，我就用我本人采用的胰岛素一天RRRN四针注射和胰岛素泵这两种模拟人分泌胰岛素曲线的方法进行一下比较。
首先说明胰岛素泵模拟的方法和正常人一日三餐胰岛素分泌曲线有何不同。前面提到，一方面，胰岛素泵能模拟人的一日三餐胰岛素分泌，另一方面也有是非闭环反馈的缺点。这意味着什么呢？可以从图9中看到一些端倪。
从图9中，可以看出，假设一个人两天中三餐的饮食量有一些变化，在正常状态下，人的胰腺可以自动根据血糖的不同分泌出合适的胰岛素量，从而将血糖调控在正常的水平。可以肯定的是，由于饮食的不同，这两天人自动分泌的胰岛素的量也有不同。

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:05 PM 编辑 ]

由图9可见，在饮食改变的情况下，正常人的胰腺可以分泌合适的胰岛素量。而对于依靠胰岛素泵的病人，饮食的量的改变造成了血糖的改变（运动也会起到类似的血糖改变作用），这种改变并不能得到反馈以改变胰岛素的注入量，实际上，胰岛素的量是按照经验设置的，没有变化。如果维持胰岛素的量不变，则病人有可能低血糖也有可能高血糖。不规律饮食的补救办法是频繁监测血糖，自己手动调整胰岛素的量。由于胰岛素的起效时间要一段时间（用胰岛素类似物起效时间会快一些），而且采样未必能很密，这样做也只能做到事后的稍微补救而已。
综上所述，即使配备了胰岛素泵，病友也需要规律、定量的饮食，掌握饮食、运动和自己血糖的关系，在此基础上凭经验确定好胰岛素的输入量。可以这么说，没有好的糖尿病知识、规律的饮食和一些自制力，配备了胰岛素泵也未必能得到好的血糖。
下面看看RRRN四针的方法模拟的效果，图10。

[ 本帖最后由 selozhou 于 2007-12-21 02:05 PM 编辑 ]