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人工膵臓にAIを加えると効率が向上することが研究で判明

May, 28, 2024, Alabama--1型糖尿病を調節する人工膵臓に高度な人工知能(AI)を追加することは安全であり、システムの効率を向上させることが、バージニア大学(UAV)糖尿病技術センタによるこの種のものとしては初の研究で明らかになった。

新しい研究では、UVAの研究者は、1型糖尿病患者の血糖値を自動的に監視および調節する高度な実験的人工膵臓システムと、研究チームが「ニューラルネット人工膵臓」と表現したAIを組み込んだ人工膵臓アルゴリズムを比較した。研究チームによると、AIがサポートする人工膵臓は、参加者の血糖値を高度なシステムとほぼ同じ時間目標範囲に保ち、計算要求を大幅に削減した。効率が向上すれば、開発者はインスリンポンプのような計算能力の低いデバイスにシステムを実装できるようになる可能性があるという。

「これまでのところ、これはデータ駆動型の人工膵臓システムの最初の臨床試験であり、広範囲に訓練されたニューラルネットワークを使用してインスリンを自動的に送達する」と、UVA糖尿病技術センタ所長Boris Kovatchev、Ph.Dはコメントしている。

人工膵臓の強化
1型糖尿病の成人参加者15名が、高度な人工膵臓とAI支援人工膵臓の両方を20時間使用し、可能な限り日常生活に忠実に従って、ホテルで連続してテストセッションに参加した。AIが支援する人工膵臓システムでは、参加者の血糖値を86%の確率で目標範囲に維持したのに対し、高度な人工膵臓システムでは87%だった。AIがサポートする人工膵臓は、効率が大幅に向上し、計算要求が6倍に削減された。

AIが支援する人工膵臓は、「したがって、インスリンポンプやポッドなどの処理能力の低いデバイスへの実装に適している」と、研究チームは新しい科学論文で報告している。

AI支援の人工膵臓を患者が使用できるようになるまでには、さらなる研究が必要であるが、UVAの研究チームは、AIを組み込むことで、個人だけでなく何千人ものユーザからのデータに基づいてアルゴリズムを適応および改善し、計算能力が限られているデバイスを介して血糖値のモニタリングと調整を自動化できるようになることを期待している。

「ニューラルネットの実装により、アルゴリズムはシステムを着用している人のデータから学習することができる。これにより、AIによるリアルタイムのパーソナライズされたインスリン投与への扉が開かれる」(Kovatchev)。

AIが支援する人工膵臓の開発研究は、UVA糖尿病技術センタの初期の画期的な研究に基づいており、すでに患者による使用が承認されている別の人工膵臓システムを作成する。Tandem Diabetes Careが製造し、Control-IQシステムとして販売されているこのシステムは、米国食品医薬品局(FDA)が2歳以上の1型糖尿病患者向けに承認している。
(詳細は、https://newsroom.uvahealth.com/