Algoritmi per la generazione di boli insulinici correttivi post-prandiali da dati in monitoraggio in continua del glucosio per la terapia del diabete di tipo 1

La dimensione del problema, la diffusione a tutte le fasce d'età e la gravità delle complicanze associate al diabete mellito fanno di questa malattia uno dei maggiori problemi sanitari su scala globale. In questo elaborato si considera in maniera specifica il diabete di tipo I (T1D, Type I Diabetes), che insorge principalmente in ragazzi e giovani adulti e li accompagna per tutta la vita. Il T1D è una malattia autoimmune caratterizzata da alti livelli di glucosio nel sangue dovuti all'incapacità dell'organismo di secernere insulina, e la sua gestione richiede innumerevoli operazioni giornaliere (monitoraggio della glicemia, iniezioni di insulina, ecc.) per mantenere la glicemia all'interno del range di normalità (comunemente 70 - 180 mg/dl) ed evitare rischiosi episodi di ipoglicemia o iperglicemia. Per alleggerire il carico che grava sui pazienti diabetici e ridurre questo numero di operazioni, diversi gruppi di ricerca stanno lavorando allo sviluppo di Decision Support Systems (DSSs), strumenti che assistono il paziente nelle scelte terapeutiche e consentono un miglioramento del controllo glicemico. I DSSs sono comunemente composti da diversi moduli, tra cui un modulo per la somministrazione di boli insulinici correttivi personalizzati, un modulo per la correzione adattiva dei parametri per il calcolo di tali boli e un modulo per la predizione del glucosio. Anche il gruppo di Bioingegneria del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione sta sviluppando un DSS, il cui modulo per la gestione dei boli correttivi post-prandiali è ancora mancante. Le iperglicemie post-prandiali, infatti, risultano essere di per sé problematiche poiché possono comportare, nel lungo periodo, danni a vari sistemi all'interno dell'organismo, soprattutto se non adeguatamente trattate. Per prevenire la loro insorgenza o mitigarne la durata, si agisce iniettando dei boli insulinici correttivi (CIB, Corrective Insulin Boluses), anch'essi detti post-prandiali. In letteratura sono presenti svariate linee guida proposte per la generazione di boli insulinici correttivi, ma raramente sono state effettivamente testate attraverso un trial clinico. L'obiettivo di questa tesi è proprio quello di contribuire allo sviluppo del modulo del DSS relativo alla generazione di boli correttivi post-prandiali. Nello specifico, il lavoro qui presentato valuta un algoritmo di letteratura, proposto da Aleppo et al., per la generazione di boli correttivi in silico e su dati reali e si propone di sviluppare dei nuovi algoritmi per la somministrazione preventiva di boli correttivi da implementare, successivamente, nel modulo dedicato all'interno del DSS. L'elaborato è suddiviso in cinque capitoli. Il primo capitolo è dedicato al diabete di tipo 1 e alla terapia per la sua gestione, con particolar focus sul problema delle iperglicemie post-prandiali e della somministrazione dei boli correttivi, e si conclude delineando lo scopo della tesi. Il capitolo successivo è dedicato alla descrizione degli algoritmi di letteratura per la generazione di CIB, con particolare enfasi sull'algoritmo di Aleppo. Il terzo capitolo presenta la valutazione di tale algoritmo in silico, tramite il simulatore di pazienti diabetici di tipo I UVa/Padova, mentre il capitolo quattro illustra la validazione dell'algoritmo di Aleppo su dati reali attraverso l'utilizzo del tool ReplayBG, uno strumento che permette l'analisi retrospettiva della traccia reale di glucosio precedentemente raccolta su cui è possibile applicare una diversa terapia insulinica. Infine, nell'ultimo capitolo, si presenteranno due nuovi algoritmi per la generazione di boli correttivi: un algoritmo basato su un modello predittivo della glicemia futura e un algoritmo basato sul calcolo del rischio di iperglicemia, assieme ai risultati ottenuti su dati reali per mezzo del tool ReplayBG.