PID PER IL CONTROLLO GLICEMICO NEL PANCREAS ARTIFICIALE E NEL CLAMP GLICEMICO

Background e Obbiettivi: questo progetto di tesi si compone di due parti, dove queste hanno in comune l'utilizzo del controllore PID per compiere un determinato scopo. La prima parte studia l'utilizzo del PID nel Pancreas Artificiale mentre nella seconda parte viene studiato il PID nel Clamp Glicemico. Il Pancreas Artificiale (AP) è uno strumento utilizzato nella terapia del diabete mellito di tipo 1 che cerca di dare al paziente una “nuova vita” priva di preoccupazioni riguardanti gli andamenti glicemici, mentre il Clamp Glicemico è una tecnica sperimentale utilizzata nella valutazione di diversi aspetti del metabolismo del glucosio. In ambedue i casi si affronta la sfida non banale di regolare accuratamente i parametri del PID, nel primo caso si cerca di modellare la velocità di infusione di insulina per portare la glicemia del paziente in un range di valori il più fisiologici possibile, mentre nel secondo caso si cerca di modellare la velocità di infusione endovenosa di glucosio esterna per portare la concentrazione di glucosio nel sangue (BG) dei soggetti verso un livello di plateau desiderato. Metodi: nel primo studio si sviluppa il PID con azione di feedforward, simulando così un AP totale, e senza azione di feedforward, replicando così un AP ibrido. Nella seconda parte del lavoro si utilizza il medesimo concetto di PID ma nel contesto del Clamp Glicemico per tre tipi diversi di scenario: iperglicemico, euglicemico e ipoglicemico. In ambedue i casi studio, viene svolto il processo di convalida attraverso un simulatore che emula le variabilità glicemiche di 10 pazienti virtuali (il medesimo del caso precedente), in più include anche modelli di errore di misurazione e ritardo di campionamento per un maggiore realismo. Risultati: Nell’AP il PID ha dimostrato una buona capacità nello portare la glicemia dei pazienti secondo il livello di riferimento fornito. Nel caso dell’AP totale la mancanza dell’azione di feedforward non aiuta a prevenire l’innalzamento glicemico dovuto all’assunzione di carboidrati, ma riesce ad ogni modo a portare in tempi brevi la glicemia a livello di riferimento, nel caso invece dell’AP ibrido il picco glicemico si abbassa notevolmente e porta la glicemica del paziente a riferimento in breve tempo. Nel Clamp Glicemico il PID riesce a compiere il suo dovere in tutti e tre i casi: Iperglicemico, Euglicemico ed Iperglicemico mantenendo fissa la glicemia. Conclusioni: I risultati ottenuti dal PID sia nell’ambito dell’AP sia nel Clamp Glicemico danno evidenti segni che la strada percorsa è corretta e può continuare in un continuo sviluppo e miglioramento di questi dispositivi nella sicurezza ed efficacia in vivo. Portando così ad una qualità di vita migliore per il paziente diabetico, più semplice e meno rischiosa e, migliorando la qualità degli esperimenti con il clamp di glucosio.