A cura del prof. A. Borri dell’Istituto di analisi dei sistemi ed informatica “A. Ruberti” del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Iasi), Università degli Studi dell’Aquila, Università di Milano-Bicocca
Un recente studio condotto dall’Istituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica “Antonio Ruberti” del Cnr (CNR-IASI), l’Università degli Studi dell’Aquila e con l’Università di Milano-Bicocca, ha proposto una tecnica per la progettazione di un pancreas artificiale per pazienti con diabete tipo 2. Il lavoro è stato pubblicato a dicembre 2021 sulla rivista specializzata IEEE Transactions on Control Systems Technology.
Ricercatori dell’Istituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica “Antonio Ruberti” del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IASI), in collaborazione con l’Università degli Studi dell’Aquila e l’Università di Milano-Bicocca hanno sviluppato una tecnica, basata sull’utilizzo dei cosiddetti modelli simbolici, da utilizzare per la progettazione di un pancreas artificiale per pazienti con diabete tipo 2.
Il diabete tipo 2 rappresenta circa il 90% dei casi di diabete in tutto il mondo: è una malattia metabolica – da distinguersi dal diabete tipo 1 che è una malattia autoimmune – caratterizzata da elevate concentrazioni di glucosio nel sangue (iperglicemia), tipicamente in un contesto di insufficiente secrezione endogena e/o di resistenza all’azione dell’insulina (insulino-resistenza), principale ormone regolatore dei livelli di glucosio nel sangue e nei tessuti.
Il pancreas artificiale rappresenta oggi una tecnologia all’avanguardia per la regolazione automatica della glicemia nei pazienti con diabete (prevalentemente con diabete tipo 1).
“L’approccio proposto dal CNR-IASI si basa sui cosiddetti modelli simbolici, che sono approssimazioni finite di sistemi dinamici complessi. Nel nostro caso il modello tiene conto della dinamica della concentrazione di glucosio nel sangue, della somministrazione di insulina dall’esterno per via sottocutanea, e dell’assunzione di pasti (Figura 1)”, spiega Alessandro Borri del CNR-IASI.
“La metodologia è stata validata in silico (cioè mediante simulazione numerica) su un modello di paziente virtuale approvato dalla Food and Drug Administration americana come sostituto della sperimentazione animale nei test preclinici di strategie di controllo della glicemia ad anello chiuso”.
Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica IEEE Transactions on Control Systems Technology, “conferma il potenziale dell’approccio simbolico proposto. In particolare, considerando una popolazione di 10mila pazienti virtuali (Figura 2), si evidenzia che il controllore simbolico è in grado di compensare il comportamento iperglicemico e congiuntamente di evitare pericolosi episodi di ipoglicemia, fornendo, rispetto a tecniche standard, significativi miglioramenti delle prestazioni, valutate secondo indici di efficacia definiti a livello internazionale”, sottolinea Borri.
“Inoltre, l’approccio simbolico è in grado di adattarsi in modo robusto a variazioni casuali nella quantità e nella composizione dei pasti e alla eterogeneità della popolazione considerata” conclude Borri.
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Reference
Borri, G. Pola, P. Pepe, M.D. Di Benedetto, P. Palumbo – Symbolic Control Design of an Artificial Pancreas for Type-2 Diabetes.
IEEE Transactions on Control Systems Technology, 28 december 2021, pages 1-16
