Dobbelt intraperitoneal kunstig bukspyttkjertel

En kunstig bukspyttkjertel vil sørge for riktig blodsukkernivå døgnet rundt.

Insulin fra bukspyttkjertelen sørger for at kroppen til enhver tid har riktig mengde glukose (sukker). Pasienter med diabetes type 1 mangler denne funksjonen og må tilføre insulin utenfra, mange ganger om dagen.

De første kunstige bukspyttkjertlene som er i ferd med å komme på markedet, har begrenset effekt. De består av en sensor under huden som måler sukkernivået, og en pumpe utenpå kroppen som sender insulin inn under huden. Disse apparatene greier ikke å korrigere for raske endringer i blodsukker, for eksempel etter et måltid eller ved hard trening, og pasienten blir fortsatt plaget med at de ofte får for lavt eller høyt sukkernivå.

Forskere i Trondheim går helt nye veier for å styre sukkernivået. De vil måle sukkernivået inne i bukhulen og pumpe insulin inn dit. Insulinpumpen og insulinet blir plassert i en liten boks på utsiden. Fra boksen går en optisk fiber og en tynn slange gjennom en liten port i bukveggen. Porten vil få en hurtigkobling, slik at pasienten kan ta av insulinboksen ved behov.

Målet er å lage et apparat som etterligner måten en frisk kropp styrer blodsukkernivået på, slik at pasienten ikke trenger å tenke på diabetesen selv når han eller hun spiser eller trener.

I det ambisiøse prosjektet deltar forskere innenfor medisin, kybernetikk, biosensorteknologi, elektronikk, produktutvikling og materialteknologi, pluss industri.

Prosjektet ledes av forskningsgruppen Artificial Pancreas Trondheim (APT) på NTNU med St. Olavs hospital som forskningspartner og Prediktor Medical AS som industripartner.

Prosjektinformasjon

  • Kategori:
    Helse
  • Varighet:
    2016 - 2020
  • Støtte:
    24,7 mill. kr
  • Institusjon:
    NTNU

Prosjektleder

Sven Magnus Carlsen

E-post: sven.carlsen@ntnu.no
Tlf: 91769528

Profil

Partnere

Artificial Pancreas Trondheim (APT), St. Olavs Hospital, Prediktor Medical AS

Eksterne ressurser
  • Mer om prosjektet
  • Aktivitet
  • Arrangementer
  • Publikasjoner
  • Deltakere

Etterligner kroppens bukspyttkjertel

I prosjektet Double Intraperitoneal Artificial Pancreas skal forskerne utvikle en robust kunstig bukspyttkjertel med helautomatisk styring av insulintilførselen til pasienter med diabetes type 1. Det vil gi dem et bedre og lengre liv.

Første gang insulin ble tilført et menneske, var i 1922. Det står som et av de virkelig store gjennombruddene i medisinens historie. Pasienter med diabetes type 1 som tidligere hadde gått en sikker død i møte, kunne nå leve et langt liv. Men ikke uten komplikasjoner. Fortsatt har disse pasientene 10 år kortere forventet levetid enn friske.

En grunn er at det er vanskelig å regulere nivået av glukose (sukker) hos pasienter med diabetes type 1 med dagens metoder. I en frisk kropp produserer bukspyttkjertelen ekstra insulin så snart sukkernivået i blodet begynner å stige. Hos diabetes type 1-pasienter er cellene som lager insulin ødelagt.

Disse pasientene er avhengig av å tilføre kroppen insulin. Det gjør de enten ved å sette en sprøyte i underhuden, eller at de har en pumpe som gjør det. Likevel får de fra tid til annen, og hos mange pasienter flere ganger daglig, for lavt eller høyt glukosenivå i blodet. Begge deler er på lang sikt skadelig for kroppen.

Det har lenge vært en drøm å lage en kunstig bukspyttkjertel. Men de som er utviklet til nå, er ikke gode nok til å være helautomatiske. Nå utvikler forskere i Trondheim teknologi for å styre tilførselen av insulin automatisk hele døgnet.

Dagens metoder ikke nøyaktige nok

De kunstige bukspyttkjertlene som i dag er i ferd med å komme på markedet, består av en glukosemåler i en nål som stikkes inn under huden, og en insulinpumpe som pumper insulin inn under huden.

Denne teknologien vil aldri kunne bli nøyaktig nok. For det første er det en tidsforsinkelse fra det skjer en endring i glukosenivået i blodet til det registreres av måleren i underhuden. Forsinkelsen kan være 8-20 minutter. For det andre tar det rundt 45 minutter fra insulin pumpes inn i underhuden til insulinnivået i blodet når toppen. Men full virkning på glukosestoffskiftet i kroppen er først halvannen til to timer etter at insulinet er tilført.

En annen ulempe er at målerne må skiftes ut etter noen dager, og at de må kalibreres et par ganger om dagen av pasienten ved hjelp av små blodprøver.

Forskerne i Trondheim vil utvikle teknologi som mer etterligner glukosestoffskiftet hos friske personer. De plasserer både glukosemåleren og insulintilførselen inne i bukhulen, i det væskefylte rommet mellom tarmene. Målinger viser at glukosenivået her endrer seg mer i takt med nivået i blodet. Tidsforsinkelsen fra endringen skjer til den fanges opp av glukosemåleren, blir dermed liten.

Enda viktigere for responstiden er at insulin suges opp vesentlig raskere i bukhulen enn i underhuden, og at veldig mye av insulinet kommer inn i portvenen og deretter direkte inn i leveren. I følge beregninger forskerne har gjort, skal de kunne normalisere nivået på blodsukker hos diabetes type 1-pasienter med denne metoden.

Et lite hull i bukveggen

En viktig del av prosjektet er å konstruere porten som skal plasseres i bukveggen. Denne porten må være liten, og målet er at den utvendige diameteren skal være maksimalt 1 cm. Den optiske fiberen til glukosemåleren og kanylen for tilførsel av insulin må være tilsvarende små, med diameter på 4-5 mm.

Porten vil få en hurtigkopling slik at pasienten kan koble fra utstyret når han skal i svømmehallen eller gjøre andre aktiviteter der insulinpumpen er i veien.

En annen viktig del av prosjektet er å utvikle teknologien for kontinuerlig måling av glukose i bukhulen. Her har industripartneren Prediktor Medical i Fredrikstad en viktig rolle.

En tredje viktig del er å finne ut hvordan insulinpumpen må programmeres for at den automatisk skal gi riktig dose insulin, for eksempel når pasienten spiser og glukosenivået stiger raskt i blodet. Her skal forskerne finne data om sammenhengen mellom glukosemålingene og hvordan det tilførte insulinet i bukhulen påvirker glukosenivået i blodet.

Tverrfaglig

I prosjektet møtes forskere fra NTNU og St. Olavs hospital innenfor kybernetikk, matematisk modellering, biosensorteknologi, bioteknologi, biokjemi, optisk spektroskopi, veterinærmedisin og de medisinske spesialitetene endokrinologi, anestesi og intensivmedisin, og farmakologi.

Kybernetikere tenker helt annerledes enn leger og angriper problemstillingene på en mer systematisk måte. Men det er ikke alltid legene skjønner hva teknologene snakker om og omvendt. Prosjektet har lagt opp til at forskerne fra de ulike fagområdene møter hverandre med åpent sinn og ikke skal tro at de er verdensmestre på alle områder.

Professorer, doktorgradsstudenter og postdoktorer har møter hver fjortende dag der det blir diskusjon i skjæringspunktet mellom medisin og teknologi. Industripartneren Prediktor Medical er med via Skype.

Tre doktorgradsstudenter, to postdoktorer, to forskere og en ingeniør jobber på prosjektet, i tillegg til de fast ansatte NTNU-forskerne.

Samfunnsansvarlig forskning og innovasjon

To av personene som jobber i prosjektet, har selv diabetes. De har god innsikt i hvor behandling av diabetes står nå.

Prosjektet vil følge nasjonalt regelverk for forskning på dyr og mennesker. Alle forsøk på dyr godkjennes på forhånd av Mattilsynet. Alle studier på mennesker blir vurdert av en regional etisk komité før de kan gjennomføres.

Innovasjon

Dersom forskerne lykkes i dette prosjektet, vil det få stor betydning for behandling av pasienter med diabetes type 1. Rundt 26 000 personer i Norge har denne sykdommen. På verdensbasis er det mange millioner. Markedet for den nye løsningen er stort.

NTNU og St. Olavs hospital har derfor sikret de immaterielle rettighetene til de nye teknologiene som blir utviklet. Men de skal ikke kommersialisere innovasjonene selv. Det kan f.eks. industripartneren Prediktor Medical gjøre, et selskap som ligger langt fremme på medisinsk teknologi. Prosjektledelsen i Artificial Pancreas Trondheim (APT) har bevisst valgt å samarbeide med et norsk firma fremfor store internasjonale partnere for å holde rettighetene og kommersialiseringen i Norge.

Aktivitet

Arrangementer

Tidligere avholdte arrangementer

Publikasjoner


Se alle resultater i CRIStin-databasen

Deltakere

  • Sven Magnus Carlsen

    Sven Magnus Carlsen

    Professor in clinical research (NTNU) + Head of Unit for Clinical Research (NTNU) + Consultant in endocrinology, Dept. of Cancer Research and Molecular Medicine (NTNU), Unit for Clinical Research (NTNU), Dept. of Endocrinology (St. Olavs Hospital)

    Head of the Artificial Pancreas Trondheim (APT) research group and the DLN project Double Intraperitoneal Artificial Pancreas (DIAP). Supervisor for several PhD and master students in the medical part of APT.

    Se profil

  • Reinold Ellingsen

    Reinold Ellingsen

    Senior Advisor, Dept. of Electronic Systems

    Member of APT's steering group. Sharing responsibility with APT members on sensor technology and development, including IP. Co-supervisor of PhD and post.doc within optical sensor technology.

    Se profil

  • Øyvind Stavdahl

    Øyvind Stavdahl

    Associate Professor, Dept. of Engineering Cybernetics

    Member of APT's steering group with main responsibility for modelling and control engineering activities.

    Se profil

  • Anders Lyngvi Fougner

    Anders Lyngvi Fougner

    Associate Professor, Dept. of Engineering Cybernetics

    Member of APT's steering group and coordinator of APT (Artificial Pancreas Trondheim). Focusing on modelling, system identification and simulation.

    Se profil

  • Astrid Aksnes

    Astrid Aksnes

    Professor, Dept. of Electronic Systems

    Supervisor for PhD students and postdocs doing research on optical spectroscopy (Raman and mid-IR) of peritoneal fluid. Project leader for the DLN project 'Lab-on-a-chip biophotonic sensor platform for diagnostics'.

    Se profil

  • Dag Roar Hjelme

    Dag Roar Hjelme

    Professor, Institutt for elektroniske systemer

    Supervisor for PhD students doing research on optical spectroscopy of peritoneal fluid.

    Se profil

  • Petter Aadahl

    Petter Aadahl

    Professor (NTNU), Research Director (St. Olavs Hospital), Consultant (St. Olavs Hospital)., Department of Circulation and Medical Imaging (NTNU), Department of Anesthesia and Intensive Care Medicine (St. Olavs Hospital)

    TBC

    Se profil

  • Stig William Omholt

    Stig William Omholt

    Research Director, Research Professor

    Head of NTNU Biotechnology - the Confluence of Life Sciences, Mathematical Sciences and Engineering (Enabling technology programme 2013-2020).

    Se profil

  • Harald Aagaard Martens

    Harald Aagaard Martens

    Adjunct professor, Dept. of Engineering Cybernetics

    Consultant/advisor in multivariate data modelling.

    Se profil

  • Olav Spigset

    Olav Spigset

    Professor of Clinical Pharmacology (NTNU), Senior Consultant (St. Olavs Hospital), Department of Laboratory Medicine, Children's and Women's Health (NTNU), Department of Clinical Pharmacology (St. Olavs Hospital)

    Consultant/advisor in pharmacology and measurement of hormones.

    Se profil

  • Nils Kristian Skjærvold

    Nils Kristian Skjærvold

    Postdoc, Dept. of Circulation and Medical Imaging (NTNU), Department of Anesthesia and Intensive Care Medicine (St. Olavs Hospital)

    Since January 2015 he is a postdoctoral research fellow on a topic related to APT (Personalized care of critically-ill patients with time-series analysis of oscillating physiology). Currently funded by Samarbeidsorganet (the Liaison Committee between the Central Norway Regional Health Authority and NTNU).

    Se profil

  • Sverre Christian Christiansen

    Sverre Christian Christiansen

    Researcher (50%), consultant in endocrinology (50%), Dept. of Cancer Research and Molecular Medicine (NTNU), Dept. of Endocrinology (St. Olavs Hospital)

    TBC

    Se profil

  • Konstanze Kölle

    Konstanze Kölle

    PhD candidate, Dept. of Engineering Cybernetics

    Has worked for APT as a PhD candidate since May 2014. Her research topic is "Development of control algorithms and safety mechanisms for closed-loop glucose control in patients with diabetes mellitus type 1 and 2 and in intensive-care patients." Co-supervisor for several MSc students. Currently funded by Samarbeidsorganet (the Liaison Committee between the Central Norway Regional Health Authority and NTNU).

    Se profil

  • Marte Kierulf  Åm

    Marte Kierulf Åm

    PhD candidate, Dept. of Cancer Research and Molecular Medicine

    PhD candidate in APT since January 2016. She will primarily focus on glucose sensing in the peritoneal cavity. Funded by Samarbeidsorganet (the Liaison Committee between the Central Norway Regional Health Authority and NTNU).

    Se profil

  • Ilze Dirnena-Fusini

    Ilze Dirnena-Fusini

    PhD candidate, Dept. of Cancer Research and Molecular Medicine

    PhD candidate in APT since February 2016. She will primarily focus on insulin absorption in the peritoneal cavity.

    Se profil

  • Patrick Bösch

    Patrick Bösch

    Staff Engineer / Development Engineer, Dept. of Engineering Cybernetics

    Patrick worked with APT for 8 weeks in summer 2015 during an IAESTE internship. Since February 2016 he works for APT as a Staff engineer in the function of a Development Engineer. He is primarily focused on design and prototyping of novel instrumentation based on optical spectroscopy and other relevant sensing modalities for the measurement of glucose in peritoneal fluid, as well as the associated insulin infusion mechanism and related components and systems.

    Se profil

  • Ine Larsen Jernelv

    Ine Larsen Jernelv

    PhD candidate, Dept. of Electronic Systems

    PhD candidate in APT since May 2016. She will focus on investigating optical spectroscopy of peritoneal fluid for glucose sensing, both in vitro and in vivo.

    Se profil

  • Karolina Milenko

    Karolina Milenko

    Postdoc, Dept. of Electronic Systems

    Employed as a postdoc in Artificial Pancreas Trondheim since June 2016, she focuses on design and development of novel sensing devices for intraperitoneal glucose levels, based on optical spectroscopy methods.​

    Se profil

  • Sajeetha (Gita) Nagarajah

    Sajeetha (Gita) Nagarajah

    Master student in pharmacology, Dept. of Laboratory Medicine, Children's and Women's Health

    Pursued her MSc in Pharmacy during Fall 2016 and Spring 2017. In an animal model she investigated how intraabdominal administration of glucagon affects circulating glucose level. Supervised by Sven M. Carlsen.

    Se profil

  • Roar Nøstbakken

    Roar Nøstbakken

    MSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued his MSc degree during Spring 2017, on a topic related to APT. Roar studied the possibilities for using additional sensor modalities to identify and suppress motion artefacts in non-invasive glucose measurements. Supervised by Øyvind Stavdahl.

    Se profil

  • Karl Arthur Unstad

    Karl Arthur Unstad

    MSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursues his MSc thesis during Fall 2017, on a topic related to APT and fault detection. Supervised by Konstanze Kölle, Anders Fougner and Øyvind Stavdahl.

  • Albert Danielsen

    Albert Danielsen

    BSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued his BSc degree at Department of Engineering Cybernetics during spring 2017, on a topic related to APT and glucose sensor calibration rig. Supervised by Patrick Bösch and Pål Gisvold.

  • Anders Nilsen

    Anders Nilsen

    BSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued his BSc degree at Department of Engineering Cybernetics during spring 2017, on a topic related to APT and glucose sensor calibration rig. Supervised by Patrick Bösch and Pål Gisvold.

  • Axel Hansen Grøvdal

    Axel Hansen Grøvdal

    BSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued his BSc degree at Department of Engineering Cybernetics during spring 2017, on a topic related to APT and glucose sensor calibration rig. Supervised by Patrick Bösch and Pål Gisvold.

  • Silje Skeide Fuglerud

    Silje Skeide Fuglerud

    PhD candidate, Dept. of Electronic Systems

    PhD candidate in APT since June 2017. She will work with methods for optical spectroscopy and sensor fusion.

    Se profil

  • Helene Kongshavn Arild

    Helene Kongshavn Arild

    MSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued her term project at Dept. of Engineering Cybernetics during Fall 2017, on a topic related to APT and system identification. Supervised by Anders Fougner and Øyvind Stavdahl.

  • Snorre Hukkelås

    Snorre Hukkelås

    MSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursued his term project at Dept. of Engineering Cybernetics during Fall 2017, on a topic related to APT and glucose monitoring. Supervised by Anders Fougner and Øyvind Stavdahl.

  • Mathias Sunde Zakariassen

    Mathias Sunde Zakariassen

    MSc student, Dept. of Mechanical and Industrial Engineering

    Pursues his MSc thesis at Dept. of Mechanical and Industrial Engineering during Spring 2018, on a topic related to APT and development of an intraperitoneal port. Supervised by Terje Rølvåg.

  • Snorre Braathen Kjeldby

    Snorre Braathen Kjeldby

    MSc student, Dept. of Electronic Systems

    Pursues his MSc thesis at Dept. of Electronic Systems during Spring 2018, on a topic related to APT and optical spectroscopy methods for glucose sensing. Supervised by Karolina Milenko, Astrid Aksnes, Dag Roar Hjelme and Reinold Ellingsen.

  • Karoline Holst Hopland

    Karoline Holst Hopland

    MSc student, Dept. of Mechanical and Industrial Engineering

    Pursues her MSc thesis at Dept. of Mechanical and Industrial Engineering during Spring 2018, on a topic related to APT and development of an intraperitoneal port. Supervised by Terje Rølvåg.

    Se profil

  • Kaja Kvello

    Kaja Kvello

    MSc student, Dept. of Engineering Cybernetics

    Pursues her MSc thesis at Dept. of Engineering Cybernetics during Spring 2018, on a topic related to APT and meal detection. Supervised by Konstanze Kölle and Anders Fougner.

    Se profil