前幾篇文章，我們講過，人工胰腺（Artificial Pancreas Systems，APS），又稱為閉環系統（Closed-Loop System，CLS） 或 自動胰島素輸送系統（Automated Insulin Delivery Systems，AID），是目前治療1型糖尿病最先進的治療方案。
本文，我們一起來了解其工作原理及組成。
01人體自身胰腺調糖的工作模式
人工胰腺模拟正常人的生理性胰島素分泌模式進行胰島素輸注，那麼，胰腺是怎麼調糖的呢？
[寫在前面的科普]
如下圖所示：胰腺通過分泌兩種關鍵的激素——胰島素和胰高血糖素，來幫助我們維持血糖穩定。
如圖黃色鍊路：你吃完飯後，食物中的碳水化合物會被分解成葡萄糖進入血液，血糖會升高。
這時，胰腺的β細胞就會釋放胰島素，它就像一個信号，告訴身體的細胞“現在是時候吸收血液中的糖分啦”。
→ 于是，肌肉、大腦和脂肪等組織會開始吸收葡萄糖，肝髒将多餘的葡萄糖轉化為糖原儲存起來——血糖水準就會降下來了。
如圖藍色鍊路：你長時間沒有吃東西，或運動很久了，血糖會下降。
這時，胰腺的α細胞會釋放胰高血糖素，它的作用就像是告訴肝髒：“我們需要更多的糖分來供應能量。”
→ 于是，肝髒就會把之前儲存的糖原分解成葡萄糖，釋放到血液中——血糖會慢慢升高。
02人體胰腺與人工胰腺調糖機制的差別
正常人體胰腺是一個精細的自動調節系統，確定血糖平穩。而1型糖尿病患者由于自身β細胞破壞，需終身依靠外源性胰島素治療。
自動控制論包括 ①輸入資訊、②中央處理器、 ③輸出資訊，三者形成閉環調節。
推理至人工胰腺為：①血糖感覺并發出指令（血糖感覺裝置）、②調節胰島素及其他相關激素分泌（中央處理器）、③分泌出胰島素導緻血糖變化（泵輸出胰島素或其他激素調節血糖），再回報至血糖感覺系統，模拟人體回報系統。
可以這樣通俗地了解：
● 輸入資訊：動态血糖儀(CGM）實時監測血糖水準
● 中央處理器：控制算法根據血糖計算出要打多少胰島素
● 輸出資訊：胰島素泵打胰島素
客觀地講，受技術限制，目前所有人工胰腺系統還不夠完善，與人體生理模式的降糖機制仍有差别。
血糖感覺方面：
人體胰腺能直接感覺門靜脈系統血糖，還會綜合飲食、運動、荷爾蒙、情緒等參數，即時實時地感覺。
人工胰胰腺依賴CGM測量組織間液中葡萄糖數值，有延遲。
血糖資訊中央處理方面：
人體胰腺是一個整體，綜合各種複雜因素，會自動靈敏地調節胰島素分泌的量和頻率。
人工胰腺目前屬于“半自動化”，餐前大劑量依舊需要依賴經驗确定用量并且手動輸注，如果能結合計算好碳水量輸入，更有利于人工胰腺算法幫助我們控糖。
血糖資訊處理輸出：
人體胰腺會綜合胰島素、胰高血糖素、腸道激素等多路徑調節血糖。
人工胰腺還不能，需要依賴人為輸入碳水量、胰島素輸注等資訊進行自動調節。
▲圖源：趙曉龍教授演講
目前AID的調節模式與生理作用模式的差别
▲人工胰腺的發展，目前處于第4階段
【3】人工胰腺的組成及原理
人工胰腺根據是否獲批上市，可分為商業化人工胰腺和DIY（開源）人工胰腺，但其三大關鍵元件都是
●胰島素泵
●持續葡萄糖監測系統（CGM）
●控制算法
部分系統可能需要搭配額外小元件，如RileyLink使用。
▲AAPS組成
上圖為開源人工胰腺中的AAPS (Android APS)的組成，其工作原理如下圖所示：
簡單來講，這個系統的核心是控制算法（安卓Android手機裡的一個軟體，軟體名字叫AAPS）。
患者手動在手機AAPS軟體裡輸入碳水化合物量等資訊，并設定目标血糖水準，AAPS軟體就會自動通過一系列智能算法計算要輸注的胰島素劑量，并控制泵進行輸注。
同時，閉環系統持續監測患者的血糖水準和趨勢，通過分析實際血糖與目标血糖的偏差，預測血糖變化，智能地增加、減少或停止胰島素輸注，實作對血糖的精确控制。
【4】怎麼用上Android APS
如果你想用上AAPS人工胰腺，需要自行準備以下元件：
① CGM（用來監測血糖）：例如，雅培、德康、矽基、微泰、三諾
② 安卓手機（用來裝AAPS軟體）：例如，谷歌、華為、小米、OPPO、Vivo
③ 胰島素泵（用來輸注胰島素）：例如，丹納R/RS、微泰貼泵（科研泵）
*微泰動泰、矽基動感、三諾愛看屬于國産CGM，由糖糖圈技術團隊接入AAPS。
新上市的微泰2代（AiDEX X）和歐态M8 也将在不久後支援~
AAPS屬于開源閉環，如果你懂編譯代碼，可以在網上自己找開源代碼自行搭建。
這對大多數人而言，可能有技術難度。
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可以參加糖糖圈（深圳市愛寶惟生物科技有限公司）和中山大學附屬第三醫院正在進行《DIY混合閉環人工胰腺系統在中國1型糖尿病患者中的應用研究》項目。
*後，我們可以，但使用期間的胰島素資料和CGM資料我們可能會脫敏後用于臨床研究。
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還有糖友社群互相交流取經。