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• Carl-Friedrich Benner, M.Sc.

Projektbeschreibung

Glucose ist der zentrale Energieträger des Energiestoffwechsels beim Menschen. Beim Glucosetransport im Blut wird durch die natürliche Glucoseregulation des Körpers mittels Insulin und Glucagon der Blutzuckerspiegel im Normoglykämischen Bereich von 100-120 mg/dL geregelt. Bei Patienten auf der Intensivstation kann dieser Glucosemetabolismus durch Stress infolge einer Schweren Infektionserkrankung oder nach einer Operation beeinflusst werden. Diese Patienten leiden dabei häufig unter erhöhten Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) und starken Blutzuckerschankungen (Glucosevariablität).

Zur Kontrolle der Blutwerte, sowie des Blutzuckerspiegels wird bei den Patienten alle 4-8h eine Blutgasanalyse genommen. Bei hohen Blutzuckerwerten kann eine Therapie durch externe Injektion von Insulin erfolgen (siehe Fig. 1). Die gängige konventionelle Therapie sieht dabei einen Eingriff erst bei stark erhöhtem Blutzuckerspiegel (>180 mg/dL) vor.

Bei der intensiven Insulintherapie wird der Blutzuckerspiegel regelmässig gemessen und die Insulininfusion dementsprechend angepasst. Die engmaschigere Messung des Blutzuckerspiegels erlaubt eine bessere Regelung des Blutzuckerspiegels und erlaubt eine Regelung näher zum normoglykämischen Bereich. Damit können Hyperglykämien und hohe Glucosevariabilitäten reduziert werden.

Diverse Studien zeigen, dass die intensive Insulintherapie die Mortalität und Aufenthaltsdauer auf der Instensivstation reduzieren kann. Diese Art der Therapieform benötigt allerdings regelmäßige Blutzuckermessung und Anpassung der Insulininfusion, um eine gefährliche Unterzuckerung (Hypoglykämie) zu vermeiden. Somit ist der Aufwand des klinischen Personals höher im Vergleich zur konventionellen Therapie.

Ein Assistenzsystem basierend auf einem Glucosesensor, einem Insulinperfusor, sowie dem Steuergerät ermöglicht eine sichere intensive Insulintherapie bei reduziertem Aufwand für das Pflegepersonal (siehe Fig. 2). Dabei kontrolliert der Sensor in regelmäßigen Abstand den Blutzuckerspiegel des Patienten, die Daten werden an ein Steuergerät übermittelt. Ein Regelalgorithmus kann dann aus dem gemessenen Verlauf des Blutzuckerspiegels die optimale Insulinmenge berechnen und dem Patienten mittels Perfusor zuführen. Robuste Regelalgorithmen bieten dabei ein hohes Maß an Stabilität und Sicherheit des Reglers.
 

Projektziele

• Modellierung des Blutzuckerspiegels bei Patienten auf der Intensivstation
• Aufbau eines Hardware in the Loop Systems zum Testen von Blutzuckersensoren

Projektpartner

• Trace Analytics, Braunschweig
• Universitätsklinikum RWTH Aachen, Aachen