Reformulación y análisis del algoritmo ARG para ensayos clínicos de páncreas artificial

Abstract

La Diabetes Mellitus (DM) representa un desafío significativo para la salud, caracterizándose por la incapacidad del organismo para producir o utilizar adecuadamente la insulina. El manejo efectivo de esta patología es crucial para prevenir complicaciones tanto a corto como a largo plazo. En este contexto, los avances tecnológicos han permitido el desarrollo de dispositivos que facilitan el control de la glucosa en la sangre mediante un sistema de lazo cerrado, conocido como Páncreas Artificial (PA). Este enfoque busca aliviar el peso que recae sobre las personas insulino-dependientes, quienes deben monitorear constantemente sus niveles de glucemia y ajustar sus dosis de insulina en función de diversas actividades diarias, como la alimentación y el ejercicio. El Grupo de Control Aplicado (GCA) del Instituto LEICI de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) ha trabajado en el desarrollo y validación de un sistema de PA de lazo completamente cerrado, llamado Automatic Regulation of Glucose (ARG). El algoritmo ARG fue validado en los primeros ensayos clínicos tanto hospitalarios como ambulatorios de Lationamerica. Como resultado de estas experiencias, surgieron ideas para mejorar y/o replantear el algoritmo. Esta tesis de grado tiene como objetivo principal plantear y validar las modificaciones en el algoritmo ARG. Los objetivos específicos son los siguientes: (1) Simplificar la estructura del algoritmo ARG mediante la adopción de un controlador proporcional-derivativo (PD), que resulta más sencillo de implementar y sintonizar en comparación con el controlador Linear Quadratic Gaussian (LQG) utilizado en la versión original del ARG. Luego, se compara su desempeño con el del LQG, con el fin de determinar si la simplificación implica o no una perdida de performance. (2) Rediseñar y mejorar las capas de seguridad del algoritmo ARG para ofrecer una mayor protección ante episodios de hipoglucemia e hiperglucemia, validando su funcionamiento mediante comparaciones con las capas de seguridad originales. Los resultados obtenidos indican que la implementación del controlador PD, a pesar de su estructura más simple, no implica una pérdida de desempeño en comparación con el controlador LQG original del ARG. Asimismo, las capas de seguridad han demostrado mejoras respecto a las versiones anteriores, logrando predecir y evitar episodios de hipoglucemia e hiperglucemia de manera más efectiva. Estos resultados indican la factibilidad tanto del nuevo controlador principal como de las nuevas capas para ser utilizados en futuros ensayos clínicos de sistemas de PA de lazo completamente cerrado.