En esta tercera entrega sobre algoritmos de control para el páncreas artificial queremos introducir al control basado en lógica difusa (fuzzy logic controller – FLC). Está representado por el sistema MD-Logic (Glucositter), desarrollado por DreaMed Diabetes Ltd y licenciado a Medtronic en 2015. Otro sistema basado en lógica difusa es el desarrollado por la empresa Dose Safety.
La lógica difusa (o borrosa, como también se traduce del término inglés fuzzy) es una formalización matemática que permite representar el conocimiento de un médico experto en forma de reglas del tipo SI…ENTONCES… expresadas en lenguaje natural, y realizar inferencias a partir de la misma para computar la infusión de insulina más adecuada.
En palabras simples: el sistema “emula el razonamiento del médico experto”.
Los sistemas basados en lógica difusa tienen su razón de ser en sistemas de alta complejidad donde no es posible disponer de buenos modelos de comportamiento, pero donde, en base a la experiencia, un experto es capaz de realizar un buen control del mismo. El control de glucosa es un ejemplo claro de este tipo de sistema.
Así pues, un sistema basado en lógica difusa consta de un conjunto de reglas condicionales como, por ejemplo
SI (glucosa_actual es baja) ENTONCES (bolo es 0%)
SI (glucosa_actual es normal) y (tendencia_futura_glucosa es descendiente) ENTONCES (basal es -60%)
SI (glucosa_actual es normal_alta) y (glucosa_futura es normal_alta) ENTONCES (basal es +60%)
Adicionalmente a la base de reglas, es preciso definir el significado de cada una de las etiquetas lingüísticas empleadas. ¿Qué significa que la glucosa actual es baja, normal, normal_alta, etc.? Para ello se recurre a los “conjuntos difusos”. Si hablamos del intervalo de glucosa [90, 140] mg/dL, podemos decir con seguridad, atendiendo al médico experto, que la glucosa es normal. Pero, ¿significa eso que un valor de glucosa de 89 mg/dL o de 140.5 mg/dL no es en absoluto normal? Así como, dado un intervalo de valores o conjunto estándar, un valor numérico determinado pertenece o no a ese intervalo (lógica binaria), un conjunto difuso no tiene fronteras bien definidas. Es decir, diríamos que los valores 89 o 140.5 mg/dL están muy cerca de ser normal. Matemáticamente esto se describe asignando a cada valor numérico un grado de pertenencia al conjunto, definido entre 0 (es con certeza no normal) y 1 (es con certeza normal). Valores intermedios denotan diferentes grados de “normalidad”.
Finalmente, el proceso de “inferencia difusa” permitirá, a partir de la medida del monitor continuo de glucosa, tendencias, predicciones futuras, etc., obtener para cada regla en qué grado se cumple su antecedente (la parte SI), definiendo de forma correspondiente en qué grado contribuye el consecuente de dicha regla (la parte ENTONCES) al cómputo final de la infusión de insulina.
La próxima generación de páncreas artificial de Medtronic, el sistema 690G, incorporará la tecnología de lógica difusa. Según la información registrada en clinicaltrials.gov, se espera que en diciembre de 2017 se inicie un estudio clínico con 100 sujetos entre 14 y 30 años comparando las prestaciones de la 670G y la 690G, especialmente en las comidas. La fecha estimada de finalización de dicho estudio es junio de 2020.
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Referencias bibliográficas:
Nimri, R., Bratina, N., Kordonouri, O., Avbelj Stefanija, M., Fath, M., Biester, T., et al. (2017). MD-Logic overnight type 1 diabetes control in home settings: A multicentre, multinational, single blind randomized trial. Diabetes Obesity and Metabolism, 19(4), 553–561.
Atlas, E., Nimri, R., Miller, S., Grunberg, E.A., Phillip, M. (2012). Monitoring device for management of insulin delivery. US Patent Office; US 2012246106 A1.
Ilustración: Daniel Costa, Instituto ai2, Universitat Politècnica de València