{"id":1552,"date":"2017-01-08T17:54:41","date_gmt":"2017-01-08T16:54:41","guid":{"rendered":"http:\/\/tecnodiabetes.ai2.upv.es\/?p=1552"},"modified":"2023-02-15T17:47:33","modified_gmt":"2023-02-15T16:47:33","slug":"pancreas-artificial-pid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tecnodiabetes.ai2.upv.es\/index.php\/pancreas-artificial-pid\/","title":{"rendered":"\u00bfC\u00f3mo controla la glucosa un p\u00e1ncreas artificial?: el algoritmo PID"},"content":{"rendered":"

Ya conoc\u00e9is que un p\u00e1ncreas artificial se compone de tres piezas: un monitor continuo de glucosa, una bomba de insulina y un algoritmo de control. \u00c9ste \u00faltimo es su director de orquesta: un programa inform\u00e1tico alojado en la propia bomba o dispositivo m\u00f3vil que decide la dosis de insulina adecuada en cada momento en funci\u00f3n de la medida de glucosa y la glucosa objetivo. As\u00ed pues, el algoritmo de control es la principal pieza diferenciadora entre los sistemas de p\u00e1ncreas artificial en desarrollo. Vamos a conocer a uno de ellos: el algoritmo PID<\/strong>. \u00c9ste es por ejemplo el algoritmo en el que se sustenta el sistema Medtronic 670G.<\/p>\n

Los or\u00edgenes del algoritmo PID se remontan a 1922 con Nicolas Minosrky para el control autom\u00e1tico de la direcci\u00f3n del buque New Mexico de la Armada de los Estados Unidos, y en la actualidad es el algoritmo de control m\u00e1s usado en la industria. As\u00ed pues, es un viejo conocido de los ingenieros de control.<\/p>\n

Las siglas PID significan Proporcional-Integral-Derivativo<\/strong> y hacen referencia a las tres acciones b\u00e1sicas que componen este algoritmo de control.<\/p><\/blockquote>\n

Entendamos c\u00f3mo funciona un PID. Tienes un cubo. Por arriba, entra agua. Por debajo, un orificio con un grifo que puedes abrir o cerrar. S\u00f3lo conseguir\u00e1s mantener el nivel del agua en el cubo si sacas el mismo caudal de agua que entra. Debes mantener el cubo lleno al 50%. Es como un juego de equilibrio. \u00bfCu\u00e1ndo decidir\u00edas abrir o cerrar m\u00e1s el grifo? <\/p>\n

Un algoritmo PID lo hace en base a tres cosas: <\/p>\n

1. Lo lejos que est\u00e1s de tu objetivo, lo que los ingenieros llamamos \u201cerror\u201d. Cuanto m\u00e1s lleno est\u00e9 el cubo por encima del 50% deseado, m\u00e1s abro el grifo para que salga m\u00e1s agua. Esta es la P<\/strong>.
\n2. El error que llevas acumulado, o sea, en el lenguaje de las matem\u00e1ticas la \u201cintegral del error\u201d. Acumular\u00e1s m\u00e1s error cuanto m\u00e1s tiempo est\u00e9 el cubo con m\u00e1s agua de la deseada y cuanto m\u00e1s lleno est\u00e9. Cuanto m\u00e1s error acumulado, m\u00e1s abro el grifo. Esta es la I<\/strong>, y te garantiza que, tarde o temprano, siempre alcanzar\u00e1s tu objetivo.
\n3. Lo r\u00e1pido que te alejas de tu objetivo, o sea, la \u201cderivada del error\u201d. Cuanto m\u00e1s r\u00e1pido se est\u00e9 llenando el cubo, m\u00e1s abro el grifo para que salga m\u00e1s agua. Esta es la D<\/strong>. <\/p>\n

Podemos encontrar versiones tipo P, PI, PD o PID en funci\u00f3n de las acciones anteriores incorporadas. <\/p>\n

En un p\u00e1ncreas articial, el agua es la glucosa y el nivel del cubo la concentraci\u00f3n de glucosa objetivo. La glucosa que entra viene del h\u00edgado y las comidas. La glucosa que sale es mayoritariamente la que consume el m\u00fasculo y la grasa, y el grifo es la insulina. En condiciones ideales de reposo, la infusi\u00f3n basal de insulina deber\u00eda mantener el equilibrio y tener la glucosa en su objetivo. El algoritmo PID va a subir o bajar esa infusi\u00f3n autom\u00e1ticamente en funci\u00f3n de las tres acciones anteriormente definidas. Dar\u00e1 m\u00e1s insulina cuanto m\u00e1s hiperglucemia tengamos (P), m\u00e1s tiempo estemos con la glucosa alta (I) y m\u00e1s r\u00e1pido est\u00e9 subiendo la glucosa (D), por ejemplo, tras una comida. Por el contrario, dar\u00e1 menos insulina cuanto m\u00e1s nos acerquemos a la hipoglucemia, cuanto m\u00e1s tiempo estemos con la glucosa baja, y cuanto m\u00e1s r\u00e1pido estemos yendo hacia hipoglucemia. <\/p>\n

El PID es un algoritmo \u201creactivo\u201d. Debe medir una desviaci\u00f3n del objetivo para actuar. Si la infusi\u00f3n de insulina se hiciera directamente en sangre, ser\u00eda suficiente para controlar con eficiencia la glucosa. De hecho, se ha demostrado en el laboratorio que las c\u00e9lulas beta funcionan como un PID. Sin embargo, el retraso que impone la absorci\u00f3n subcut\u00e1nea de la insulina exige complementar el PID cl\u00e1sico con estrategias para compensar un exceso de \u201cinsulina a bordo\u201d. Por ejemplo, en el sistema de Medtronic se estima mediante un modelo matem\u00e1tico la insulina que hay actualmente en sangre (que no se puede medir), disminuyendo la infusi\u00f3n de forma proporcional. A mayor insulina en sangre estimada, m\u00e1s previsor soy y menos infundo. Es lo que se llama \u201crealimentaci\u00f3n de la insulina\u201d. Pero este problema no es caracter\u00edstico del PID, sino que ocurre en todos los sistemas. \u00c9ste ser\u00e1 tema de otro art\u00edculo.<\/p>\n

\u00bfQuieres conocer m\u00e1s? No te olvides de seguirnos y transmitirnos tus dudas e intereses. <\/p>\n

Referencias bibliogr\u00e1ficas:<\/strong><\/p>\n

Minorsky, N. (1922). Directional stability of automatically steered bodies<\/a>. J. Amer. Soc of Naval Engineers, 34,280-309.
\nSteil, G., Panteleon, A. & Rebrin, K. (2004). Closed-loop insulin delivery\u2014the path to physiological glucose control<\/a>. Advanced Drug Delivery Reviews, 56(2), 125-144.
\nSteil, G.M., Palerm, C.C., Kurtz, N., Voskanyan, G., Roy, A., Paz, S., & Kandeel, F.R. (2011). The Effect of Insulin Feedback on Closed Loop Glucose Control<\/a>. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 96(5), 1402\u20131408.<\/p>\n

Ilustraci\u00f3n:<\/strong> Daniel Costa, Instituto ai2, Universitat Polit\u00e8cnica de Val\u00e8ncia<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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