人工胰artificial pancreas

系治疗糖尿病的一种人工装置。此种人工胰能代替胰腺β-细胞释放胰岛素，是人类首次用电子机械的方法辅助或取代内分泌功能，把糖尿病病人血糖控制在生理范围内。国际上人工胰有4种类型：大型人工胰脏装置、携带型人工胰、植入式预程序人工胰、混合型人工胰等。

人工胰

人工胰是利用各种技术模拟人体胰脏调节血糖的功能，使糖尿病患者的血糖经常保持在接近生理水平的装置，以防止小血管疾病及其它并发症的发生和发展，最大限度地保存患者劳动力。
自1922年Banting FG,Best CH等发现胰岛素之后，胰岛素便被用于治疗糖尿病。但常规的胰岛素疗法不能维持血糖接近生理的水平，因此并发症如微小血管病变等未见改善。 1957年Bounafé等研制自动分析器(autoa-nalyzer)，以便随时测知血糖浓度。1969年美国Minne-sota大学制成不锈钢原型植入式胰岛素注射泵，1970植入狗体。1972 Clemense及Pfeiffer制成第一个闭环人工胰。以上装置体积大，使用不便。1975 Chick研制半生物人工胰。1979日本七里制成携带式人工胰。七十年代，美国、奥地利的各种胰岛素注射泵临床试用证实可以控制患者血糖达正常水平；1980年两国将各自研制的电子泵植入人体。国内1982年制成胰岛素注射泵性能相当联邦德国同类产品，1984制成笔型泵，并正在研究微囊胰岛细胞。
人工胰类型 人工胰可分为以下类型：

机械人工胰 有闭路人工胰与开路人工胰二种。
(1) 闭路人工胰：由传感器、微计算机及注射泵三部分构成。传感器连续测知患者血中葡萄糖浓度，然后将信息输入微计算机计算出需注射的胰岛素 （葡萄糖或胰高血糖素）量，再指令注射泵，按量注入患者体内。它是一种具有感应器（传感器）、控制器（计算机）和效应器（注射泵）的完全反馈系统，故称为闭路人工胰。葡萄糖传感器应具备对血中葡萄糖浓度反应精确、迅速、特异性强、长期稳定的特点，并可实时测量，在广泛的测定范围内，反应参数与葡萄糖浓度呈直线关系。操作要简单，尽可能采用无创性测量方法。小型化，价格合理。已研究的有：
❶酶电极葡萄糖传感器，优点为单纯测定葡萄糖，但温度不稳定时不易测准，寿命短；
❷燃料电池型葡萄糖传感器，反应曲线呈直线，在高血糖范围内可测定葡萄糖，寿命长，但特异性差；
❸光学葡萄糖传感器，为无创性血糖测定法。微计算机能对血糖值测定时间延迟反应进行校正，做出血糖值预测程序，测知血糖的变动，对血糖实时控制。有胰岛素、葡萄糖、胰高血糖素注入程序和参数变换程序。胰岛素释放装置——注射泵有螺线管型，旋转泵型及压力型。由于时时按需注射胰岛素(或葡萄糖、胰高血糖素)，故能使糖尿病患者血糖经常保持接近生理水平。体外型人工胰体积大、价昂，对卧床重症患者可持续应用7～10天。体内植入型人工胰因传感器、能源、管路等全部装置均需植入人体内，有很多问题尚待解决。
(2) 开路人工胰：没有传感器及微计算机，只有注射泵及予先程序化流率控制器。胰岛素剂量与注入速度需人工调节(根据血、尿化验葡萄糖量)或预先调置程序控制。不是完整的反馈系统，故称开路。一般通过皮下全日连续将胰岛素注入人体，每次饭前增注胰岛素以保持血糖在适当水平。携带型人工胰即属此类，其优点是体积小，价格较低，方便实用。
混合型（半人工半生物）人工胰 利用动物胰腺组织对人体的血糖变化迅速反应，据以释放适量的胰岛素以调节血糖，并用高分子材料设法避免免疫排异反应。它也是完整的反馈系统。混合型人工胰可分三种类型，均在试验中。
(1) 血管外扩散室： 在中空纤维透析器的纤维外侧移植动物胰腺郎氏(islets of langerhans)岛，透析器与糖尿病动物的血管连通，血液流动于中空纤维内。高分子材料的中空纤维半透膜可通过分子量50,000以下的分子，故胰岛素、葡萄糖可自由通过，而血液蛋白质和抗郎氏岛抗体不能通过。经膜，β细胞可以感知血糖浓度和向血中分泌胰岛素，并赖血中营养得以生存(Chick WL1975)。
(2) 血管内装置（血管内扩散室或超滤室）: 将装有动物胰岛细胞的人工毛细管装置（高分子半透膜构成）插入糖尿病大鼠的腹主动脉，根据血糖变化而分泌出适量的胰岛素，从而达到对血糖的生理性调节。目前，试管中胰β细胞仅存活97天，在活体中存活的时间更短。
(3) 微囊细胞： 将动物胰岛细胞包于生物相容性好的高分子膜内，可渗透氧和营养物，但不能透过抗体和淋巴细胞。糖尿病大鼠腹膜内移植4.5×103个包囊胰岛细胞后，血糖维持正常达10个月(1983)。
人工胰的应用 (1)临床应用：目前，经动物试验及临床试验证明，人工胰对某些情况的糖尿病确有很好效果，但现在还只是带有研究性质的一种方法，对长期使用的优点或危险性认识仍然不足，必须严格掌握适应证。
人工胰的适应证：
❶胰岛素依赖型糖尿病患者在低血糖时易发生严重神经反应，且常无前驱症状(如饥饿、出汗等);
❷糖尿病孕妇；
❸糖尿病患者的肾脏有异常高的葡萄糖阈（包括肾脏患者及钠潴留状态）;
❹糖尿病患者肾脏经常处于低葡萄糖阈（尤其儿童可有低阈值）;
❺患者对胰岛素有抗药性态，如分泌抗胰岛素的激素过多（如肾移植后激素治疗期间）;
❻胰岛素的受体位异常或需要大剂量胰岛素的其它情况。
(2) 研究应用：因为人工器官是对人体器官的模拟，人工胰不但能做为治疗糖尿病的装置，还可做为研究工具，对阐明血糖调节机理和糖尿病的病理生理，都具有实用价值。人工胰在研究中的应用有：
❶阐明在控制血糖中胰岛素分泌微分动作的重要性；
❷进食后血糖增高时，胰岛素分泌量的推测；
❸研究内因性胰岛素分泌动态的变化；
❹应用胰岛素治疗期间，夜间发生低血糖的机理；
❺可能阐明酮症和拮抗激素存在时，发生抗胰岛素性的机理；
❻用胰岛素治疗期间，内分泌激素的分泌动态。
自七十年代制成机械大型人工胰（第一代）后，经床旁型人工胰（第二代），携带型人工胰（第三代），现已发展至研制植入型人工胰（第四代）。人工胰的小型化、完全植入体内是研究的趋势，关键在于传感器的微型、精确和稳定。植入型较之携带型具有以下优点：
❶感染的危险性较少；
❷外界冲撞得以缓冲；
❸穿着衣服后外观不明显，心理上易被接受。但植入型需手术，且植入装置必须确保安全、可靠、耐用，不容发生障碍。微囊胰岛细胞也是有希望的方法。今后应解决的问题为：控制论的研究；装置的安全性、可靠性、耐久性及小型化；能源、生物相容性好的医用高分子材料等。
由于科学技术的迅速发展，人工胰将适用于糖尿病患者常规、长期使用，以阻止微血管病变等并发症的产生或发展，而使患者过着比较健康的生活，当是必然的趋势。