Technologien für die Diabetestherapie: ein exponentieller Wachstumsbereich

Die neuen Technologien sind integraler Bestandteil unseres Lebens, der heutigen Medizin und der Versorgung von Diabetespatienten. Die Technologien für die Diabetestherapie (TDT) umfassen die Gesamtheit der Materialien, Geräte und Software, die beim Diabetesmanagement zum Einsatz kommen.¹ Diese Technologien befinden sich in einer Phase exponentiellen Wachstums und haben das Diabetesmanagement bereits tiefgreifend verändert. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die auf dem Schweizer Markt erhältlichen TDT, ihre Indikationen und künftige Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Einzug der «Hybrid closed loop»-Systeme.

Digitale Gesundheit und Technologien für das Diabetesmanagement

Der digitale Gesundheitssektor ist in rasantem Wachstum begriffen, vor allem im Bereich der chronischen Krankheiten. Er umfasst Informations- und Kommunikationstechnologien, verfügbare technische Geräte, digitale Patientenversorgungssysteme, Telemedizin, soziale Netzwerke und Smartphone-Apps. Entsprechend breit ist das Spektrum der beteiligten Akteure – von Klinikern und forschenden Medizinern über Wissenschaftler aus den Gesundheits-, Ingenieurs-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften sowie der Psychologie bis hin zu Experten für die elektronische Datenverarbeitung.²

Bei den Technologien für die Diabetestherapie (TDT) unterschied man bis vor Kurzem zwei separate Kategorien: 1. Systeme zur Bestimmung der Glukosekonzentration im Blut (Blutzuckermessgeräte, Systeme zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung [CGM; «continuous glucose monitoring»]) und 2. Systeme zur Insulinabgabe (Insulinspritzen, -pens und -pumpen). Inzwischen umfasst der Begriff der TDT auch automatisierte Insulinabgabesysteme (sog. «Hybrid closed loop»-Systeme, bestehend aus einem CGM-System, einer Insulinpumpe und einem auf künstlicher Intelligenz [KI] basierenden Algorithmus, um die Insulinabgabe auf den Blutzuckerspiegel abzustimmen) sowie das gesamte Angebot an Software für das Diabetes-Selbstmanagement (DSM).¹

In der Schweiz werden bei Typ-1-Diabetes (T1D) und bei intensivierter Insulintherapie (z.B. aufgrund schweren Insulinmangels oder einer Pankreatektomie) die Kosten für den Grossteil der verfügbaren technischen Neuerungen erstattet – vorausgesetzt, sie wurden durch einen Facharzt für Endokrinologie/Diabetologie verordnet. In naher Zukunft ist zu erwarten, dass die Indikation für die CGM auf alle Patienten ausgeweitet wird, die Insulin zur Diabetesbehandlung anwenden. Aktuell ist dies jedoch noch nicht der Fall.

Systeme zur kontinuierlichen Glukosemessung (CGM) und «Flash Glucose Monitoring» (FGM)

Die Miniaturisierung der Blutzuckermessgeräte hat die Entwicklung von CGM- und FGM-Systemen ermöglicht. Diese messen die Glukosekonzentration im Interstitium mithilfe eines subkutan (<5mm) eingebrachten Sensors, der mit einem auf die Haut aufgeklebten Transmitter verbunden ist. CGM- und FGM-Sonden messen die elektrochemische Aktivität, die den interstitiellen Glukosewert widerspiegelt. Dieses Signal wird vom Transmitter in analoge Daten umgewandelt, welche wiederum von einem Empfangsgerät ausgelesen werden; dies kann ein Smartphone sein, ein spezielles Lesegerät oder eine Insulinpumpe. Derzeit sind auf dem Schweizer Markt drei Anbieter von CGM-Systemen führend: Dexcom (Modell G6 und das kommende G7), Medtronic (Guardian Connect und Guardian Link, gekoppelt mit einer Insulinpumpe – 640, 670 und 780G ) sowie Senseonics (Eversense XL). Ein einziger Hersteller bietet FGM-Systeme an; dies ist Abbott (FreeStyle Libre) (Tab. 1). Bei FGM-Systemen muss der Anwender, anders als bei CGM-Systemen, die Sonde in der Haut mit dem Smartphone oder einem speziellen Lesegerät auslesen, um an die Daten zu gelangen.

Die CGM- und FGM-Systeme zeigen dem Benutzer den interstitiellen Glukosewert, die Blutzuckerkurve und aktuelle Trends in Form von Pfeilen an (Tab. 2). Diese Informationen werden alle 3 bis 5 Minuten aktualisiert, sodass die interstitielle Glukosekonzentration zeitnah nachverfolgt werden kann. Alle drei Informationen sind von grossem Nutzen für das alltägliche Diabetesmanagement (Dosierung der Insulintherapie, Zufuhr von Kohlenhydraten, Steuerung der körperlichen Aktivität usw.). Bei T1D lässt sich durch Nutzung dieser Systeme das HbA_1c um durchschnittlich 0,5–1% verbessern, bei gleichzeitiger signifikanter Reduktion der Dauer und Häufigkeit von Hypoglykämien und einer Begrenzung der Zeit im Hyperglykämiebereich.³

Die Daten der CGM/FGM-Systeme können auf mehreren Geräten parallel abgerufen und mittels einer App durchgängig auf das Smartphone des Patienten übertragen werden. Je nach Hersteller gibt es die Möglichkeit, ein spezielles Gerät für die Darstellung der Blutzuckerkurve (Lesegerät) oder das Display bestimmter Insulinpumpen-Modelle zu nutzen (Tab. 3).

Sowohl das medizinische Fachpersonal als auch der Patient können ausserdem Berichte mit den gesammelten Messdaten abrufen. Diese Berichte können entweder über eine Online-Plattform oder über eine mobile App abgerufen werden. Seit etwa zwei Jahren gibt es eine standardisierte Form dieser Berichte; sie wird als «ambulantes Glukoseprofil» (AGP) bezeichnet. Das AGP enthält eine Fülle nützlicher Daten; darunter sind der 14-Tage-Durchschnitt des Blutzuckerspiegels, der Anteil der Zeit, in der der Wert zwischen 4 und 10mmol/l liegt (Zeit im Zielbereich oder TIR; «time in range»), der Anteil der Zeit im Hypo- und Hyperglykämiebereich sowie der geschätzte HbA_1c-Wert. Für Letzteren ist eine Datengrundlage von mindestens 14 Tagen erforderlich. Die Standardisierung der Daten für den AGP-Bericht ist erst kürzlich erfolgt⁴ und stellt einen echten Fortschritt für die tägliche Praxis und für die Forschung dar. Unsere Arbeitsgruppe untersucht die Auswirkungen der Technologien auf die Interaktion in der Patientenversorgung, und wir beobachten, dass die neuen Standards in der Praxis zunehmend Anwendung finden und das Interaktionsverhalten des medizinischen Fachpersonals mit den Patienten beeinflussen. Auch die Leitlinien empfehlen den Download und die Auswertung der Ergebnisse aus dem AGP-Bericht.³ Für die Zukunft ist zu wünschen, dass die Interaktionen zwischen Fachpersonal und Patienten im Zusammenhang mit Technologien besser untersucht werden, um das Diabetes-Selbstmanagement voranzubringen und um die Angst vor der Technologie sowie das Gefühl der Machtlosigkeit gegenüber der Krankheit nicht zu verstärken.⁵

Darum ist für die Nutzung der CGM/FGM-Systeme eine technische und praktische Schulung des Fachpersonals und der Patienten erforderlich. Idealerweise sollte die Patientenschulung folgende Aspekte abdecken: die technische Handhabung, das Konzept der Blutzuckerziele (70% der Zeit zwischen 4 und 10mmol/l; Blutzucker >8,0mmol/l vor körperlicher Aktivität usw.), die technischen Beschränkungen und Grenzen der Verlässlichkeit (geringere Messgenauigkeit bei Werten, die nicht zwischen 4 und 12mmol/l liegen; Ansprechen von Situationen, in denen auf die kapilläre Blutzuckermessung zurückgegriffen werden muss) sowie das Vorgehen beim Ablesen der Trendpfeile (nach 10–15min. überprüfen und gemäss einem vorgegebenen Schema handeln). Entscheidend sind auch eine kontinuierliche Reevaluierung und regelmässige Validierung der Anwendungskompetenz (mindestens jährlich); hierbei muss sichergestellt werden, dass der Patient die Grundlagen der Anpassung der Insulindosierung (zu den Mahlzeiten und zur Korrektur) beherrscht. Die Anforderungen an die medizinischen Fachkräfte sind hoch, denn sie müssen nicht nur das Fachwissen, sondern auch die Kommunikationskompetenz besitzen, um einer Patientenpopulation, die in Bezug auf das Vorwissen und den Zugang zu Wissen sehr heterogen ist, die notwendigen fachlichen Informationen zu vermitteln.⁶

CGM/FGM-Systeme sind hervorragend geeignet, um Menschen mit T1D zu helfen, den Einfluss verschiedener Faktoren (Kohlenhydratgehalt der Mahlzeiten, körperliche Aktivität, Korrektur-Insulingaben usw.) auf ihren Blutzuckerhaushalt zu verdeutlichen. Besonders hilfreich ist dies in der Lernphase auf dem Weg der Einstellung der Insulintherapie. Empfehlungen zum Insulinmanagement und zur Kohlenhydratzufuhr in Abhängigkeit von den Trendpfeilen werden aktuell ausgearbeitet. Es ist also angezeigt, regelmässig zu überprüfen, wie die eigenen Patienten ihre Therapie einstellen, und ihnen regelmässig die Teilnahme an Schulungen anzubieten.⁴

Insulinpumpen

Insulinpumpen sind eine Form von Insulinabgabesystemen, deren Hauptvorteil die Genauigkeit ist. Man kann die Insulinmenge pro Stunde (mindestens 0,05IE/h) für Zyklen von 24 Stunden festlegen (Basalrate = Q/24h) und diese Basalrate gemäss dem beobachteten Insulinbedarf modulieren. Die Präzision auch bei geringen Insulindosen (Tagesgesamtdosis Insulin <0,3IE/kg/d) sowie die Möglichkeit der Einstellung der Basalrate im Tagesverlauf sind von besonderem Wert bei Kindern sowie bei starken Schwankungen des Insulinbedarfs (Ausdauersport, Dawn-Phänomen usw.). Dank dieser Vorteile ermöglichen Insulinpumpen es bei korrekter Anwendung, die Häufigkeit von Hypoglykämien zu verringern und das HbA_1c zu verbessern.¹

Es gibt verschiedene Modelle von externen Insulinpumpen. Grundsätzlich bestehen die Pumpen aus einem Gehäuse, das das Reservoir enthält, Tasten oder einem Touchscreen für Einstellungen und Bolusgaben, einem elektronischen Prozessor, einem Mikroperfusionssystem und einer Batterie. Insulinpumpen, die über ein Infusionsset (Schlauchleitung + Katheter) mit dem Körper des Patienten verbunden sind (Abb. 1), zählen zu den Schlauchpumpen; ausserdem gibt es Patch-Pumpen, bei denen Reservoir und Katheter auf die Haut aufgeklebt werden und die über eine Fernbedienung gesteuert werden.

Die Nachteile einer Insulinpumpe ergeben sich daraus, dass man das System ständig am Körper tragen muss. Wenn die Verbindung absichtlich oder unabsichtlich getrennt wird (technische Probleme, Ablösung des Katheters usw.), besteht das Risiko einer schnell (in einigen Stunden) eintretenden Ketoazidose, da die Pumpe nur schnelles Insulin ins Unterhautgewebe abgibt. Hier gilt es, sich vor Augen zu halten, dass Insulinpumpen die Insulinabgabe nicht selbsttätig anpassen. Die Basaldosis wird mit der voreingestellten Rate abgegeben, und jegliche Bolusdosen nach einer Mahlzeit oder bei Hyperglykämie erfolgen durch manuelles Eingreifen des Benutzers.

Hybrides geschlossenes System («hybrid closed loop»)

Hier bilden Insulinpumpe, CGM-Gerät und ein KI-Algorithmus ein geschlossenes System (Abb. 1). Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Insulinabgabe je nach Glukosewert nach oben oder unten anpassen. Der aktuelle Stand der Entwicklung sind hybride geschlossene Systeme («hybrid closed loop», HCL), bei denen der Patient sich die Bolusdosen zu Mahlzeiten noch selbst geben muss (er allein legt die Dosis und den Zeitpunkt der Mahlzeiten-Insulingabe fest). Derzeit gibt es auf dem Schweizer Markt drei solche Systeme; zwei weitere kommen sehr bald hinzu (Tab. 2). Sie vermindern nicht nur die Häufigkeit von Hypoglykämien und verbessern den HbA_1c-Wert um etwa 0,3–0,4%, sondern verringern auch die psychische Belastung durch das Diabetesmanagement.⁷ Diese Ergebnisse sind jedoch vor allem bei Personen mit hoher Technik- und Diabetesmanagement-Kompetenz zu beobachten.¹

Grenzen der Technologien

Allen technischen Fortschritten zum Trotz erreichen weniger als ein Drittel der Menschen mit T1D ihre Glykämieziele.⁸ Dennoch besteht kein Zweifel an der Wirksamkeit der TDT und insbesondere der CGM- und HCL-Systeme im Hinblick auf den Blutzuckerspiegel, und der Stand der Technik wird weiter voranschreiten. Eine kürzlich im «Lancet» veröffentlichte Studie hat gezeigt, dass es bereits möglich ist, mit einem vollständig geschlossenen System («fully closed loop») eine vergleichbar gute Blutzuckereinstellung zu erzielen wie mit einem HCL-System. In dem untersuchten «Closed loop»-System kamen Insulin und Pramlintid zum Einsatz.⁹

Der breiten Nutzung der neuen Technologien stehen derzeit noch verschiedene Hürden entgegen – von der Kostenübernahme über die Ausbildung spezialisierter Teams bis hin zur psychosozialen Situation der Patienten –, was zu erklären scheint, warum noch 2010 bestenfalls gerade einmal 20% der T1D-Patienten eine Insulinpumpe besassen¹⁰ und warum in England aus Kostengründen nur 26% der Patienten ein CGM-System verwenden,¹¹ während es in den USA zum Teil über 60% sind, wenn die Kosten übernommen werden. Der wichtigste Faktor ist und bleibt aber die Motivation der Patienten.¹

Es ist unbestreitbar, dass die Technologie die Versorgung sowohl für das medizinische Personal als auch für die Menschen mit T1D vereinfacht, umso mehr als der Einsatz der Technologie das Gefühl der Selbstwirksamkeit gegenüber der Krankheit verstärkt. Dennoch kann die Technologie auch Ängste wecken und eine Fixierung auf Versorgungshandlungen und sonstiges zwanghaftes Verhalten fördern.⁵ Der Bezug zur Zeit und zum Körper verändert sich mit dem Einsatz der Technologie. Diese Aspekte könnten auch erklären, warum nur ein kleiner Teil der Patienten sich die Technologie wirklich für sich wünscht.

Es ist also der Umgang mit dem Faktor Mensch, der weiterhin und in mehrfacher Hinsicht bestimmend für die Nutzung der neuen Technologien und somit deren Nutzen für die Einstellung des Diabetes ist. Bisher ersetzen die verfügbaren technischen Geräte den Benutzer nicht. Er muss weiterhin täglich mehr oder weniger komplexe Aufgaben erledigen (z.B. alle benötigten Materialien in ausreichender Menge und zur Hand haben, Sensoren regelmässig und zusätzlich bei technischen Problemen austauschen, Reservoir der Pumpe alle 2–3 Tage füllen, Katheter alle 2–3 Tage austauschen etc.). Daraus ergibt sich neben einem hohen organisatorischen Aufwand auch eine echte psychische Belastung. Deshalb haben ADA und EASD 2021 diese Belastung auch als vollwertigen Faktor der Diabeteseinstellung in ihre Leitlinien aufgenommen.¹ Die Adhärenz des Patienten ist von entscheidender Bedeutung. Sie ist ihrerseits abhängig von der Qualität der Interaktion zwischen Behandelnden und Behandelten. Zu viele Patienten stimmen widerstrebend der Nutzung von TDT zu, obwohl sie innerlich dagegen sind. Das führt dazu, dass die Geräte zu wenig genutzt werden, wiederholt technische Probleme auftreten oder sogar gefährliche Situationen.

Fazit

Im Bereich der Diabetestechnologie sind heute und in Zukunft noch viele Herausforderungen zu bewältigen. Hier sei an erster Stelle die Schulung der Patienten und des medizinischen Fachpersonals genannt, umso mehr als die Anzahl der Systeme und der Verbindungen untereinander unaufhörlich steigt. Es ist von zentraler Bedeutung, die Mechanismen, die den Entscheidungen und der Motivation der Patienten zur Nutzung und zum Verständnis der technischen Systeme zugrunde liegen, bestmöglich zu verstehen. Nicht zuletzt hat die Technologie auch Einfluss auf die Lebensqualität. Aktuell gilt es daher, streng auf die bestehenden medizinischen Indikationen zu achten und nicht den Verlockungen technischer Neuerungen um ihrer selbst willen nachzugeben. Es gilt, die Systeme für alle gleichermassen zugänglich zu machen, um die Gesundheit der Patienten zu fördern, ohne dass Abwehrreaktionen oder Gefährdungen entstehen.

Die Herausforderungen der Zukunft liegen darin, Programme und Tools einzuführen, die die strukturierte Interaktion zwischen medizinischem Personal und Patienten positiv beeinflussen – zugunsten einer besseren Nutzung der TDT. Für den Augenblick ist zu empfehlen, regelmässig zu überprüfen, wie die Patienten die Systeme anwenden, um sie bei der sicheren Nutzung und letztendlich der Verbesserung der Lebensqualität und der Optimierung der Blutzuckereinstellung zu unterstützen.

Literatur: