인공 췌장 2.0: 자동 인슐린 투여 시스템이 아직 할 수 없는 일과 그 해결 방법

Diabetes Technology & Therapeutics는 국제 엔지니어 및 임상의 그룹이 자동 인슐린 투여 시스템(AID)이 진정한 "완전 폐쇄 루프"가 되는 데 방해가 되는 간극에 대한 검토를 발표했습니다. 저자들은 현재 기기가 HbA1c를 감소시키고, 삶의 질을 향상시키며, 혈당을 더 안전하게 관리한다고 솔직하게 밝혔지만, 야간에 가장 잘 작동하며, 낮에는 고혈당 및 저혈당을 예방하기 위해 사용자가 식사와 신체 활동을 직접 알려야 한다고 주장합니다. 또한, 많은 시스템이 아직 임산부와 노인을 위해 설계되지 않았습니다. 이 검토는 음식과 운동을 자동으로 인식하는 새로운 알고리즘의 결과와 "복잡한" 그룹에서 AID 사용에 대한 초기 데이터를 보여줍니다. 핵심 결론: 다음 단계의 진화는 다중 호르몬 구성(인슐린 ± 글루카곤)을 포함한 인공지능과 적응 제어입니다.

연구 배경

자동 인슐린 투여 시스템(AID)은 연속 혈당 측정기(CGM), 인슐린 펌프, 그리고 실시간으로 인슐린 투여량을 조절하는 제어 알고리즘의 조합입니다. 최근 몇 년 동안 "하이브리드" 회로는 제1형 당뇨병 환자의 당화혈색소(HbA1c)를 현저히 감소시키고, 혈당 측정 범위(TIR)를 증가시키며, 야간 저혈당을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 하지만 "완전 자동 조종"은 아직 구현되지 않았습니다. 혈당이 음식, 스트레스, 그리고 움직임의 영향을 받는 낮 시간 동안 대부분의 시스템은 여전히 수동으로 탄수화물을 입력하고 활동 경고를 해야 합니다. 그렇지 않으면 알고리즘이 급격한 혈당 급증을 보상할 수 없습니다.

임상 실무는 다른 문제점들을 보여주었습니다. 알고리즘은 신진대사가 더 안정적인 수면 시간에 가장 잘 작동하지만, 식후 최고 혈당, 운동, 그리고 볼러스 지연은 여전히 아킬레스건으로 남아 있습니다. 일부 시스템은 임산부(혈당 목표치 차이, 높은 오류 비용)와 노인(복합병증, 저혈당 위험 증가)을 위해 아직 설계되지 않았습니다. 이러한 환자들에게 인지 부하를 줄이는 적응형 안전 모드와 인터페이스가 필요합니다.

기술적으로 다음 단계는 "인적 요소"를 줄이는 것입니다. 이를 위해 연속 혈당 측정(CGM) 패턴과 웨어러블 센서를 기반으로 음식 섭취량과 신체 활동을 자동으로 인식하는 알고리즘이 개발되고 있으며, 다중 호르몬 회로(인슐린 ± 글루카곤)는 저혈당에 대한 "보험"으로 시험되고 있습니다. 또한, 사용자의 개별적인 리듬과 그날의 상황에 맞춰 조정되는 적응형/AI 모델이 구현되고 있습니다. 이와 동시에, 업계는 시스템이 "무선(OTA)"으로 업데이트되고 기기와 병원 간에 데이터가 안전하게 교환될 수 있도록 상호 운용성 및 사이버 보안 표준을 필요로 합니다.

마지막으로, 혈당 조절뿐만 아니라 삶의 편의성도 중요합니다. 불안감과 수동 조작 감소, 안정적인 수면, 다양한 디지털 기술과 소득 수준을 가진 사람들이 기술에 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. 따라서 "인공 췌장 2.0"은 단순히 "더 빠른" 알고리즘이 아니라, 밤낮으로 안정적으로 작동하고 최소한의 개입만으로 광범위한 환자군을 포괄하는 생태계입니다.

왜 이것이 중요한가요?

자동화 회로는 최근 수십 년간 당뇨병학 분야에서 획기적인 발전 중 하나이며, 그 기여는 현대 당뇨병 관리 기준에 공식적으로 반영되어 있습니다. 하지만 "완전한 자율성"은 아직 달성할 수 없습니다. 사용자가 여전히 탄수화물을 "수동으로" 입력해야 하며, 활동적인 생활 방식을 가진 경우 알고리즘이 종종 지연됩니다. 이 검토는 AIDS 환자의 접근성을 높이고 더 스마트하게 만들기 위해 이동 경로를 체계화합니다. 임산부, 65세 이상 노인, 운동선수, 또는 몇 시간마다 탄수화물을 계산할 수 없는 사람들을 위해서도 마찬가지입니다.

AID가 지금 할 수 있는 일과 진전이 정체된 부분

오늘날의 하이브리드 "췌장"은 특히 수면 중에 TIR(Time in Range)을 유지하고 TBR(Time Below Range)을 줄이는 데 매우 효과적입니다. 하지만 낮 시간의 "도전", 즉 음식, 스트레스, 훈련 중에는 약점이 드러납니다.

• 음식/운동 안내 방송은 필수입니다. 이러한 안내 방송이 없으면 회로가 식후 혈당 급증을 "잡아내거나" 활동 후 저혈당을 예방할 시간이 없습니다.
• "민간" 사용에는 제한이 있습니다. 일부 시스템은 임산부와 노인에게는 적합하지 않으며, 그 목적과 위험 요소가 다릅니다.
• 주간 불안정성. 이 기기는 밤에 가장 효과적입니다. 혈당 수치는 낮 동안 더 크게 변합니다.
• "인적 요인" - 탄수화물 계산과 수동 단계는 지루해서 준수하기 어렵습니다. 이는 임상적 검토와 실제에서 강조됩니다.

리뷰 작성자의 제안 사항

연구자들은 최근 몇 년 동안 격려적인 결과가 나타난 분야와 이에 대한 노력이 필요한 분야를 지적했습니다.

• 자동 음식 및 활동 인식. 사용자 입력 없이도 음식 섭취/운동의 사실 여부와 규모를 평가하고 그에 따라 인슐린 투여량을 조절할 수 있는 알고리즘입니다.
• 다중호르몬 회로. 저혈당에 대한 "안전 페달"로 글루카곤을 추가하는 것은 발달의 별개의 영역입니다.
• 새로운 대상 집단. 목표와 보호 장벽을 조정하여 노인과 임신부를 대상으로 한 임상시험.
• AI와 적응형 제어: 일상 데이터로부터 '학습'하는 개인화된 모델은 수동 작업 중 일부를 제거하고 기술에 대한 액세스를 간소화합니다.

개발자와 규제 기관을 찾을 수 있는 곳

모든 사람을 위한 AID를 "완전한 루프"로 만들려면 알고리즘 외에도 "체계적인" 문제도 해결해야 합니다.

• 상호 운용성 및 업데이트 가능. 데이터 교환 표준 및 안전한 원격 소프트웨어 업데이트.
• "실생활" 혜택 지표. HbA1c - 총 수면 시간(TIR)/총 수면 시간(TBR), 각성 부담, 야간 수면, 사용자 인지 부하 외에.
• 접근성 및 공정성: 인터페이스를 단순화하고 시스템을 더 저렴하게 만들어 현재 AID를 사용하지 않는 사람들도 AID에 접근할 수 있도록 합니다.
• 사이버 보안과 개인정보 보호. 특히 점점 더 스마트해지고 네트워크화되는 기기의 맥락에서 더욱 그렇습니다.

이것이 당뇨병 환자에게 의미하는 바 - 지금

"완전 자율"은 아니더라도 최신 AID는 이미 혈당 관리와 안전 측면에서 이점을 제공합니다. 이는 무작위 및 관찰 연구를 통해 입증되었습니다. 현재 윤곽선을 사용한다면, 가장 중요한 "생활 꿀팁"은 높은 참여도(식량/화물 적시 알림, 센서 충전/연결, 정확한 목표 설정)입니다. AID 구매를 고려하는 사람들에게 이 리뷰는 명확한 방향을 제시합니다. 다음 세대의 기기는 수동 조작을 줄이고 밤뿐만 아니라 낮에도 더 잘 대처할 것입니다.

경계는 어디에 있고, 그 다음은 무엇일까?

이 리뷰는 임상 시험을 대체하는 것은 아니지만, 윤곽의 지능화와 적응증 확대라는 의제를 제시합니다. 음식과 부하에 따라 독립적으로 용량을 조절하는 시스템의 자가 시험이 이미 진행 중이며, 다중 호르몬 용액도 함께 개발되고 있습니다. 다음 단계는 노인, 임산부, "예측 불가능한" 일정을 가진 사람들을 대상으로 하는 다기관 연구와 접근성 및 구현에 대한 연구입니다.

간단한 요약: "풀 루프"를 방해하는 요인과 이를 더 가깝게 만드는 요인

다음과 같은 문제가 발생합니다.

• 탄수화물과 활동 선언을 수동으로 입력해야 하는 필요성
• 낮 동안 안정성 감소(음식, 스포츠, 스트레스)
• 일부 시스템에서는 임신과 노인을 위한 모드가 부족합니다.

근사치를 내다:

• 음식/화물 자동 감지 및 적응형 알고리즘
• 다중호르몬 회로(인슐린 ± 글루카곤)
• 통합된 데이터 표준, 보안, 접근성.

결론

이 리뷰는 인공 췌장 "버전 2.0"의 목표를 명확하게 제시합니다. 사용자의 역할을 최소화하고, 회로가 밤낮으로 동등하게 안정적으로 작동하도록 하며, 임산부와 노인을 포함하여 현재 소외된 사람들에게 접근성을 제공하는 것입니다. 이를 위한 길은 AI 알고리즘, 적응형 제어, 그리고 다중 호르몬 체계를 통해 열려 있으며, 이미 초기 결과가 이를 현실로 만들고 있습니다. 이제 이러한 아이디어를 "모두를 위한, 매일을 위한" 신뢰할 수 있는 장치로 구현하는 것은 임상 시험과 엔지니어들의 몫입니다.

연구 출처: Jacobs PG 외. 자동 인슐린 투여 시스템의 연구 격차, 과제 및 기회. Diabetes Technology & Therapeutics 27(S3):S60-S71. https://doi.org/10.1089/dia.2025.0129