Innovazione nel controllo del diabete tipo 1, il controllo ottimo impulsivo

L'innovativa tecnica di gestione del diabete tipo 1, nota come 'controllo ottimo impulsivo' (PETC, periodic event-triggered control), promette di rivoluzionare il trattamento di questa malattia cronica. Questo metodo, sviluppato in collaborazione tra l'Istituto di analisi dei sistemi ed informatica del CNR e l'Università Campus Bio-Medico di Roma, è stato recentemente pubblicato sulla rivista “IEEE Transactions on Control Systems Technology”.

Il 'controllo ottimo impulsivo' si basa su un modello matematico continuo e non lineare che calcola inizialmente offline una traiettoria glicemica ottimale in condizioni ideali. Una volta definita questa traiettoria, il metodo è in grado di seguirne l'andamento in tempo reale, grazie a un algoritmo di stima online che si aggiorna con misurazioni glicemiche effettuate sporadicamente. Questo approccio riduce l'impegno computazionale e consente di adattarsi alle condizioni non ideali della vita quotidiana, come l'assunzione di pasti a orari variabili.
Il controllo ottimo impulsivo viene applicato per determinare sia il momento che la quantità ottimale di iniezioni di insulina, basandosi su un modello che considera non solo le misurazioni glicemiche ma anche l'assunzione di pasti e l'attività fisica del paziente. Questo permette una gestione più precisa e personalizzata del diabete di tipo 1.

Secondo l'abstract dello studio, il controllo ottimo impulsivo introduce campionamenti temporali, quantizzazioni sui segnali di input, stato osservato e output, oltre a un meccanismo di attivazione periodico che aggiorna la legge di controllo solo quando necessario. Questa metodologia garantisce la stabilizzazione pratica del sistema con la convergenza dello stato a un vicinato arbitrariamente piccolo dell'origine, utilizzando dati finiti e un numero ridotto di aggiornamenti del controllo, ideale nei contesti digitali e di rete con larghezza di banda limitata.

Il ricercatore Alessandro Borri del CNR-Iasi (Istituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica "Antonio Ruberti") spiega che il metodo rappresenta le variazioni della glicemia come un processo influenzato da una serie di fattori complessi e variabili. L'approccio è stato validato mediante simulazione al computer su 1.000 pazienti virtuali, secondo un modello approvato dalla FDA. I risultati promettono di migliorare la gestione della glicemia nei pazienti e di ottimizzare l'uso della terapia insulinica, semplificando la vita quotidiana e migliorando il benessere di chi convive con il diabete di tipo 1.

Grazie all'utilizzo di tecniche di controllo avanzate, questa metodologia potrebbe portare a un significativo miglioramento nella qualità di vita dei pazienti, riducendo il rischio di complicazioni a lungo termine associate al diabete di tipo 1.

IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 69, no. 3, pp. 1721-1727, March 2024, doi: 10.1109/TAC.2023.3327938.
https://ieeexplore.ieee.org/document/10297543