Comprender la tecnología de las bombas de insulina

La bomba de insulina es un dispositivo médico de tamaño reducido que administra insulina rápida mediante infusión subcutánea continua [1]. El dispositivo contiene un reservorio de insulina, un microprocesador programable y un mecanismo de bombeo que asegura la administración precisa de la insulina a través de un set de infusión introducido en el tejido subcutáneo.

El funcionamiento de la bomba se basa en la administración de insulina en forma de tasa basal, que asegura una cantidad pequeña y constante de insulina a lo largo del día, y de bolos, que son dosis adicionales administradas en las comidas o para corrección [1]. Según las guías, este método representa el estándar de oro de tratamiento para los pacientes con diabetes mellitus tipo 1.

La bomba administra insulina mediante microbolos repetidos a intervalos de unos pocos minutos (lo más frecuente, cinco minutos), creados bien por un motor de tipo «paso a paso», bien por un sistema piezoeléctrico [2]. Cada microbolo representa una cantidad muy pequeña de insulina, incluso del orden de las centésimas de unidad. La suma de estos microbolos genera la tasa basal programada para una hora determinada.

El mecanismo de infusión utiliza un pistón que empuja la insulina desde el reservorio a través del tubo de conexión (de infusión) hacia la cánula insertada en el tejido subcutáneo [2]. Esta administración continua elimina la necesidad de inyecciones múltiples diarias y permite ajustes finos de las dosis.

El páncreas sano secreta insulina de dos maneras. Existe una secreción basal, continua (con pequeñas pulsaciones), que mantiene la glucemia entre las comidas y durante la noche, y secreciones pulsátiles grandes, como respuesta a la ingesta de alimentos [3]. La bomba de insulina reproduce este patrón fisiológico mediante las tasas basales programables (con pequeñas pulsaciones cada cinco minutos) y los bolos administrados en las comidas.

A diferencia de la insulina de acción prolongada inyectada por vía subcutánea, la bomba permite el ajuste hora a hora de las tasas basales [4]. Esta flexibilidad es esencial para el manejo del fenómeno del alba. La variabilidad glucémica asociada a la actividad física o al estrés se atenúa gracias a la posibilidad de realizar cómodamente bolos pequeños y repetidos. Los estudios muestran que este enfoque reduce significativamente la variabilidad glucémica [5].

Un sistema completo de bomba incluye el dispositivo propiamente dicho con procesador, motor, pistón, batería, reservorio de insulina y el set de infusión formado por el tubo de conexión y la cánula [1]. A estos se añade el dispositivo de inserción de la cánula y las soluciones de software para la programación.

Los sistemas modernos integrados incluyen también el sensor de monitorización continua de glucosa, que se comunica de forma inalámbrica con la bomba [6]. Los componentes consumibles, como los reservorios y los sets de infusión, requieren reemplazo, en general cada tres días (más recientemente, también cada siete días) [7]. Los dispositivos de control pueden estar incorporados en la bomba o ser externos, en forma de teléfono o de mando a distancia dedicado.

La bomba utiliza una calculadora de bolo basada en parámetros individualizados introducidos por el paciente tras la consulta con su médico [8]. Estos parámetros incluyen la relación insulina-carbohidratos, el factor de sensibilidad a la insulina y el objetivo glucémico. Al introducir la glucemia actual y los carbohidratos de la comida, el algoritmo calcula la dosis óptima.

El cálculo tiene en cuenta también la insulina activa residual de los bolos anteriores (insulina a bordo), previniendo así la superposición de dosis, con el consiguiente riesgo de hipoglucemia [8]. La duración de acción de la insulina es programable en la bomba (habitualmente de 2 a 8 horas), pero los estudios farmacocinéticos indican una duración real de 4 a 6 horas para las insulinas rápidas [9]. Establecer valores demasiado cortos (de 2 a 3 horas) puede provocar la superposición de dosis y el aumento del riesgo de hipoglucemia. Esta automatización reduce los errores de cálculo y mejora la precisión de la dosificación en comparación con el cálculo manual.

La tasa basal representa la cantidad de insulina administrada de forma continua para mantener la glucemia estable en los períodos sin aporte alimentario [10]. Se expresa en unidades por hora y puede variar a lo largo del día según las necesidades fisiológicas. Los estudios sobre los usuarios de bombas muestran que esta cubre aproximadamente entre el 30 y el 50 % de las necesidades diarias de insulina, con valores reales a menudo hacia el límite inferior (~30 %) [10].

El bolo es una dosis discreta de insulina administrada para cubrir los carbohidratos de las comidas o para la corrección de la hiperglucemia [11]. Se calcula de forma individual, en función del contenido de carbohidratos y de la glucemia actual. Las bombas permiten diferentes tipos de bolo, incluido uno con un componente de liberación prolongada, para adaptarse a la composición de la comida.

Las bombas convencionales requieren la introducción manual de todos los parámetros para el cálculo del bolo y no pueden modificar de forma independiente las tasas basales. Las decisiones terapéuticas siguen siendo responsabilidad del usuario o del progenitor. Estas funcionan como instrumentos de administración, no de decisión.

Los sistemas de bucle cerrado híbrido representan la excepción [12]. Estos ajustan automáticamente las tasas basales en función de los valores glucémicos recibidos del sensor, pero aún requieren la introducción manual de los bolos de las comidas. Estas bombas pueden realizar pequeños bolos de corrección [12]. Ningún sistema comercial actual ofrece una automatización completa de la administración de insulina, de ahí el término «híbrido» en lugar de «completo».

La comunicación entre la bomba y el sensor de monitorización continua de glucosa se realiza mediante protocolos inalámbricos, lo más frecuente, Bluetooth Low Energy [13]. El sensor transmite los valores glucémicos a intervalos de 1 a 5 minutos hacia la bomba o hacia un dispositivo intermediario como el teléfono (en los sistemas de bucle cerrado artesanales).

Los sistemas integrados muestran los valores glucémicos y las tendencias directamente en la pantalla de la bomba [6]. En el caso de los sistemas de bucle cerrado, el algoritmo utiliza estos datos para el ajuste automático de las tasas basales y, a veces, para la realización automática de algunos pequeños bolos de corrección. La integración requiere una compatibilidad específica entre los componentes del sistema y no es universal entre las diferentes marcas de dispositivos [6].

La mayoría de las bombas utilizan un motor paso a paso que acciona un engranaje para desplazar el pistón del reservorio de insulina [2]. Cada paso del motor corresponde a una cantidad precisa de insulina, permitiendo incrementos de 0,025 hasta 0,05 unidades.

Las bombas de tipo parche utilizan alternativas como los sistemas con memoria de forma o los sistemas piezoeléctricos. Los sets de infusión están fabricados de teflón blando [7]. Las cánulas son de teflón o de acero inoxidable, con longitudes de entre 6 y 17 mm [14]. La inserción se realiza en un ángulo de 90 grados o de 30 a 45 grados, en función del tipo de set.

La bomba de insulina por sí sola no constituye un páncreas artificial. El término páncreas artificial se refiere, en general, a sistemas de bucle cerrado que integran la bomba, el sensor MCG y un algoritmo de control que ajusta automáticamente la administración de insulina [15]. La bomba representa solo el componente de administración de este sistema.

Los sistemas actuales se denominan híbridos porque automatizan parcialmente la administración de insulina [12]. Los bolos de las comidas aún requieren intervención humana. Un verdadero páncreas artificial, completamente automático y bihormonal, que administre también glucagón, permanece todavía en fase de investigación [16].