Compreender a tecnologia das bombas de insulina

A bomba de insulina é um dispositivo médico de dimensões reduzidas que administra insulina rápida através de infusão subcutânea contínua [1]. O dispositivo contém um reservatório de insulina, um microprocessador programável e um mecanismo de bombeamento que assegura a administração precisa da insulina através de um conjunto de infusão inserido no tecido subcutâneo.

O funcionamento da bomba baseia-se na administração de insulina sob a forma de taxa basal, que assegura uma quantidade pequena e constante de insulina ao longo do dia, e bolus, que são doses adicionais administradas às refeições ou para correção [1]. De acordo com as orientações, este método representa o padrão de excelência de tratamento para os pacientes com diabetes mellitus tipo 1.

A bomba administra insulina através de microbolus repetidos em intervalos de alguns minutos (mais frequentemente cinco minutos), criados por um motor do tipo «passo a passo» ou por um sistema piezoelétrico [2]. Cada microbolus representa uma quantidade muito pequena de insulina, mesmo da ordem dos centésimos de unidade. A soma destes microbolus realiza a taxa basal programada para uma determinada hora.

O mecanismo de infusão utiliza um êmbolo que empurra a insulina do reservatório através do tubo de ligação (de infusão) até à cânula inserida subcutaneamente [2]. Esta administração contínua elimina a necessidade de injeções múltiplas diárias e permite ajustes finos das doses.

O pâncreas saudável secreta insulina de dois modos. Existe uma secreção basal, contínua (com pequenas pulsações), que mantém a glicemia entre as refeições e durante a noite, e secreções pulsáteis grandes, em resposta à ingestão de alimentos [3]. A bomba de insulina reproduz este padrão fisiológico através das taxas basais programáveis (com pequenas pulsações a cada cinco minutos) e dos bolus administrados às refeições.

Ao contrário da insulina de ação prolongada injetada subcutaneamente, a bomba permite ajustar hora a hora as taxas basais [4]. Esta flexibilidade é essencial para a gestão do fenómeno do amanhecer. A variabilidade glicémica associada à atividade física ou ao stress é melhorada através da possibilidade de efetuar comodamente pequenos bolus repetidos. Os estudos mostram que esta abordagem reduz significativamente a variabilidade glicémica [5].

Um sistema completo de bomba inclui o dispositivo propriamente dito com processador, motor, êmbolo, bateria, reservatório de insulina e o conjunto de infusão formado por tubo de ligação e cânula [1]. A isto acrescenta-se o dispositivo de inserção da cânula e as soluções de software para a programação.

Os sistemas modernos integrados incluem também o sensor de monitorização contínua da glicemia, que comunica sem fios com a bomba [6]. Os componentes consumíveis, como os reservatórios e os conjuntos de infusão, necessitam de substituição, geralmente a cada três dias (mais recentemente também a cada sete dias) [7]. Os dispositivos de controlo podem estar incorporados na bomba ou serem externos, sob a forma de telefone ou telecomando dedicado.

A bomba utiliza um calculador de bolus baseado em parâmetros individualizados introduzidos pelo paciente na sequência da consulta com o seu médico [8]. Estes parâmetros incluem a relação insulina-hidratos de carbono, o fator de sensibilidade à insulina e o alvo glicémico. Ao introduzir a glicemia atual e os hidratos de carbono da refeição, o algoritmo calcula a dose ótima.

O cálculo tem também em consideração a insulina ativa residual dos bolus anteriores (insulina a bordo), prevenindo assim a sobreposição de doses, com risco posterior de hipoglicemia [8]. A duração de ação da insulina é programável na bomba (geralmente 2-8 horas), mas os estudos farmacocinéticos indicam uma duração real de 4-6 horas para as insulinas rápidas [9]. A definição de valores demasiado curtos (2-3 horas) pode causar a sobreposição de doses e o aumento do risco de hipoglicemia. Esta automatização reduz os erros de cálculo e melhora a precisão da dosagem comparativamente ao cálculo manual.

A taxa basal representa a quantidade de insulina administrada continuamente para manter a glicemia estável nos períodos sem ingestão alimentar [10]. Exprime-se em unidades por hora e pode variar ao longo do dia conforme as necessidades fisiológicas. Os estudos em utilizadores de bombas mostram que esta cobre aproximadamente 30-50% das necessidades diárias de insulina, com valores reais frequentemente no limite inferior (~30%) [10].

O bolus é uma dose discreta de insulina administrada para cobrir os hidratos de carbono das refeições ou para a correção da hiperglicemia [11]. Calcula-se individualmente, com base no conteúdo de hidratos de carbono e na glicemia atual. As bombas permitem diferentes tipos de bolus, incluindo com uma componente de libertação prolongada, para adaptação à composição da refeição.

As bombas convencionais necessitam da introdução manual de todos os parâmetros para o cálculo do bolus e não podem modificar de forma independente as taxas basais. As decisões terapêuticas permanecem da responsabilidade do utilizador ou do pai. Estas funcionam como instrumentos de administração, não de decisão.

Os sistemas de circuito fechado híbrido representam a exceção [12]. Estes ajustam automaticamente as taxas basais com base nos valores glicémicos recebidos do sensor, mas ainda necessitam da introdução manual dos bolus para as refeições. Estas bombas podem fazer pequenos bolus de correção [12]. Nenhum sistema atual comercial oferece a automatização completa da administração de insulina, daí o termo «híbrido» em vez de «completo».

A comunicação entre a bomba e o sensor de monitorização contínua da glicemia realiza-se através de protocolos sem fios, mais frequentemente Bluetooth Low Energy [13]. O sensor transmite os valores glicémicos em intervalos de 1-5 minutos para a bomba ou para um dispositivo intermédio como o telefone (nos sistemas de circuito fechado artesanais).

Os sistemas integrados exibem os valores glicémicos e as tendências diretamente no ecrã da bomba [6]. No caso dos sistemas de circuito fechado, o algoritmo utiliza estes dados para o ajuste automático das taxas basais e por vezes para a realização automática de pequenos bolus de correção. A integração necessita de compatibilidade específica entre os componentes do sistema e não é universal entre as diferentes marcas de dispositivos [6].

A maioria das bombas utiliza um motor passo a passo que aciona uma engrenagem para deslocar o êmbolo do reservatório de insulina [2]. Cada passo do motor corresponde a uma quantidade precisa de insulina, permitindo incrementos de 0,025 até 0,05 unidades.

As bombas do tipo patch usam alternativas como os sistemas com memória de forma ou os sistemas piezoelétricos. Os conjuntos de infusão são realizados em teflon macio [7]. As cânulas são de teflon ou aço inoxidável, com comprimentos entre 6 e 17 mm [14]. A inserção realiza-se num ângulo de 90 ou de 30-45 graus, em função do tipo de conjunto.

A bomba de insulina sozinha não constitui um pâncreas artificial. O termo pâncreas artificial refere-se geralmente a sistemas de circuito fechado que integram a bomba, o sensor CGM e um algoritmo de controlo que ajusta automaticamente a administração de insulina [15]. A bomba representa apenas a componente de administração deste sistema.

Os sistemas atuais são denominados híbridos porque automatizam parcialmente a administração de insulina [12]. Os bolus para as refeições ainda necessitam de intervenção humana. Um pâncreas artificial verdadeiro, completamente automático e bihormonal, que administra também glucagon, permanece ainda em fase de investigação [16].