Do-It-Yourself-Closed-Loop: Wie alles begann

Geburtsstunde der Do-It-Yourself-Closed-Loop-Projekte war das Engagement einzelner Personen. Entwickelt haben sich inzwischen erstaunliche Systeme. Welche, das lesen Sie hier.

• Ein Informatiker mit Typ-1-Diabetes, Ben West, der fünf Jahre seiner gesamten Freizeit dafür gab, die Funkverbindung zwischen seiner Medtronic Pumpe und dem dazugehörigen USB-Stick zu entschlüsseln ...
• Ein Vater, John Costik, der gemeinsam mit seiner Frau und anderen Eltern eine Möglichkeit entwickelte, die CGM-Werte ihrer Kinder aus der Ferne auf einer eigens dafür eingerichteten Website auf dem PC, Laptop oder Tablet, auf dem Smartphone oder auf einer Smartwatch betrachten und gegebenenfalls einschreiten zu können (Nightscout – mit dem Logo der wachsamen Eule) ...
• Eine junge Frau mit Typ-1-Diabetes, Dana M. Lewis, die ihre CGM-Alarme aufgrund eines zu tiefen Schlafes nicht hörte, und ein World Wide Web, das alle zusammenführte ...

... mehr brauchte es zunächst nicht, um sich gemeinsam die Frage zu stellen: Warum sollte man nicht die vorhandenen, älteren Insulinpumpen, bei denen ein Zugriff über den firmeneigenen USB-Stick (Carelink Stick, für das Auslesen der Pumpe) noch möglich war, die CGM-Werte über den Umweg einer Nightscout-Website und einen einfachen Algorithmus, der seit Jahren erfolgreich in der Regelungstechnik eingesetzt wird, miteinander verknüpfen?

Und zwar um über den Carelink-USB-Stick, bzw. etwas später dann einen anderen USB-Stick von Texas Instruments (TI-Stick), die eigene Pumpe so anzusteuern, dass die einprogrammierte Basalrate mit steigenden oder fallenden Glukosewerten für einen jeweils maximal 30-minütigen Zeitraum optimiert wird (automatisches Setzen einer temporären Basalrate - TBR). Dadurch bewegen sich die Werte häufiger im selbst definierten Zielbereich.

Open-Source-Software

Gedacht, besprochen, getan. Und es funktionierte so gut, dass die Entwickler, darunter auch der damalige Partner, inzwischen Ehemann von Dana, Scott Leibrand, sich entschlossen, den Quellcode der entwickelten Software als Open-Source-Software für jedermann frei zugänglich zu machen, um das Leben vieler Diabetiker zu erleichtern.

Das war die Geburtsstunde des ersten der DIY-Closed-Loop-Projekte, dem OpenAPS (Open Source Artificial Pancreas System). Inzwischen arbeiten viele Softwareentwickler, Programmierer und Ingenieure aus aller Welt gemeinsam an drei Open-Source-Loop-Systemen, testen, verbessern laufend, und verändern damit die Welt des Diabetes.

Welche Systeme gibt es?

Alle DIY-Systeme kombinieren kommerziell erhältliche Sensoren zur kontinuierlichen Glukosemessung (CGM) und Insulinpumpen mit einer von der Community gemeinsam entwickelten Software. Steueralgorithmus, Quellcode und die Anleitung zum Erstellen der eigenen App sind im Internet frei und transparent einsehbar – inzwischen mit detaillierten Dokumentationen in mehreren Sprachen.

Bei einigen Systemen sind als Kommunikations-Device zusätzliche Hardwarebestandteile nötig, die man aus dem Internet oder dem Elektrofachhandel erhält. Bei Fragen oder Problemen hilft sich die DIY-Community gegenseitig, die inzwischen auf weit über 1.000 Mitglieder weltweit gewachsen ist. So ist es inzwischen auch ohne Programmierkenntnisse – aber mit großer Sorgfalt und Geduld – möglich, ein Closed-Loop-System zu erstellen.

OpenAPS

OpenAPS basiert auf einem "Rig", bestehend aus Minicomputer (Raspberry Pi, Intel Edison) kombiniert mit einer Radioantenne (Explorer Board/HAT). Kompatibel sind aktuell nur Medtronic-Pumpen der älteren Generation (Veo bis Firmware 2.6A und alle noch älteren Paradigm-Modelle): Diese lassen sich per Radiosignal fernsteuern. Nachdem Medtronic im Jahre 2011 mit einem Warnhinweis auf die Möglichkeit des "Hackens" der Funkverbindung aufmerksam gemacht hatte und das buchstäbliche "Loophole" schloss, kam die DIY-Community überhaupt erst auf die Idee, diese eigentliche Sicherheitslücke zu einem positiven Zweck zu nutzen.

AndroidAPS

AndroidAPS basiert auf dem gleichen Algorithmus wie OpenAPS, kommt aber ohne das zusätzliche "Rig" aus, da es über Bluetooth direkt mit der Insulinpumpe kommuniziert. Kompatibel sind hier aktuell die Modelle Dana R und RS (Sooil), Accu-Chek Spirit Combo und Insight (Roche). Die App läuft auf einem Android-basierten Telefon.

Loop (Apple/iOS)

Loop basiert auf Apple/iOS und nutzt ebenfalls den Kommunikationsweg per Radiosignal. Daher ist ein kleines Kommunikationsdevice ("RileyLink") notwendig, um eine Funkverbindung mit der Insulinpumpe herzustellen (ältere Medtronicpumpen ab der x15er Generation bis Veo Firmware 2.6A). Die App läuft bei diesem System auf einem iPhone. Aktuell arbeitet das Entwicklerteam an der Integration der OmniPod-Patchpumpe.

Welches System gewählt wird, ist Geschmackssache, und nicht selten eine Frage der Verfügbarkeit einer loopfähigen Insulinpumpe. Alle 3 Systeme sind – im Gegensatz zu den meisten kommerziell entwickelten Systemen – je nach individuellen Bedürfnissen der/des LooperIn personalisierbar. Weiterhin verfügen sie über personalisierbare Sicherheitsmechanismen, wie z.B. die Wiederaufnahme des "Normalbetriebs" der Insulinpumpe bei Abbruch der Funkverbindung oder Schutz vor ungewollter Überdosierung von Insulin.

Erfahrungsbericht einer Looperin der ersten Stunde

Als ich vor gut drei Jahren damit begann, mich in die Materie einzulesen, besaß ich bereits zwei der drei Komponenten für einen Loop: meine Insulinpumpe und mein CGM. Auch die weiteren Voraussetzungen waren gut: Ich hatte mithilfe meines noch neuen CGMs innerhalb von drei Monaten meine Basalrate angepasst – in erster Linie für die Nacht – und meinen Korrekturfaktor für bestimmte Tageszeiten gesenkt.

Meine BE-Faktoren hatte ich beibehalten. Und ich genoss das CGM, weil sich mit dieser Fülle an Informationen über den Gewebeglukoseverlauf endlich vernünftig arbeiten ließ. Ich konnte viel früher mit Korrekturen einschreiten – sowohl mit Insulin bei zu sehr ansteigenden als auch mit BE bei zu stark fallenden Werten. Insgesamt hatte so das CGM zu einer deutlichen Verbesserung meiner Werte geführt.

Es gab allerdings einen Wermutstropfen: In den Zeiten vor dem CGM war ich meistens morgens mit zu hohen Werten und Kopfschmerzen aufgewacht (vereinzelte nächtliche Messungen hatten allerdings normale Werte ergeben) oder ich war manchmal schweißgebadet und zitternd aus dem Schlaf erwacht, aber nun gab es Alarme vom CGM System. Die Basalrate zu ändern, half zwar, aber eben nicht in jeder Nacht.

Neben den üblichen Gründen war die Hauptursache für die Alarme eine durch meine hormonelle Situation (Wechseljahre) sich eher unberechenbar verändernde Insulinempfindlichkeit. Es dauerte nicht lange und ich war nachts so müde, dass ich auf die Alarme nicht mehr adäquat reagieren konnte, so dass die Alarmfrequenz eher zu- als abnahm. Eine Lösung musste her.

Agile Looper-Community hilft bei IT-Fragen

Die Lösung für mich war OpenAPS, das erste der Open-Source-Loop-Systeme. Anfangs dachte ich nicht, dass ich als Technik-Neuling das jemals schaffen könnte, aber je mehr ich mich damit beschäftigte, desto mehr fing ich Feuer. Und es ist wirklich erstaunlich, was man alles erreichen kann, wenn man es unbedingt möchte. Zudem gab und gibt es eine agile Community, die IT-Fragen beantwortet oder Links zur weiteren Lektüre bereitstellt. Ende Mai 2016, also vor bald drei Jahren, hatte ich es geschafft und war einer von nicht einmal einem Dutzend Loopern in Deutschland.

Ich hatte schon vor dem Loop die Möglichkeit genutzt, mit meiner Pumpe für Bewegung eine temporäre Basalrate zu setzen, und auch die Funktion des Bolusrechners fleißig verwendet, und so war die Verwendung der dritten Komponente des Loops, eines kleinen Rechners (anfangs ein Raspberry Pi), nur noch insofern neu für mich, als die Berechnungen einer temporären Basalrate vom OpenAPS Rechner ohne mein Zutun automatisch in der Pumpe umgesetzt wurden (Abb. 2).

Anfangs loopte ich nur nachts, und schon sehr bald gab es nur noch selten nächtliche Alarme vom CGM. Wie angenehm ein ungestörter Schlaf ist, kann sicher jeder nachempfinden, dessen Kind endlich einmal durchschläft. Und besserer Schlaf führte zu einem für mich erstaunlichen, weil lange vermissten, Zuwachs an Leistungsfähigkeit während des gesamten Tages.

Mit anderen Worten: Es ging mir gut, sogar sehr gut! Endlich hatte ich das Gefühl, meine Diabetestherapie wieder in der Hand zu haben und meiner Krankheit nicht ohnmächtig ausgeliefert zu sein. Das gibt einen enormen Motivationsschub!

Wer glaubt, der Loop würde alles regeln, irrt

Einige Zeit später änderte ich die Hardware und nutzte den Loop auch immer mehr tagsüber – bis hin zum 24/7 Loop. Nach zwei Jahren mit OpenAPS wechselte ich auf ein anderes System: AndroidAPS. Der Algorithmus blieb, aber ich brauchte außer meinem CGM und einer anderen Pumpe nur noch ein Smartphone mit der AndroidAPS App.

Die App dazu habe ich selbst auf meinem PC erzeugt. Klingt kompliziert, aber es gibt dafür ein Programm, das man sich herunterladen kann, und eine gute Anleitung, so dass man das auch rasch hinbekommt. Dieses System ist benutzerfreundlicher als OpenAPS. Mit AndroidAPS kann ich sogar meine Pumpe von einer Smartwatch aus bedienen (Abb. 3).

Die eigentliche Herausforderung beim Loopen liegt inzwischen also nicht mehr beim Bilden des Loops. Viel entscheidender ist, dass man schon vorher seine Therapie optimiert hat. Und man sollte und muss die umfangreiche Dokumentation zum Loop lesen und seine individuellen Einstellungen immer wieder anpassen und optimieren. Wer dazu nicht bereit ist und meint, er könne nur das Nötigste tun, den Rest kurz erfragen, und dann würde der Loop schon vollautomatisch alles regeln, der irrt.

Der Loop ist keine künstliche Bauchspeicheldrüse, sondern ein weiteres, aber aus meiner Sicht hervorragendes Hilfsmittel für so manchen Menschen mit Typ 1: Ein automatisierter Bolusrechner, der die Basalrate umfasst und der die Insulinpumpe fernsteuert mit dem Ziel, die Glukosewerte im Zielbereich zu halten.

Und für die Patienten, die keine loopfähige Pumpe haben oder die Automatisierung scheuen, gibt es die Möglichkeit, den Loop dennoch zu nutzen: Im Open Loop setze ich die vom Loop-Algorithmus berechneten Änderungen der Insulinzufuhr in der Pumpe um – ohne Automatisierung. Viele Anwender nutzen bereits diese Variante mit phänomenalem Erfolg.

Darum ist die Autorin vom Loop so begeistert

Mir geht es damit deutlich besser: Ich kann nahezu alarmfrei schlafen, ich bin tagsüber ausgeruhter und leistungsfähiger, ich bin seitdem generell seltener krank. Ich bin auch wieder mutiger geworden, weil ich keine Angst mehr vor Unterzuckerungen habe. In den Phasen ohne Mahlzeiten und ohne Sport brauche ich mich nicht mehr um meinen Diabetes zu kümmern, das übernimmt der Loop, und um den kann ich mich kümmern, wenn ich Zeit dafür habe.

Die Zeiten der starken Blutzuckerschwankungen – tags und nachts – sind vorbei. Meine Werte liegen zu etwa 97 Prozent im Zielbereich von 70 bis 180 mg/dl. (Und nein, ich ernähre mich nicht Low Carb.) Diese Erfolge habe ich bereits mit der Grundversion des AP-Systems. Die Version für Fortgeschrittene, die zusätzlich bei Mahlzeiten unterstützt, nutze ich nicht.

Dafür müssten meine Faktoren (Basalrate, BE-Faktor, Korrekturfaktor) immer gut stimmen, eine Regelung des mahlzeitbedingten Glukoseanstiegs über SMB (SuperMicroBolus, also kleine Mengen Insulin, die als Bolus nach und nach mit den nach der Mahlzeit ansteigenden Glukosewerten abgegeben werden) verzeiht keine Ungenauigkeiten. Aber meine Faktoren stimmen aufgrund der vorhandenen Hormonschwankungen nicht an jedem Tag und Änderungen kommen oft plötzlich.

Ich kenne Looper, die ihr System ausschließlich nachts nutzen, um mit guten Werten in den Tag zu gehen, sich aber tagsüber auf andere Dinge konzentrieren zu können. Der Loop muss nämlich nicht nur im Auge behalten werden, sondern er muss tagsüber auch mit Informationen gefüttert (Kohlenhydrate, Boli) oder an besondere Bedingungen (z.B. Bewegung, Krankheit) angepasst werden. Das kann oder mag nicht jeder jederzeit machen müssen.

Die gute Nachricht ist also: Man kann den Loop jederzeit nutzen oder eben auch nicht nutzen und man sollte ihn so nutzen, wie man persönlich es als angenehm unterstützend empfindet (Abb. 4).

Weil mir der Loop so viel Gutes getan hat und jeden Tag aufs Neue tut, habe ich versucht, der Bitte von Dana M. Lewis zu folgen: "Pay it forward!" Ich habe also bei Übersetzungen der Dokumentationen vom Englischen ins Deutsche geholfen und andere zu unterstützen versucht, die auch solche Technik Neulinge waren wie ich anfangs. Das allein hat mir irgendwann nicht mehr gereicht. Eine weitere Aufforderung von Dana ist: "Spread the word!" Und so kam mein nächster großer Schritt.

Loopertreffen und Vorträge für die Fachwelt

Mein nächster großer Schritt bestand und besteht in der Verbreitung von Wissen über den Loop, zum einen bei anderen Menschen mit Typ-1-Diabetes und zum anderen beim medizinischen Fachpersonal.

Ich twittere fleißig über mein Leben mit dem Loop, ich gründete den #LooperInBerlin Stammtisch, bat jemanden um die Einrichtung einer deutschen Loopergruppe bei Facebook für den Support der neu zu erwartenden Looper, führe Loopertreffen in weiteren Städten durch und berichte so begeistert davon, dass sich inzwischen an etlichen Orten Looper und Interessierte für den persönlichen Dialog zusammenfinden. Außerdem wirkte ich bei kleinen Beiträgen regionaler Fernsehsender über das Loopen mit.

Zum anderen halte ich immer wieder Vorträge vor medizinischem Fachpersonal, wie bei der DiaTec gemeinsam mit Ulrike und Katarina, oder allein bei diversen Fortbildungsveranstaltungen für Diabetologen, Diabetesberater, Medizinprodukteberater und andere Berufsgruppen.

Anliegen: das Thema weiter bekannt machen

Vor allem möchte ich dem medizinischen Fachpersonal die Angst davor nehmen. Auch wenn der Loop sicher nicht für jeden mit Typ 1 geeignet ist, so ist er für immer mehr Menschen ein probates Mittel, das Leben ein Stück mehr zu normalisieren. Ich finde nicht, dass es sich mit einer chronischen, potentiell lebensbedrohenden Krankheit normal leben lässt. Den Gedanken daran habe ich immerzu im Kopf.

Ich kann nicht einfach mal eben aus dem Haus gehen, nicht einfach mal eben Essen in den Mund schieben oder mich ins Auto setzen und losfahren. Bei allem, was ich tue, muss ich die Glukosewerte im Blick haben, gegebenenfalls Insulin spritzen/abgeben lassen oder Traubenzucker zu mir nehmen, die Pumpe auf eine andere Basalrate umstellen und immer dafür sorgen, dass ich ausreichend Diabeteszubehör im Haus und bei mir habe.

Spontaneität ist so kaum möglich. Und immer wieder macht einem der Diabetes bei Plänen einen Strich durch die Rechnung: Ich muss den Bus, die Bahn sausen lassen, weil ich auf dem Weg dorthin unterzuckere und nun warten muss, bis der Traubenzucker wirkt. Und wenn man nicht allein ist, fühlt man sich stets als Klotz am Bein der anderen, auch wenn diese beteuern, dass für sie alles in Ordnung ist. Unter diesen Bedingungen begrüße ich jedes technische Hilfsmittel, das mir ein Stück der Last abnimmt.

Und wenn mir keine offiziellen Lösungen angeboten werden können, dann verwende ich alternativ ein Open-Source-Produkt. Ich weiß, dass es verantwortungsbewusste Menschen entwickelt haben und dass es bei mir zuverlässig und stabil arbeitet. Damit wird mein Leben erleichtert, meine Werte verbessern sich, und ich vermeide Folgeschäden.

Denn die Aussicht auf amputierte Füße, Dialyse, Augenschäden, Herzinfarkt, Schlaganfall und Sonstiges ist etwas, das ich stets im Hinterkopf habe. Ich kann also unmöglich länger warten! Und ich möchte nicht, dass es andere tun müssen!

Erschienen in: Diabetes-Forum, 2019; 31 (4) Seite 14-17