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糖尿病·CSII

胰岛素泵基础率·大剂量模拟器

这是一款用于学习 1 型、2 型及 LADA 糖尿病胰岛素泵(CSII)治疗的教育型模拟器。它根据体重与胰岛素制剂自动计算 TDD、ICR、ISF;输入进餐碳水化合物、餐前血糖与活性胰岛素后,即可实时查看基础率(Basal)、碳水化合物大剂量、校正大剂量以及 4 小时后的预测血糖。

参数设置
糖尿病类型
切换基础需要量 U/kg(1 型 0.7/2 型 0.4/LADA 0.6)
体重
kg
胰岛素制剂
速效型使用 1800 Rule,常规(Regular)使用 1500 Rule
进餐 carb
g
餐前血糖
mg/dL
目标血糖
mg/dL
活性胰岛素(IOB)
U
上一次大剂量后仍残留在体内的胰岛素量。为防止叠加(stacking),从合计大剂量中扣除
基础率(% of TDD)
%
全天基础量占 TDD 的比例。成人以 40–50% 为标准
计算结果
TDD(U/天)
每小时基础率(U/hr)
ICR(g/U)
ISF(mg/dL/U)
进餐大剂量(U)
预测 4 小时后 BG(mg/dL)
胰岛素泵示意图 — 基础率+大剂量输注

胰岛素从泵输送到皮下的套管:既有恒定的基础率(Basal),也有每次进餐时较大的大剂量(Bolus)。血糖(黄色)在餐后上升,并随胰岛素起效而下降。

血糖曲线(餐前至 4 小时)
TDD 分配比较(基础/碳水/校正)
理论与主要公式

$$TDD = w \cdot 0.7,\quad ICR = \frac{500}{TDD},\quad ISF = \frac{1800}{TDD},\quad Bolus = \frac{Carb}{ICR} + \frac{BG-T}{ISF}$$

TDD:每日总剂量(U/天,与体重 w 成正比);ICR:每 1 U 可代谢的碳水化合物量(g/U);ISF:每 1 U 可降低的血糖(mg/dL/U);Bolus:进餐+校正的合计大剂量。扣除活性胰岛素(IOB)后确定最终给药量。

糖尿病胰岛素泵 基础率·大剂量 — TDD·ICR·ISF

🙋
胰岛素泵和普通注射有什么区别?我的印象是按一下按钮就会自动注射,那为什么还要分成“基础率(Basal)”和“大剂量(Bolus)”呢?
🎓
问得好。胰岛素泵的正式名称是 CSII(Continuous Subcutaneous Insulin Infusion),它通过扎在腹部的套管持续不断地缓慢输入胰岛素。健康人的胰腺靠“随时少量分泌(基础分泌)”+“每次进餐大量分泌(餐时追加分泌)”的双重机制来维持血糖。为了模拟这一机制,泵也把一天 24 小时持续输注的“基础率(Basal)”和只在进餐或校正血糖时集中输注的“大剂量(Bolus)”分开管理。
🙋
原来如此!那 TDD 就是一天使用的胰岛素总量吧。它是怎么确定的?上面写着由体重决定,真的只看体重就够了吗?
🎓
粗略地说,“体重 × 0.5–0.7 U/kg”是出发点。例如 65kg 的 1 型患者,从 65×0.7 ≒ 46 U/天 开始。这被称为 Holman 经验式。不过,运动量大或体脂率低的人可能 0.3 U/kg 就够,而青春期或妊娠期有时需要高达 1.2 U/kg。最终要看 CGM 的 TIR(Time in Range)和 HbA1c,每 2 周按 ±10–20% 微调。
🙋
TDD 确定后,左侧面板就会自动算出 ICR 和 ISF 吧。500 Rule 和 1800 Rule 为什么是这么整齐的数字?是魔法常数吗?
🎓
不是魔法,而是从对数千名 1 型患者的观察结果反推出来的经验常数。500 Rule(ICR = 500 / TDD)表示“1 U 胰岛素能代谢的碳水化合物克数”。例如 TDD=45 时 500/45 ≒ 11 g/U,即每 11 g 碳水化合物打 1 单位。1800 Rule(ISF = 1800 / TDD)表示“1 U 能降低的血糖值 mg/dL”。只有常规胰岛素(较老的类型)使用 1500 Rule。这些公式以速效型类似物(Lispro、Aspart)为前提,运动、体温、压力造成 ±20% 的偏差很常见,因此必须用 CGM 实测并做个体化调校。
🙋
右侧有一个“活性胰岛素 IOB”滑块,把它调大后最终大剂量会减少,这是什么?
🎓
这点很关键!Insulin on Board,指“上一次大剂量中仍在体内起效的残余部分”。即便是速效型,作用也会持续 4–5 小时,输注后 90 分钟达到峰值。比如 2 小时前打了 5 U、体内还剩约 3 U 时,因为“血糖偏高”又追加 4 U,两个峰值叠加,30 分钟后就可能发生重度低血糖。这被称为“胰岛素叠加(insulin stacking)”,是泵新手事故原因的第一名。所以 Smart Pump 的大剂量向导会自动计算 IOB,并从校正大剂量中自动扣除。本工具也使用同样的逻辑。
🙋
最近常听到“人工胰腺”这个词,它也是同一种泵吗?
🎓
硬件几乎相同,只是加载了“自动控制算法”,称为混合闭环(HCL)。代表产品有 Medtronic 780G、Tandem t:slim X2 Control-IQ、Insulet Omnipod 5、Beta Bionics iLet。CGM(Dexcom G7、Libre 3)每 5 分钟测量一次皮下葡萄糖,系统通过 PID 控制或 MPC(模型预测控制)自动升降基础率。只有进餐大剂量仍需用户申报,睡眠期间的低血糖规避则完全自动。TIR 常常超过 80%,HbA1c 也有望降到 6.5% 左右。不过在日本,目前仍以 Medtronic 770G/780G 和泰尔茂(Terumo)Medisafe Insulink 为主,Omnipod 5 和 iLet 尚未获批。

常见问题

本模拟器采用 Holman 等人的基于体重的经验式,按 TDD = 体重 × 每日 U/kg 计算。系数初始值为:1 型 0.7、2 型胰岛素依赖 0.4、LADA 0.6。在实际临床中,会根据年龄、运动量和胰岛素抵抗在 0.3–1.0 U/kg 的范围内个体化,并结合 CGM 的 TIR 与 HbA1c 每 2 周微调一次。新启用时应从偏低剂量开始,将基础率设为约 50%,并确认空腹血糖是否保持平稳。
500 Rule 即 ICR(Insulin-to-Carbohydrate Ratio)= 500 / TDD,用于求 1 单位胰岛素可代谢的碳水化合物克数。1800 Rule 即 ISF(Insulin Sensitivity Factor)= 1800 / TDD,表示 1 单位胰岛素可降低的血糖值(mg/dL)。使用常规胰岛素(非速效型)时,标准做法是改用 1500 Rule。这些都是以速效型类似物为前提的近似值,会因运动、压力和月经周期出现 ±20% 的波动。
速效型胰岛素的作用约持续 4–5 小时,注射后 1–2 小时效果达到最大。若上一次大剂量仍在起效时追加注射,峰值叠加可能引发重度低血糖。为防止这一情况,泵会计算 IOB(Insulin on Board),并从校正大剂量中自动减去残余量。本模拟器同样通过输入“活性胰岛素 U”,从合计大剂量中扣除后得出最终给药量。这与 Smart Pump 的大剂量向导采用相同的逻辑。
Medtronic 780G、Tandem t:slim X2 Control-IQ、Insulet Omnipod 5、Beta Bionics iLet 等混合闭环系统会读取来自 CGM(Dexcom G7、Libre 3 等)每 5 分钟一次的血糖值,通过 PID 控制或 MPC(模型预测控制)自动调整基础率。进餐大剂量仍需用户申报,但睡眠期间的低血糖规避和餐后校正是自动完成的。其 TIR(Time-in-Range 70–180 mg/dL)常可达到 75–85%,比本模拟器这样的手动计算更能实现血糖波动的平稳化。

实际应用

1 型糖尿病的标准治疗:仅日本国内胰岛素泵使用者就超过 1 万 5 千人,全球有 100 万人以上在使用 CSII。尤其在儿童和年轻成人的 1 型糖尿病中,大规模 RCT(DCCT、STAR-3)显示,与笔式注射的 MDI(Multiple Daily Injection)相比,HbA1c 可降低 0.3–0.5%,重度低血糖减少 30–70%。本工具的 ICR/ISF 自动计算可作为在门诊学习碳水化合物计数的第一步。

碳水化合物计数教育:日常操作是记住各类食品的碳水含量——米饭 150g(约一碗)≒ 55g carb、6 片装吐司 1 片 ≒ 26g carb、香蕉 1 根 ≒ 23g carb——再除以 ICR 心算所需大剂量。本模拟器通过 carb 输入滑块即时可视化“吃 60g 需要多少 U”,可在营养指导场景中作为教材使用。

理解混合闭环:Medtronic 780G 的 SmartGuard、Tandem Control-IQ、Omnipod 5 SmartAdjust 等自动校正算法,内部使用的正是与本工具相同的 TDD/ICR/ISF。区别仅在于“读取 CGM 血糖趋势、每 5 分钟自动调整基础率”这一点。亲手体验手动的 TDD/ICR/ISF 计算,是理解 HCL 的重要前提。

2 型糖尿病与 LADA 的强化治疗:对口服药和 GLP-1 无法达到目标 HbA1c 的 2 型糖尿病,以及缓慢进展型自身免疫性糖尿病(LADA),在内源性胰岛素分泌下降后同样适用 CSII。2 型患者的 TDD 较低,约为每公斤体重 0.4–0.6 U/kg,且因胰岛素抵抗较强,ICR 需要设定得比计算值更严格。

常见误区与注意事项

首先,最大的陷阱是“直接照搬教科书上的 TDD/ICR/ISF”。500 Rule 和 1800 Rule 是从数千人的平均值推导出的近似式,个体差异可达 ±50%。即使体重、年龄相同,运动量大的人 ICR 可能是 20 g/U,久坐者可能是 8 g/U,这很常见。本模拟器给出的数值仅是“初始估计值”,必须用 CGM 跟踪 2 周,以 10–15% 的步幅基于实测数据逐步调整。严禁在没有主治医生或糖尿病教育护士指导的情况下仅凭教科书数值进行治疗。

其次是“基础率保持恒定即可”的误解。健康人的基础胰岛素分泌在清晨(黎明现象,dawn phenomenon)增加、深夜降低。1 型患者在凌晨 4–8 点的基础需要量也往往高出 30–50%,Smart Pump 可设置分时段基础率(多达 24 个时段)。本工具只显示平均基础率,实际使用中要通过基础率测试(空腹观察 6 小时血糖变化)按时段调校。此外还需动态调整:运动时临时减量至 50–80%,病假日(发热)时增量至 150%。

最后是“大剂量预测公式 = 餐后血糖必然等于该值”的错误认识。本工具的 4 小时后血糖预测是一个粗略模型:假设碳水吸收速度平均为 4 mg/dL/g、胰岛素作用为线性。实际上,GI 值(白米饭与饭团的吸收速度可相差 2 倍)、脂肪与蛋白质(迟发性血糖升高)、输注部位的吸收率(腹部与大腿的峰值时间相差 30 分钟)、是否运动等都会带来很大波动。需要强调:本工具是用于学习“设计敏感度”的教育工具,不能直接用于临床决策。

使用指南

  1. 输入体重。1 型糖尿病按每 kg 体重 0.5U/天、2 型或 LADA 按 0.3~0.4U/天为参考,计算 TDD(每日胰岛素总需要量)
  2. 输入进餐碳水化合物量(g)和餐前血糖值(mg/dL),根据 ICR(Insulin-to-Carb Ratio,500 法则)与 ISF(Insulin Sensitivity Factor,1800 法则)自动计算进餐大剂量和校正大剂量
  3. 模拟器根据当前活性胰岛素量,实时显示 4 小时后的预测血糖值和低血糖风险(活性胰岛素≧2U 且预测 BG≦100mg/dL 时给出警告)

具体计算示例

以体重 70kg 的 1 型糖尿病患者为例:TDD=35U/天(0.5U/kg×70kg),基础率=1.46U/小时。输入早餐碳水化合物 60g、餐前血糖值 140mg/dL、目标血糖值 120mg/dL 时,由 ICR=14g/U(500÷35)、ISF=51mg/dL/U(1800÷35)得出:进餐大剂量 4.3U+校正大剂量 0.4U=合计给药 4.7U。若 30 分钟后体内存在活性胰岛素 4.2U,且 4 小时后预测血糖值为 85mg/dL,则会显示低血糖风险警告

实务注意事项

  1. Tandem t:slim X2、Medtronic 780G 等不同泵型号的胰岛素吸收模型不同(速效=3 小时、超速效=2 小时),请准确反映 4 小时后的活性胰岛素残余量
  2. 夜间基础率一般比白天降低 20~40%,但存在黎明现象的患者需要将凌晨 3~6 点的基础率设为 1.5~2 倍
  3. ICR 和 ISF 应基于每月至少 1 次的血糖自我监测记录进行微调。尤其当同一时间段连续 3 天以上出现餐后高血糖时,请以 0.5g/U 为步长下调 ICR