Een diabetes-simulator voor multidisciplinaire educatie

Een diabetes-simulator voor multidisciplinaire educatie ir. I. Saadane, medisch ingenieur, dr. ir. C. van Pul, klinisch fysicus, H. van Vroenhoven, research en diabetes verpleegkundige, N. de Bonth, diabetes verpleegkundige en dr. H.R. Haak, internist

Samenvatting De educatie van de diabetespatiënt en zijn behandelaar speelt een belangrijke rol in de behandeling van diabetes. Een diabetessimulator kan helpen om zowel zorgverleners als patiënten te trainen. AIDA is de meest bekende diabetessimulator. Dit is een on-line, educatief programma waarmee de invloed van insuline en maaltijd op de bloedglucoseregulatie bij type 1-diabetespatiënten gesimuleerd wordt. Aangezien de meerderheid van onze patiënten type 2-diabetes heeft en er, voor zover ons bekend, geen type 2-diabetessimulator is, willen we een type 2-diabetessimulator ontwikkelen. Deze simulator wordt ontworpen volgens de MASTER-methode. Deze methode bestaat uit drie hoofdstappen: Training Needs Analysis (TNA), Training Program Design (TPD) en Training Media Specification (TMS). In dit artikel is de eerste stap voor het ontwerp, Training Needs Analysis, beschreven. Inleiding Diabetes mellitus, in het vervolg diabetes genoemd, is een stofwisselingsziekte die zich kenmerkt door een verstoorde bloedglucoseregulatie. Dit wordt veroorzaakt door een onvoldoende aanmaak of werking van insuline. Er zijn verschillende typen diabetes, waarvan type 1- en type 2-diabetes de meest voorkomende zijn. Type 1-diabetes is een auto-immune ziekte waarbij het lichaam antilichamen aanmaakt die de insulineproducerende cellen (β-cellen) in de alvleesklier aanvallen. Bij type 2-diabetes zijn de βcellen wel aanwezig, maar werkt de insuline minder goed (insuline-resistentie) en wordt de insuline niet adequaat (vertraagd) door de alvleesklier afgegeven. Diabetes kan op lange termijn gepaard gaan met complicaties in de vorm van beschadigingen van verschillende organen, zoals de ogen (retinopathie), de nieren (nefropathie), de bloedvaten (artherosclerose) en de zenuwbanen (neuropathie). Wanneer glucose niet of onvoldoende in de cellen opgenomen kan worden, stijgen de bloedglucosewaarden en treedt er hyperglycemie op. Glucose kan reageren met verschillende eiwitten. Dit proces wordt glycosylering genoemd en leidt tot de vorming van Advanced Glycation End products (AGE’s). Deze ontstaan door een niet enzymatische reactie tussen glucose en eiwitten. AGE’s vormen zich snel bij hyperglycemie en geven aanleiding tot snellere verergering van de complicaties van diabetes1. Wanneer glycosylering optreedt van de hemoglobine wordt geglycosyleerd hemoglobine (HbA1c) gevormd. HbA1c wordt in de kliniek veelvuldig gemeten als maatstaaf voor de glucose-instelling over de afgelopen drie maanden1. De 147

kwaliteit van de glucoseregulatie is een belangrijke factor voor het ontstaan en de ernst van de complicaties: hoe slechter de bloedglucose geregeld is, hoe groter de kans is op het ontstaan en verergeren van de complicaties. Het is dus van groot belang dat diabetespatiënten een effectieve behandeling krijgen die leidt tot een goede bloedglucoseregulatie. Wereldwijd hebben 171 miljoen mensen diabetes. Verwacht wordt dat dit aantal zal stijgen naar 366 miljoen in het jaar 20302. In Nederland hebben 426.000 mensen diabetes. Ook in ons land wordt een stijging verwacht. In 2030 zullen 720.000 Nederlanders diabetes hebben3. Ongeveer 90% van de diabetes patiënten heeft type 2 diabetes4. De behandeling van diabetes bestaat uit een combinatie van dieet, insuline of medicijnen die de insulineproductie en/of de insulinegevoeligheid verhogen, beweging en emotionele controle. Het doel is een goede glucoseregulatie te bewerkstelligen, waardoor de kans op complicaties wordt verkleind. In de loop der jaren is de behandeling van diabetes veranderd van een star behandelregime naar een dynamische benadering, waarbij zelfmanagement centraal staat5. Dit houdt in dat de patiënten worden geacht zelf insuline te spuiten, rekening te houden met voedingsrichtlijnen, beweging en emoties en hun bloedglucose zelf te controleren. Ondanks intensieve poliklinische zorg en het optimaliseren van de medische behandeling blijkt zelfmanagement in de praktijk voor veel patiënten lastig. Om de patiënten kennis en vaardigheden bij te brengen die nodig zijn voor een adequate zelfzorg wordt er gebruik gemaakt van zogenaamde diabeteseducatie, die in de praktijk gecoördineerd wordt door diabetesverpleegkundigen. Diabeteseducatie gaat in op het dagelijks omgaan met diabetes, zoals het prikken en bepalen van bloedglucose, het spuiten van insuline, het voorkomen van hypoglycemieën, het bepalen van de juiste voeding, omgaan met emoties en beweging. Dit is een tijdrovend en continu leerproces. Simulatoren kunnen helpen bij het opleiden van diabetesverpleegkundigen, algemene verpleegkundigen, diëtisten, arts-assistenten, artsen maar ook de diabetespatiënten zelf. Deze simulatoren kunnen inzicht geven in de invloed van medicatie, voeding, beweging, stress en emotie op de bloedglucoseregulatie. Met behulp van een dergelijk programma kan onmiddelijk worden gezien wat het effect is van de behandeling (insuline dosis, aanpassing dieet) en hoeft er niet zoals bij 'echte patiënten' worden gewacht tot het volgende bezoek. Daarnaast kan met behulp van een simulator worden geëxperimenteerd in een veilige omgeving en zodoende fouten in de praktijk worden vermeden. Medisch Journaal, jaargang 35, no. 3 2006

Doel Deze studie heeft als doel het ontwikkelen van een diabetessimulatieprogramma, waarmee verpleegkundigen, diëtisten, arts-assistenten, artsen maar ook de diabetes patiënten kunnen worden getraind op het regelen van de bloedglucose bij diabetes. Dit artikel beschrijft de eerste stappen in de ontwikkeling van dit simulatieprogramma. Bestaande diabetessimulator: AIDA De meest bekende en meest gebruikte diabetes simulator is AIDA6. AIDA is een educatief programma waarmee de invloed van insuline (injecties) en koolhydraten uit de maaltijd op de bloedglucosespiegel bij type 1-diabetespatiënten kan worden gesimuleerd. Dit programma is on-line beschikbaar op het Internet en is sinds de lancering daarvan in 1996 door ongeveer 661000 mensen gebruikt7. Met behulp van AIDA kunnen de gebruikers experimenteren met het regelen van de bloedglucose waarbij wordt benadrukt dat het om een educatief programma gaat en niet moet worden gebruikt om de bloedglucose werkelijk te reguleren. Er worden verschillende case-scenario’s van ontregelde patiënten aangeboden. Hierbij wordt er bijvoorbeeld gevraagd de insulinedosis aan te passen zodat de patiënt een betere bloedglucoseregulatie krijgt. De in te geven parameters zijn de toe te dienen dosis insuline en de hoeveelheid ingenomen koolhydraten. Ook kunnen er verschillende soorten kortwerkende en langwerkende insuline gekozen worden. Verder kunnen de cases aangepast worden door wijzigingen aan te brengen in de nierfunctie en de insulinegevoeligheid in de lever en de periferie. In figuur 1 is een voorbeeld van een bloedglucose signaal vóór en na het aanpassen van de insulinedosis weergegeven. In deze figuur wordt ook de hoeveelheid ingenomen koolhydraten per maaltijd of snack grafisch weergegeven. Het plasma-insulinesignaal en

de bijbehorende geïnjecteerde insulinedosis zoals die er na de aanpassing uitzien worden in figuur 2 weergegeven. AIDA model Het AIDA programma is gebaseerd op een compartimentenmodel. Dit model beschrijft de pathofysiologie van type 1-diabetespatiënten, waarbij is aangenomen dat de patiënt zelf geen insuline aanmaakt en dus alle insuline afkomstig is van subcutane injecties. Het model bestaat uit één extracellulair glucosecompartiment, waarin glucose via darmabsorptie en hepatische glucoseproductie binnenkomt. Glucose wordt zowel door het centrale zenuwstelsel en de rode bloedcellen als door de lever en de periferie gebruikt. Het eerste proces is insulineonafhankelijk, het tweede is insulineafhankelijk. Het model bevat twee gescheiden compartimenten voor insuline: plasmainsulinecompartiment en ‘actieve’ insulinecompartiment8. In figuur 3 is een schematische weergave van het AIDA model weergegeven. Evaluatie AIDA In een studie van Tatti en Lehmann9 werd bij 24 type 1-diabetespatiënten aangetoond dat door het gebruik van AIDA als educatie middel de HbA1c waarde significant beter werd (van 7,2% naar 6,4%). Bij de controlegroep daarentegen, waarbij gebruik werd gemaakt van klassieke educatiemiddelen zoals transparante sheets en PowerPoint presentaties, was geen verandering in de HbA1c waarde waar te nemen. Ook het aantal hypoglycemieën daalde bij de AIDA groep van 31 naar 14, terwijl bij de controlegroep geen significante verandering optrad. In deze studie werd geconcludeerd dat AIDA kan worden gebruikt als educatiemiddel: een betere educatie leidt tot een verbetering van de bloedglucose regulatie bij type 1diabetespatiënten.

Figuur 1. Het gesimuleerde bloedglucosesignaal (een dag) en de ingenomen koolhydraten7. Deze casus gaat over een type 1-diabetespatiënt met een normale nierfunctie en verhoogde insulinegevoeligheid in de lever en de periferie. Deze patiënt heeft hoge bloedglucosewaarden in de nacht en lage bloedglucosewaarden in de ochtend (rond 10 uur). De bovenste lijn in de figuur geeft het oorspronkelijke bloedglucosesignaal weer. De grafiek daaronder geeft het gesimuleerde bloedglucosesignaal, na het aanpassen van de insulinedosis, weer. De hoeveelheid ingenomen koolhydraten is grafisch weergegeven (balken) in de onderste grafiek. Medisch Journaal, jaargang 35, no. 3 2006

148

Figuur 2. Het gesimuleerde plasma-insulinesignaal (1 dag) en de hoeveelheid gespoten insuline na de aanpassing7. Deze casus gaat over een type 1-diabetespatiënt met een normale nierfunctie en verhoogde insulinegevoeligheid in de lever en de periferie. Deze patiënt heeft hoge bloedglucosewaarden in de nacht en lage bloedglucosewaarden in de ochtend (rond 10 uur), zie figuur 1. De bovenste lijn in de figuur geeft het oorspronkelijk gesimuleerde plasma-insulinesignaal weer. De grafiek daaronder geeft het gesimuleerde plasma-insulinesignaal, na het aanpassen van de insulinedosis, weer. De hoeveelheid geïnjecteerde insuline is grafisch weergegeven (balken) in de onderste grafiek.

Op de afdeling interne geneeskunde van Máxima Medisch Centrum locatie Eindhoven is het gebruik van AIDA getest. Een belangrijk knelpunt blijkt dat de meeste insulinetypen die in AIDA staan niet meer in Nederland worden gebruikt. De kortwerkende insulinetypen die in Nederland veel worden gebruikt staan daarentegen niet in het programma. Daarnaast blijkt AIDA gevoelig te zijn voor software fouten (crashes); vooral bij veelvuldig veranderen van de parameters kan dit tot foutieve waarden leiden. Verder is de userinterface van AIDA gebruiksonvriendelijk en wordt er tijdens de training geen feedback gegeven aan de trainee. Aangezien de meerderheid van de diabetespatiënten in onze kliniek type 2-diabetes heeft en gezien de knelpunten die zich in AIDA voordoen, kan dit programma niet worden gebruikt als educatiesimulator voor onze zorgverleners en diabetespatiënten. Daarom moet er een nieuwe diabetessimulator worden ontwikkeld. Methode nieuwe diabetes simulator Voor het ontwerpen van een nieuwe diabetessimulator is gebruik gemaakt van de MASTER-methode10. Deze methode is ontwikkeld door de European Defence Force en is gebaseerd op de specificatie van de simulator op grond van trainingseisen (Training Needs). Hierbij moet er eerst worden geanalyseerd wat de toekomstige leerlingen moeten gaan leren, voordat de specificaties voor de trainingsimulator worden gedefinieerd. De MASTER-methode leidt de ontwerper door drie opeenvolgende stappen: 1. Training Needs Analysis (TNA) Hierbij worden de trainingseisen bepaald en beschreven aan de hand van trainingdoelen. 2. Training Program Design (TPD) Bij deze stap worden de trainingsdoelen vertaald naar trainingsinhoud en benodigdheden 149

3. Training Media Specification (TMS) Bij de TMS wordt stap 2 vertaald naar de specificaties voor de simulator. In dit artikel zal de eerste stap (TNA) van het ontwerp van de simulator worden beschreven. Daarnaast zullen ook de klinische data die zullen worden gebruikt bij het ontwikkelen van de simulator worden beschreven. Training Needs Analysis Bij deze stap van het ontwerp van de simulator wordt eerst de missie van de training geformuleerd. Vervolgens worden de taken die tijdens de training moeten worden uitgevoerd gedefinieerd. Daarna wordt de doelgroep samengesteld en wordt de huidige kennis van de toekomstige trainees bepaald (trainee analysis). Deze informatie is nodig om te bepalen of er een training nodig is, en zo ja, welke type training er moet worden gegeven. De laatste stap in de TNA is het definiëren van de doelen van de training (training analysis). Hierbij wordt bijvoorbeeld bepaald wat het gewenste niveau is van de verschillende vaardigheden en competenties.

Figuur 3. Een schematische weergave van het AIDA model8. CNS: central nervous system (centraal zenuwstelsel), RBC: rode bloedcellen. Medisch Journaal, jaargang 35, no. 3 2006

Tabel 1. De geformuleerde taken, de doelgroep, de huidige kennis en het gewenste niveau van de vaardigheden en competenties.

De trainees De taken

Diabetes verpleekundige

Algemene verpleegkundige

Huidig

Huidig

Gewenst

Gewenst

Kennis opdoen op het gebied van diabetes, bloedglucoseregulatie bij diabetici en diabetische complicaties

gevorderd gevorderd

basaal tot gevorderd

basaal

Kiezen van de bloedglucosemeettechniek (continue/stick)

gevorderd gevorderd

geen

geen

Kiezen van de regulatiemethode (insuline/tabletten)

gevorderd gevorderd

geen

geen

Meten van de bloedglucose

gevorderd gevorderd gevorderd gevorderd

Interpretatie van het bloedglucosesignaal

basaal tot gevorderd gevorderd

geen tot basaal

Voorspellen van de invloed van voeding, medicatie, beweging en emoties op de bloedglucoseregulatie


Reageren op milde en acute noodsituaties


1 Het

Huisarts Huidig

Gewenst


basaal

basaal


Medisch specialist Huidig

Gewenst


Arts-assistent Huidig

Gewenst

basaal

basaal

Patiënt Huidig

Gewenst

geen tot basaal tot gevorderd gevorderd1

basaal

basaal

geen

geen

geen

geen

basaal

gevorderd

geen

basaal

geen

geen

geen tot basaal

basaal

basaal

basaal

geen

basaal

geen tot gevorderd gevorderd

basaal

basaal

gevorderd

basaal

gevorderd

geen

basaal

geen tot basaal tot gevorderd gevorderd

geen tot basaal

basaal

basaal

gevorderd

basaal

gevorderd

geen

basaal


basaal

basaal

basaal

gevorderd

basaal

basaal



gewenste niveau zal per patiënt verschillen en mede afhangen van de wens/mogelijkheden van de patiënt

Voor de nieuwe diabetes simulator wordt, volgens deze methode, de volgende invulling gegeven aan het ontwerp: a. De missie van het ontwerp is het verkrijgen van een adequate kennis over de invloed van voeding, beweging, stress, emotie en medicatie op de bloedglucoseregulatie bij type 1- en type 2-diabetespatiënten. Voor zover ons bekend is, is er nog geen type 2-diabetessimulator beschikbaar. Om deze reden zullen we beginnen met het ontwikkelen van een type 2-diabetessimulator. b. De taken die uitgevoerd moeten worden tijdens de training zijn het verwerven van kennis op het gebied van diabetes, van bloedglucoseregulatie bij diabetici en van diabetische complicaties; het kiezen van de bloedglucosemeettechniek; het kiezen van de regulatie methode, hetzij met insuline, hetzij met tabletten; het meten van de bloedglucose; de interpretatie van het bloedglucosesignaal; het voorspellen van de invloed van voeding, medicatie, beweging en stress op de bloedglucoseregulatie en het reageren op milde en acute noodsituaties. c. De trainee analyse. De doelgroep is als volgt samengesteld: diabetes verpleegkundigen, algemene verpleegkundigen, huisartsen, medisch specialisten, arts-assistenten en diabetes patiënten. d. De training analyse. De huidige kennis en het gewenste niveau per groep en taak zijn weergegeven in tabel 1. Diabetes model Na het ontwerpen van de simulator wordt een methode gekozen om de glucose te simuleren. Dit kan op een analytisch model zijn gebaseerd, bijvoorbeeld compartimenten model zoals bij AIDA6, of op een voorMedisch Journaal, jaargang 35, no. 3 2006

spellend algoritme. Ook een combinatie van beide is mogelijk. Het nadeel van compartimentenmodellen is dat niet alle complexe fysiologische processen erin kunnen worden verwerkt. Dit komt doordat niet alle processen in het lichaam zijn gedefinieerd en beschreven. Hierdoor kunnen belangrijke factoren die invloed hebben op de bloedglucoseregulatie in het model ontbreken. Een alternatieve methode is een methode die gebruik maakt van algoritmes. Bij deze methode wordt op basis van klinische data een algoritme bepaald dat de bloedglucose voorspelt, wanneer parameters zoals insuline en koolhydraten worden ingegeven. Klinische data Met behulp van bijvoorbeeld het Continue Glucose Monitoring System (CGMSTM) van Minimed11 kan er bij diabetespatiënten een 72-uur bloedglucosesignaal worden gemeten (figuur 4). Het CGMS systeem meet iedere vijf minuten de gemiddelde bloedglucosewaarden door middel van elektrochemische detectie in het interstitiële vocht van het onderhuidse vetweefsel van de buik11. De patiënten bij wie dit signaal wordt gemeten, houden een diabetesdagboek bij. Hierin noteren ze de hoeveelheid ingenomen koolhydraten, de dosis geïnjecteerde insuline, de mate van beweging en de mate van stress en emotie. Met behulp van deze informatie kan het bloedglucosesignaal worden geïnterpreteerd. Zo kan bijvoorbeeld het optreden van een hoge bloedglucose waarde na het eten worden verklaard (figuur 4). De interpretatie van het bloedglucosesignaal is van groot belang bij de ontwikkeling van het algoritme. De klinische data zullen worden gebruikt voor de ontwikkeling en evaluatie van het diabetes model en eventueel voor het definiëren van de case-scenario’s. 150

Figuur 4. Een continu (72-uur) gemeten bloedglucosesignaal. Dit signaal is gemeten met behulp van de CGMS gedurende 4 dagen (voorbeeld uit de klinische praktijk). De sensor wordt in het onderhuidse weefsel aangebracht (meestal in de buikstreek). Links boven in de figuur zijn de sensor en het uitleessysteem weergegeven. Tijdens de meting heeft de patiënt de hoeveelheid ingenomen koolhydraten (groene balken) en de geïnjecteerde dosis insuline (paarse balken) bijgehouden, zie groene en paarse balken in de figuur. De mate van beweging en stress heeft deze patiënt niet genoteerd.

Resultaten De resultaten zijn nog niet beschikbaar en zullen op korte termijn volgen. Conclusie Een diabetessimulator is belangrijk voor het trainen van de zorgverleners en de diabetespatiënten. Op de markt is er geen goede diabetessimulator beschikbaar voor type 2-diabetespatiënten. Aangezien ongeveer 90% van de diabetes patiënten type 2-diabetes heeft, is er behoefte aan een goed type 2-diabetessimulator. Deze studie heeft als doel het ontwikkelen van een type 2-diabetessimulator en dit artikel beschrijft de eerste stappen in de ontwikkeling van deze simulator. De resultaten hiervan zullen op korte termijn volgen. Dankbetuiging Met dank aan Luísa Bastos, van het Instituto de Engenharia Biomedica in Porto, en Charlotte Lommen, medisch ingenieur Máxima Medisch Centrum Veldhoven voor hun hulp bij het ontwerpen van de diabetessimulator.

151

Literatuur 1.

Schalkwijk CG, van Hinsbergh VWM., Stehouwer CDA. De rol van niet-enzymatische glycosyleringsproducten bij het disfunctioneren van het endotheel en het ontwikkelen van vasculaire complicaties bij diabetes mellitus. Ned Tijdschr Klin Chem 1998; 23: 187-192. 2. http://www.who.int/diabetes/facts/world_figures/en/ 3. http://www.who.int/diabetes/facts/world_figures/en/index4.html 4. http://www.rivm.nl/vtv/object_document/o1259n17502.html 5. Keers JC, Bouma J, Links TP. Diabetes revalidatie: effecten en toepassing van een multidisciplinair intensief educatie programma. Ned Tijdschr Diab 2004; 3: 68-74. 6. Reed K en Lehmann ED. Diabetes Website Review: www.2aida. org. Diab Tech Ther 2005; 7: 741-754. 7. http://www.2aida.net/aida/index.shtml 8. Lehmann ED, Deutsch T, Carson ER, Sonksen PH. AIDA: an interactive diabetes advisor. Comput Methods Programs Biomed 1994; 41: 183-203. 9. Tatti P en Lehmann ED. A prospective randomised-controlled pilot study for evaluating the teaching utility of interactive educational diabetes simulators. Diabetes Nutr Metab. 2003; 16: 7-23. 10. Farmer E, van Rooij J, Riemersma J, Jorna P, Moraal J. Handbook of simulator-based training, Aldershot: Ashgate 1999. 11. CGMSTM Glucose Monitor, Minimed, 2002.

Medisch Journaal, jaargang 35, no. 3 2006

Een diabetes-simulator voor multidisciplinaire educatie

Recommend Documents