對糖尿病患者而言,隨時(shí)監(jiān)測血糖十分必要,將血糖控制在正常范圍內(nèi),能夠使他們達(dá)到正常人的生活或工作狀態(tài)。
然而,糖尿病患者不能每次都去醫(yī)院抽靜脈血檢查血糖(盡管血漿或血清的準(zhǔn)確度要高于末梢血),為了克服檢查靜脈血糖速度慢、需血量大等缺點(diǎn),1974年,德國寶林曼公司(后被羅氏公司收購)的湯姆.克萊曼斯(Tom Clemens)設(shè)計(jì)了第一代血糖儀——Reflomat。經(jīng)過不斷發(fā)展,市場上出現(xiàn)眾多快速微量自我血糖檢測儀器(SMBG)。這些產(chǎn)品使用了哪些技術(shù),讓我們來一探究竟。
常規(guī)血糖儀檢測技術(shù)
血糖儀大多采用一次性針刺采集指尖毛細(xì)血管全血進(jìn)行測量,具有攜帶方便、需血量低、測量時(shí)間較短等特點(diǎn)。這些血糖儀主要采用以下方法進(jìn)行檢測:
偶聯(lián)比色法 利用葡萄糖氧化酶(GOD)等酶氧化葡萄糖,產(chǎn)生過氧化氫,在過氧化物酶存在的情況下將還原型色原氧化為氧化型色原,再根據(jù)色原吸光強(qiáng)度的變化,計(jì)算血液中的葡萄糖含量。采用該種類型方法的血糖監(jiān)測儀的代表是強(qiáng)生的“穩(wěn)系列”型血糖儀和羅氏的“整合”型血糖儀。
電化學(xué)測試法 目前市場主流的血糖監(jiān)測儀器是基于電化學(xué)法對血糖進(jìn)行監(jiān)測,在血糖試紙電極表面固定有葡萄糖氧化酶(GOD)/葡萄糖脫氫酶(GDH)以及導(dǎo)電介質(zhì)。血液通過進(jìn)血槽進(jìn)入反應(yīng)區(qū),血液中血糖與試紙反應(yīng)區(qū)電極上的 GOD/GDH 反應(yīng)產(chǎn)生電子,電子被導(dǎo)電介質(zhì)傳遞給電極,在一定電壓的驅(qū)動(dòng)下,流經(jīng)電極的電流發(fā)生變化,電流的強(qiáng)度與葡萄糖的濃度存在線性關(guān)系,進(jìn)而可計(jì)算出血液中葡萄糖的含量。如今,羅氏、強(qiáng)生、京都、拜耳都開發(fā)了多款具備其自身技術(shù)優(yōu)勢的電化學(xué)血糖儀。
血糖儀測量準(zhǔn)確性、精確性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在國際上遵循的是ISO15197-2003,國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T19634-2005。指尖毛細(xì)血管血糖測試時(shí),血樣中氧氣濃度、pH、內(nèi)源性外源性的藥物干擾,測試時(shí)的溫度、濕度和海拔高度、操作者操作熟練度都會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。一般認(rèn)為,血糖儀的測試結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室的血漿測試結(jié)果誤差高濃度時(shí)在20%以內(nèi),低濃度時(shí)在0.75mmol以內(nèi)都是可接受的。
電化學(xué)血糖儀相關(guān)的改進(jìn),旨在以更短的檢測時(shí)間、更少的檢測血量、更穩(wěn)定的酶-介電物質(zhì)系統(tǒng)、更高的抗藥物、血脂等生理物質(zhì)的干擾性,提高相關(guān)結(jié)果的分析互動(dòng)性,比如開發(fā)血糖結(jié)果記錄與分析軟件系統(tǒng),對可能存在的血糖風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警。
近年來,“云血糖”概念被提出,用戶的相關(guān)測試數(shù)據(jù)通過血糖儀上傳到廠家的云服務(wù)器端,進(jìn)而獲得廠家健康專家的遠(yuǎn)程指導(dǎo)。
無創(chuàng)血糖監(jiān)測技術(shù)
因每天需多次測量血糖, 給糖尿病患者帶來較重的手指創(chuàng)傷和心理負(fù)擔(dān),因此,近年來多種無創(chuàng)血糖監(jiān)測技術(shù)問世。無創(chuàng)血糖監(jiān)測主要利用紅外光譜法、皮下間質(zhì)液、眼科的前庭功能或眼底視網(wǎng)膜圖像等技術(shù)。
近紅外光譜法 許多生物組織在近紅外區(qū)具有獨(dú)特的吸光性,少部分代表血糖特征的反射或吸收紅外線,被稱為血糖特征頻譜信號(hào),可用于血糖值測定。雖然,部分有機(jī)分子,如肌紅蛋白、血紅蛋白、細(xì)胞色素在近紅外區(qū)也呈現(xiàn)微弱的透過特性,在如此多的干擾因素中獲取血糖信息困難很大,但是,隨著儀器硬件技術(shù)以及多變量統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)的進(jìn)步,使得在眾多的干擾因素中提取血糖信息成為可能。即便如此,近紅外方法的測試結(jié)果還是需要采用微創(chuàng)測試結(jié)果進(jìn)行矯正,不同人體的水份、皮膚、脂肪、體溫、血色素等條件的不同都會(huì)影響光波的吸收,監(jiān)測結(jié)果仍然難以讓人滿意。
對皮下組織液中的糖份測量法 皮下組織液是一種無色透明液體,是血液中的營養(yǎng)成分,存在于細(xì)胞之間,細(xì)胞浸潤在組織液中,葡萄糖分子可與組織液進(jìn)行物質(zhì)交換。檢測皮下組織液中細(xì)胞葡萄糖濃度,獲得血糖值。檢測出的葡萄糖濃度,經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),再經(jīng)過無線發(fā)射給血糖儀接收。目前大部分植入及無創(chuàng)檢測血糖儀采用此種方法。
無創(chuàng)掃描眼底圖像,可提前判定糖尿病 糖尿病視網(wǎng)膜病變引起的原因主要是因?yàn)樘悄虿』颊咭葝u素激素及細(xì)胞代謝異常,引起眼組織、神經(jīng)及血管微循環(huán)改變,造成眼的營養(yǎng)和視功能的損壞?;跀?shù)字化的眼底相機(jī),能通過控制軟件實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在電腦上的即時(shí)查看,并將其便捷地處理、打印、保存并傳輸至遠(yuǎn)程位置,還能方便地與醫(yī)院現(xiàn)有的影像歸檔和通信系統(tǒng)(PACS)及醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)連接,為糖尿病的及時(shí)預(yù)防和準(zhǔn)確排查提供便利。基于數(shù)字化的影像鏈?zhǔn)墙陙鞟I公司立項(xiàng)較多的項(xiàng)目。
當(dāng)然,一些過于激進(jìn)的技術(shù)也陷入了難產(chǎn)的境地,如Alphabet旗下生命科學(xué)公司Verily已暫停了可測血糖的“智能隱形眼鏡”項(xiàng)目進(jìn)程,該項(xiàng)目試圖在隱形眼鏡中內(nèi)置微型傳感器,以在淚液中檢測血糖水平。該公司經(jīng)過4年研究確定,通過眼淚來檢測血糖水平是非常艱難、甚至無法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和科學(xué)目標(biāo)。
可植入的動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)(CGMS)
血糖的日常監(jiān)測常常要求患者每日進(jìn)行多次測量,特別是I型糖尿病需要注射胰島素的患者,要求一日測量七次毛細(xì)血管血糖值來反映患者血糖的基本變化趨勢。多次測量給測試者和被測試者都帶來了很大的不便,而且點(diǎn)測量也難以準(zhǔn)確的反映機(jī)體的血糖具體變化。
動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)較好的解決了連續(xù)血糖監(jiān)測的問題。目前,動(dòng)態(tài)血糖檢測系統(tǒng)主要是皮下動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng),可在一定周期內(nèi)持續(xù)監(jiān)測血糖。因?yàn)?,大多?shù)動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)并非直接測量血液中的血糖,因此在患者佩戴記錄儀器期間,最好輸入指尖血糖值進(jìn)行矯正,確保傳感器探頭獲取數(shù)值準(zhǔn)確,同時(shí)輸入影響血糖值的大事件,如飲食、運(yùn)動(dòng)、服用藥物等信息,一段時(shí)間后取出信息提取裝置,并通過計(jì)算機(jī)軟件分析該段時(shí)間內(nèi)的血糖變化趨勢。
采用動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測系統(tǒng)可以改善糖尿病的治療效果,但是部分CGMS還需要指尖血糖值以及各種其他信息進(jìn)行矯正,以確保監(jiān)測數(shù)值的準(zhǔn)確。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人均收入的提高以及患者血糖控制意識(shí)及并發(fā)癥預(yù)防意識(shí)的加強(qiáng), 未來我國血糖儀市場還有提升的空間。糖尿病診斷和治療,面對的是全球上千億美元的市場,血糖儀技術(shù)的日益成熟帶來血糖檢測市場競爭的激烈化。與傳統(tǒng)血糖儀相比,動(dòng)態(tài)血糖儀可以記錄海量的血糖值,得到血糖動(dòng)態(tài)變化信息,因此可以找出患者血糖的波動(dòng)規(guī)律,特別是對發(fā)現(xiàn)無癥狀低血糖具有非常重要意義。雖然短期受制于技術(shù)原因未全面推廣,但長期看來連續(xù)無創(chuàng)檢測將是大勢所趨。