Глюкометр , также называемый « глюкометром », [1] представляет собой медицинский прибор для определения приблизительной концентрации глюкозы в крови . Это также может быть полоска глюкозной бумаги, смоченная в каком-либо веществе и измеренная по таблице глюкозы. Это ключевой элемент тестирования уровня глюкозы , включая домашний мониторинг уровня глюкозы в крови (HBGM), выполняемый людьми с сахарным диабетом или гипогликемией . Небольшая капля крови, полученная в результате легкого прокола кончика пальца ланцетом , помещается на одноразовую тест-полоску, которую глюкометр считывает и использует для расчета уровня глюкозы в крови. Затем глюкометр отображает уровень в мг/дл или ммоль/л .
Примерно с 1980 года основной целью лечения диабета 1 типа и сахарного диабета 2 типа является достижение уровня глюкозы в крови, близкого к нормальному, в течение как можно большей части времени под контролем HBGM несколько раз в день. Преимущества включают снижение частоты возникновения и тяжести долгосрочных осложнений гипергликемии , а также снижение краткосрочных, потенциально опасных для жизни осложнений гипогликемии .
Леланд Кларк представил свою первую статью о кислородном электроде, позже названном электродом Кларка , 15 апреля 1956 года на собрании Американского общества искусственных органов во время ежегодных собраний Федеративных обществ экспериментальной биологии. [2] [3] В 1962 году Кларк и Энн Лайонс из Детской больницы Цинциннати разработали первый электрод с ферментом глюкозы. Этот биосенсор был основан на тонком слое глюкозооксидазы (GOx) на кислородном электроде. Таким образом, показаниями было количество кислорода, потребляемого GOx во время ферментативной реакции с субстратом глюкозой. Эта публикация стала одной из наиболее часто цитируемых статей в области наук о жизни. Благодаря этой работе его считают «отцом биосенсоров», особенно в отношении определения уровня глюкозы у пациентов с диабетом. [2] [3]
Еще одним ранним глюкометром был измеритель отражения Эймса Антона Х. Клеменса. Его использовали в американских больницах в 1970-х годах. Движущаяся игла примерно через минуту показала уровень глюкозы в крови.
В конце 1970-х годов было продемонстрировано, что домашний мониторинг уровня глюкозы улучшает гликемический контроль при диабете 1 типа, а первые глюкометры были проданы для домашнего использования примерно в 1981 году. Двумя моделями, первоначально доминировавшими в Северной Америке в 1980-х годах, были глюкометр, представленный в ноябре 1981 года. [4] , торговая марка которого принадлежит компании Bayer , и глюкометр Акку-Чек (компании Roche ). Следовательно, эти торговые марки стали синонимами непатентованного продукта для многих специалистов здравоохранения. В Великобритании медицинский работник или пациент могут ссылаться на «прохождение BM»: «BM миссис X равна 5» и т. д. BM означает Boehringer Mannheim , теперь часть Roche, которая производит тест-полоски под названием «BM-test». для использования в метре. [5] [6]
В Северной Америке больницы сопротивлялись внедрению глюкометров для стационарного лечения диабета более десяти лет. Руководители лабораторий утверждали, что превосходная точность лабораторных измерений уровня глюкозы перевешивает преимущество немедленной доступности и делает измерения глюкозы с помощью глюкометра неприемлемыми для лечения диабета в стационаре. Пациенты с диабетом и их эндокринологи в конечном итоге убедили принять эту программу. [ нужна цитата ]
Тестирование уровня глюкозы в домашних условиях при диабете 2-го типа проводилось медленнее, чем при диабете 1-го типа, и значительная часть людей с диабетом 2-го типа никогда не проходила инструктаж по домашнему тестированию глюкозы. [7] Это произошло главным образом потому, что органы здравоохранения неохотно берут на себя расходы на тест-полоски и ланцеты.
Тест-полоски, меняющие цвет и считываемые визуально без глюкометра, широко используются с 1980-х годов. У них было дополнительное преимущество: их можно было разрезать продольно, чтобы сэкономить деньги. Критики утверждали, что тест-полоски, считываемые на глаз, не так точны и удобны, как тестирование с помощью глюкометра. Производитель сослался на исследования, которые показывают, что продукт столь же эффективен, несмотря на то, что он не дает ответа с точностью до одного десятичного знака, что, по их мнению, не является необходимым для контроля уровня сахара в крови. Эти дебаты также происходили в Германии, где «Глюкофлекс-Р» был признанным полоском для лечения диабета 2 типа. По мере улучшения точности счетчиков и улучшения страхового покрытия они потеряли популярность.
«Glucoflex-R» — австралийский производитель национальных диагностических продуктов, альтернатива тест-полоскам BM. У него есть версии, которые можно использовать либо в счетчике, либо читать визуально. Он также продается под торговой маркой Бетачек. 1 мая 2009 года британский дистрибьютор Ambe Medical Group снизил цену на свою тест-полоску «Glucoflex-R» для Национальной службы здравоохранения примерно на 50%. Ожидалось, что это позволит Национальной службе здравоохранения сэкономить деньги на полосках и, возможно, немного ослабить ограничения на поставки. По словам источников в Национальной службе здравоохранения, еще одна недорогая полоска для визуального считывания скоро будет доступна по рецепту. [ когда? ]
В настоящее время используются специальные глюкометры для использования в больницах с несколькими пациентами. Они обеспечивают более подробные записи контроля качества. Их возможности обработки данных предназначены для передачи результатов измерения уровня глюкозы в электронные медицинские записи и лабораторные компьютерные системы для выставления счетов.
Существует несколько ключевых характеристик глюкометров, которые могут отличаться от модели к модели:
В число стран, использующих ммоль/л, входят Австралия, Канада, Китай, Хорватия, Чехия, Дания, Финляндия, Гонконг, Венгрия, Исландия, Ирландия, Ямайка, Казахстан, Латвия, Литва, Малайзия, Мальта, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, Россия, Словакия, Словения, Южная Африка, Швеция, Швейцария и Великобритания. [9] [10]
Страны, которые используют мг/дл, включают Алжир, Аргентину, Австрию, Бангладеш, Бельгию, Бразилию, Чили, Колумбию, Кипр, Эквадор, Египет, Францию, Грузию, Германию, Грецию, Индию, Индонезию, Иран, Израиль, Италию, Японию, Иорданию. , Корея, Ливан, Мексика, Перу, Польша, Португалия, Южная Корея, Испания, Сирия, Тайвань, Таиланд, Тунис, Турция, Объединенные Арабские Эмираты, США, Уругвай, Венесуэла и Йемен. [9] [10]
Стоимость домашнего мониторинга уровня глюкозы в крови может быть значительной из-за стоимости тест-полосок. В 2006 году стоимость каждой полоски глюкозы для потребителей в США колебалась от 0,35 до 1 доллара США . Производители часто предоставляют глюкометры бесплатно, чтобы стимулировать использование выгодных тест-полосок. Диабетики 1-го типа могут сдавать анализы от 4 до 10 раз в день из-за динамики корректировки инсулина, тогда как диабет 2-го типа обычно сдает анализы реже, особенно когда инсулин не является частью лечения. В Великобритании, где за лекарства, в том числе тест-полоски, платит Национальная служба здравоохранения (NHS), а не пациенты, исследование сравнительной экономической эффективности всех вариантов самоконтроля уровня глюкозы в крови, проведенное в 2015 году и финансируемое NHS, выявило значительные различия в уровне глюкозы в крови. взимаемая цена, которую нельзя объяснить наличием расширенных функций счетчика. По оценкам, в общей сложности 12 миллионов фунтов стерлингов было инвестировано в проведение 42 миллионов самоконтролирующих тестов уровня глюкозы в крови с помощью систем, которые не соответствовали приемлемым стандартам точности, а экономия за счет эффективности составила 23,2 миллиона фунтов стерлингов в год, если бы Национальная служба здравоохранения отказалась от инвестиций в технологии, обеспечивающие меньшая функциональность, чем доступные альтернативы, но по гораздо более высокой цене. [13]
В США были обнаружены партии поддельных тест-полосок для некоторых счетчиков, что дало ошибочные результаты испытаний, не соответствующие техническим характеристикам законного производителя. [14]
Поиск успешной методики начался примерно в 1975 году и продолжается до сих пор, не имея клинически или коммерчески жизнеспособного продукта. [15] По состоянию на 1999 год [update]только один такой продукт был одобрен для продажи FDA, основанный на методе электрического протягивания глюкозы через неповрежденную кожу, и через короткое время он был отозван из-за плохой эффективности и случайного повреждения кожа пользователей. [16]
Системы непрерывного мониторирования уровня глюкозы могут состоять из одноразового датчика, помещаемого под кожу, передатчика, подключенного к датчику, и считывающего устройства, которое принимает и отображает результаты измерений. Датчик можно использовать в течение нескольких дней, прежде чем его потребуется заменить. Устройства обеспечивают измерения в режиме реального времени и уменьшают необходимость в тестировании уровня глюкозы из пальца. Недостатком является то, что глюкометры не столь точны, поскольку они считывают уровень глюкозы в тканевой жидкости , который отстает от уровня в крови. [17] [18] Системы непрерывного мониторинга уровня глюкозы в крови также относительно дороги.
Точность глюкометров является распространенной темой, вызывающей клиническую озабоченность. Глюкометры должны соответствовать стандартам точности, установленным Международной организацией по стандартизации (ISO). В соответствии со стандартом ISO 15197 глюкометры должны давать результаты в пределах ±15 % от лабораторного стандарта для концентраций выше 100 мг/дл или в пределах ±15 мг/дл для концентраций ниже 100 мг/дл как минимум в 95 % случаев. [19] Однако на точность теста могут повлиять различные факторы. Факторы, влияющие на точность различных счетчиков, включают калибровку счетчика, температуру окружающей среды , давление, используемое для вытирания полоски (если применимо), размер и качество образца крови, высокий уровень определенных веществ (например, аскорбиновой кислоты ) в крови, гематокрит , грязь на метр, влажность и старение тест-полосок. Модели различаются по своей восприимчивости к этим факторам и по своей способности предотвращать или предупреждать о неточных результатах с помощью сообщений об ошибках. Таблица ошибок Кларка была распространенным способом анализа и отображения точности показаний, связанных с последствиями управления. Совсем недавно вошла в употребление улучшенная версия таблицы ошибок Кларка: она известна как таблица ошибок консенсуса . Старые глюкометры часто необходимо «кодировать» с учетом партии используемых тест-полосок, в противном случае точность глюкометра может быть снижена из-за отсутствия калибровки.
Один неинвазивный глюкометр был одобрен FDA США: GlucoWatch G2 Biographer производства Cygnus Inc. Устройство было разработано для ношения на запястье и использовало электрические поля для забора жидкости из организма для тестирования. Устройство не заменяет обычный мониторинг уровня глюкозы в крови. Одним из ограничений было то, что GlucoWatch не мог справиться с потоотделением в месте измерения. Перед возобновлением измерения необходимо дать поту высохнуть. Из-за этого и других ограничений продукт больше не представлен на рынке.
Внедрение на рынок неинвазивного измерения уровня глюкозы в крови с помощью спектроскопических методов измерения в области ближнего инфракрасного диапазона (NIR) с помощью экстракорпоральных измерительных устройств не было успешным, поскольку устройства измеряют уровень сахара в тканях тела, а не уровень сахара в крови в кровяной жидкости. . Чтобы определить уровень глюкозы в крови, например, измерительный луч инфракрасного света должен проникнуть в ткань для измерения уровня глюкозы в крови.
В настоящее время доступны три CGMS (системы непрерывного мониторинга глюкозы). Первый — это Minimed Paradigm RTS от Medtronic, в котором подкожный датчик прикреплен к небольшому передатчику (размером примерно с четверть), который каждые пять минут отправляет уровень интерстициальной глюкозы на небольшой приемник размером с пейджер. Система Dexcom — еще одна система, доступная в США в двух разных поколениях: G4 и G5. (1 квартал 2016 г.). Это подкожный зонд с небольшим передатчиком. Приемник размером с сотовый телефон может работать на расстоянии до двадцати футов от передатчика. Dexcom G4 осуществляет передачу по радиочастоте и требует специального приемника. [20] Версия G5 использует Bluetooth с низким энергопотреблением для передачи данных и может передавать данные непосредственно на совместимый сотовый телефон. В настоящее время в качестве приемника можно использовать устройства Apple iPhone и Android. [21] Помимо двухчасового периода калибровки, мониторинг регистрируется с пятиминутными интервалами на срок до 1 недели. Пользователь может установить сигналы тревоги высокого и низкого уровня глюкозы. Третьим доступным CGMS является FreeStyle Navigator от Abbott Laboratories.
В настоящее время предпринимаются попытки разработать интегрированную систему лечения с глюкометром, инсулиновой помпой и наручным контроллером, а также попытку объединить глюкометр и сотовый телефон. Тест-полоски являются собственностью компании и доступны только у производителя (страховка не предусмотрена). Эти «глюгофоны» в настоящее время предлагаются в трех формах: в качестве ключа для iPhone , дополнительного пакета для мобильных телефонов LG моделей UX5000, VX5200 и LX350, а также дополнительного пакета для мобильного телефона Motorola Razr. В США это ограничивает поставщиков услуг AT&T и Verizon . Подобные системы уже давно тестируются в Финляндии. [ нужна цитата ]
Последние достижения в технологии сотовой передачи данных позволили разработать глюкометры, которые напрямую интегрируют возможности сотовой передачи данных, позволяя пользователю как передавать данные об уровне глюкозы лицу, осуществляющему медицинский уход, так и получать прямые указания от лица, осуществляющего уход, на экране глюкометра. Первое такое устройство от Telcare, Inc. было представлено на выставке CTIA International Wireless Expo в 2010 году [22] , где оно получило награду E-Tech. Затем это устройство прошло клинические испытания в США и за рубежом.
В начале 2014 года Google сообщила об испытаниях прототипов контактных линз , которые контролируют уровень глюкозы и предупреждают пользователей, когда уровень глюкозы превышает определенные пороговые значения. [23] [24] [25] Apple запатентовала методы определения уровня сахара в крови с помощью абсорбционной спектроскопии, а также путем анализа выдыхаемого воздуха в своих электронных устройствах. [ нужна цитата ]
Многие глюкометры используют окисление глюкозы в глюконолактон, катализируемое глюкозооксидазой (иногда известной как GOx). Другие используют аналогичную реакцию, катализируемую другим ферментом — глюкозодегидрогеназой (GDH). Он имеет преимущество чувствительности перед глюкозооксидазой, но более восприимчив к мешающим реакциям с другими веществами. [26]
Устройства первого поколения основывались на той же колориметрической реакции, которая до сих пор используется в тест-полосках для определения глюкозы в моче. Помимо глюкозооксидазы, тест-набор содержит производное бензидина , которое окисляется до синего полимера перекисью водорода , образующейся в реакции окисления. Недостатком этого метода было то, что тест-полоску приходилось проявлять через определенный интервал (кровь нужно было смывать), а глюкометр приходилось часто калибровать.
Большинство глюкометров сегодня используют электрохимический метод. Тест-полоски содержат капилляр, который всасывает воспроизводимое количество крови. Глюкоза в крови реагирует с ферментным электродом, содержащим глюкозооксидазу (или дегидрогеназу). Фермент повторно окисляется избытком реагента-медиатора, такого как ион феррицианида , производное ферроцена или бипиридиловый комплекс осмия. Медиатор, в свою очередь, повторно окисляется в результате реакции на электроде, который генерирует электрический ток. Чтобы медиатор мог действовать в течение длительных периодов времени, он должен быть стабильным как в окисленном, так и в восстановленном состояниях. Это делается для того, чтобы обеспечить непрерывную регенерацию окисленной формы медиатора для перемещения электронов от фермента к активному центру. Полипиридиловые окислительно-восстановительные комплексы и полимеры на основе осмия являются привлекательными кандидатами в качестве медиаторов благодаря их стабильности в окисленных и восстановленных формах, настраиваемому окислительно-восстановительному потенциалу, легкости совместной иммобилизации и способности работать при низких потенциалах. [27] [28]
Общий заряд, проходящий через электрод, пропорционален количеству глюкозы в крови, прореагировавшей с ферментом. Кулонометрический метод — это метод , при котором общее количество заряда, образующегося в результате реакции окисления глюкозы, измеряется за определенный период времени. Амперометрический метод используется в некоторых счетчиках и измеряет электрический ток, генерируемый в определенный момент времени в результате реакции глюкозы. Это аналогично броску мяча и использованию скорости, с которой он движется в определенный момент времени, чтобы оценить, насколько сильно он был брошен. Кулонометрический метод может предусматривать переменное время испытания, тогда как время испытания на счетчике, использующем амперометрический метод, всегда фиксировано. Оба метода дают оценку концентрации глюкозы в исходном образце крови.
Тот же принцип используется в тест-полосках, которые продаются для выявления диабетического кетоацидоза (ДКА). В этих тест-полосках вместо фермента, окисляющего глюкозу, используется фермент бета-гидроксибутиратдегидрогеназа, и они используются для выявления и лечения некоторых осложнений, которые могут возникнуть в результате длительной гипергликемии . [29]
Датчики алкоголя в крови, использующие тот же подход, но с ферментами алкогольдегидрогеназы, были опробованы и запатентованы, но еще не получили успешного коммерческого развития.
Хотя очевидная ценность немедленного измерения уровня глюкозы в крови может показаться более высокой при гипогликемии (низкий уровень сахара), чем при гипергликемии (высокий уровень сахара), глюкометры оказались менее полезными. Основными проблемами являются точность и соотношение ложноположительных и отрицательных результатов . Погрешность ±15% представляет меньшую проблему при высоких уровнях глюкозы, чем при низких. Существует небольшая разница в контроле уровня глюкозы 200 мг/дл по сравнению с уровнем 260 (т.е. «истинный» уровень глюкозы 230±15%), но погрешность ±15% при низкой концентрации глюкозы вносит большую неопределенность в отношении для контроля уровня глюкозы.
Неточность усугубляется относительной вероятностью ложноположительных и отрицательных результатов среди населения с диабетом и без него. Люди с диабетом 1 типа обычно имеют более широкий диапазон уровней глюкозы, а пики глюкозы превышают норму, часто в пределах от 40 до 500 мг/дл (2,2–28 ммоль/л), а когда показания счетчика составляют 50 или 70 (2,8 или 2,8 ммоль/л). 3,9 ммоль/л) сопровождается обычными для них симптомами гипогликемии, существует небольшая неопределенность в отношении показаний, представляющих собой «истинно положительный результат», и небольшой вред наносится, если это «ложноположительный результат». Однако частота неосведомленности о гипогликемии, вегетативной недостаточности, связанной с гипогликемией (HAAF), и ошибочная контррегуляторная реакция на гипогликемию делают необходимость большей надежности низких уровней особенно актуальной у пациентов с сахарным диабетом 1 типа, в то время как это редко является проблемой в более распространенная форма заболевания – сахарный диабет 2 типа.
Напротив, у людей, не страдающих диабетом, могут периодически возникать симптомы гипогликемии, но у них также может быть гораздо более высокий уровень ложноположительных результатов по сравнению с истинными, а измеритель недостаточно точен, чтобы на основании этого ставить диагноз гипогликемии. Глюкометр иногда может быть полезен при мониторинге тяжелых типов гипогликемии (например, врожденного гиперинсулинизма ), чтобы гарантировать, что средний уровень глюкозы натощак остается выше 70 мг/дл (3,9 ммоль/л).
