糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病,是由于人体内缺乏胰岛素或其受体异常所致,以高血糖为主要特征,为一种世界范围内的流行疾病。近年来其发病呈显著上升趋势,目前全世界约有10%的成年人...
糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病,是由于人体内缺乏胰岛素或其受体异常所致,以高血糖为主要特征,为一种世界范围内的流行疾病。近年来其发病呈显著上升趋势,目前全世界约有10%的成年人身患此病。
在我国,糖尿病患者约有四千万人,目前的治疗方式主要是对病人体内的葡萄糖代谢进行调控,临床治疗给药的重要依据是病人的血液葡萄糖含量,因此通过自我检测血糖仪来追踪、评估糖尿病的控制是很重要的。特别是自我检测血糖仪可以在医院甚至家中方便、迅速的检出结果,使医师或者患者据此调整治疗方案和生活作息。
市场上常见的自我检测血糖仪产品可分为三大类,第一类是微创血糖检测仪,包括针刺式血糖检测仪和激光采血式血糖仪等;第二类是无创血糖检测仪,包括皮下组织间液葡萄糖检测仪和光谱分析血糖仪等,第三类是连续式血糖监测。
一、微损血糖仪
实验室测定全血或血清(血浆)葡萄糖浓度的方法主要有3种:无机化学法(又称干化学法),有机化学法(又称湿化学法),葡萄糖氧化酶(GlucoseOxidase,简称GOD)法。其中,GOD法测定血糖浓度的准确性、精密度已被公认是较好的,以这种方法为原理制成的血糖仪用血量少,检测速度快,尤其是糖尿病患者可随身携带自我检测血糖浓度,是我国卫生部推荐的血糖测定的常规方法,来自霉菌的GOD对葡萄糖有高度物异性,不能氧化其它糖类,故可测定真实值,具体又分以下几种方法。
1.偶联比色法GOD
其反应原理是利用在GOD氧化葡萄糖时产生的H2O2,在过氧化物酶(POD)存在时把还原型生色原氧化成氧化型生色原,其产量与血糖浓度成正比在上述反应中,生色原很多,如邻联茴香胺、邻联甲苯胺等在反应前为无色,反应后,在某一光波长附近光吸收强度变化灵敏。通过在此波长测量光的吸收强度,可计算出血液葡萄糖的浓度。
2.微电流法
其检测原理是在电极表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD),当血液滴到电极上时,GOD可氧化血液中葡萄糖产生葡萄糖内酯和H2O2,同时释放出电子。所产生的电子被导电介质转移给电极,在一定电压的作用下,流过电极的电流将发生变化,通过检测电流变化与葡萄糖浓度的线性关系达到检测血糖浓度的目的。
3.氧速率法
原理是测定溶液中的氧消耗,根据从酶反应开始至结束的氧浓度差,即可求得标本中葡萄糖浓度。
微损血糖监测仪的相关产品具有操作简单(大多数可以都由单键控制完成),测试范围大(完全覆盖了人体血糖可能值的范围),准确性好、精度高,测试速度快(50s以内)等特点。目前,我国有些研究机构和公司在进行微损血糖仪的研发工作,如清华大学、浙江大学、华中科技大学、上海交通大学等都有相关研究成果,部分成果已经投放市场。但是,我国血糖仪市场仍然是由国外一些著名公司的产品所主导,如罗氏(Roche)公司的Glucotrend系列血糖测试仪产品、强生公司的ONETOUCH血糖测试仪、从事医疗器械销售与服务的GMI其血糖仪产品包括BeckmanSynchronCX系列、拜耳(Bayer)公司的AscensiaContour血糖测试仪、雅培(Abbott)公司的PrecisionQID等。这些血糖仪均涉及微量采血,但从这些产品的测试范围、测试时间、采血量、重复性、准确性等指标(见下表)来看,新一代血糖仪以监测速度快、需血量更少、操作简单为追求目标。
二、无创血糖仪
美国已有多家公司致力于研发无创血糖测试仪,根据其工作原理,可分为下列四类:
1.利用皮下间质液中的糖分子,测试血糖值。皮下间质液是一种无色透明液体,血液中的营养成分,包括葡萄糖,经由皮下间质液到达细胞。皮下间质液可以有少量渗出皮肤,这样,就能无创得到皮下间质液样品,测得血糖值。目前利用皮下组织葡萄糖浓度检测的方法所存在的最大问题之一是延时性问题。如果延时时间确实存在的话,那么传感器所测得的结果并不是当前的血糖水平,这就失去了对于高血糖症或低血糖症的即时报警的作用。
2000年Herry等人,在对SpectRx公司的产品研究报告中把延时时间划分为3个部分,即生理作用下葡萄糖从血液传递到皮下组织中的时间;皮下组织间液从真皮层渗出到被葡萄糖传感器采集的时间;葡萄糖传感器的检测反应时间。其中生理作用的延时大约在2~5分钟,而后两者的延时主要与组织液的采集有关。平均的延时时间在15分钟之内。由于血糖仪设定每5分钟的显示测量值一次,因此仍能达到实时检测报警的作用。
2.通过人体对近红外线、中红外线或远红外线的频谱分析,提取血糖值。当用红外线照射人体时,与血糖无关的人体组织,如皮肤、骨骼、肌肉、水等,将吸收大部分红外线,余留少量代表血糖特征的反射或吸收红外线,称为血糖特征频谱信号,可用来提取血糖值。由于近红外方法测量血糖需要时常校正,且测定易受身体因素如水分,脂肪、皮肤、肌肉、骨骼、服用之药物、血色素浓度、体温,及营养状态等而影响光波的吸收。如何分析处理人体不同的组分带来的误差干扰是限制血糖测量精度的主要因素之一,故检测结果仍然难以令人满意。加拿大的CME公司的产品较为成熟,Telemetrix光谱式血糖仪,其大小和外形均类似于一个公文包,其测量精度可达3mmol/L,已经接近了一些微损式血糖仪的测量精度。但这种血糖仪的不足之处是它的尺寸比较大,并且未经过训练者在使用可能会引起误差增大。
3.测试人体的射频阻抗,提取血糖值。当波长较红外线更长的电磁波对人体辐射时,像血糖这种非离子可溶性物质,将吸收一定的电磁波,提取其吸收特征值,理论上可以得到血糖值。但是,体液中还有其他非离子可溶物质,它们也吸收电磁波。因此,如何将血糖的吸收特征值分离及提取,是这种方法的关键。MegneticDiagnotics的Multi-analyteMeter,设计者试图用一种类似磁共振成像原理的装置,对手指、手臂或其他部位采集到的体液,用射频及磁场对体液中的分子进行分析。但目前仅处于试验室研究阶段,公司未宣布何时能进展到临床试验段
4.根据糖尿病人血液中糖化蛋白比例较高这一特征,通过对眼球测试,得到血糖值。
无创血糖测试技术有广阔的市场前景。糖尿病患者希望
获得一种无痛苦、精度可接受的血糖仪,从实施技术看,似乎目前尚未达到完全成熟阶段。尽管有多家公司参与研制,但能被批准上市的,还未出现。
三、连续式血糖检测仪
最早的携带式CGMS由MiniMed公司制造,它在细针头前端加上一个葡萄糖感应器,植入皮下组织,利用所含的糖氧化酶每10s测定皮下组织液氧的消耗或氢氧离子的产生,然后转换成葡萄糖值,每5min纪录一次平均值,每天共有288笔资料,3天后需到医院将资料下载至电脑解读并更换感应器,可测定的范围为40-400mg/dl,它的好处不影响生活起居,可将3天的血糖值作成一连续性的曲线变化,并在注射胰岛素、饮食、运动或其他突出事件时按钮作记录,以弥补一天4-6次血糖检测所无法侦测到的高或低血糖,MiniMed的CGMS已在1999年6月获得美国FDA通过上市,目前它的缺点为无法立即显现血糖值以供病人作适当的处理,且需要回医院下载来解读资料亦相当不方便。CGMS新近发展是结合胰岛素泵,由其所得的血糖值来调节胰岛素的输入量,目前这项试验已将血糖感应器置于狗的血管中而有不错的成果。此外CGMS亦可与升糖素泵结合,当病人发生低血糖时自动给予升糖素,这样就更接近人工胰脏的功能。
四、结论
近年来,微损式、无创式和连续式血糖监测仪如雨后春笋般蓬勃发展,但由于目前其在精确性及稳定性上的问题,使之在临床的使用上仍然无法达到取代传统血糖检测仪。在技术未臻完整之前,微损式自我监测血糖仪作为中间产品仍然占据市场的大部分空间,我们相信随着更多理论研究的进展和实验结论的证实,血糖检测将朝着仪器小型化,功能多样化、智能化,测量精确化、稳定化的方向这将为糖尿病的检验治疗带来革命性的进步。