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血糖仪走向便捷化,背后的技术你知道吗?

2021-01-21   04●大视野   中国医药报  

□ 孙凯

对糖尿病患者而言,随时监测血糖十分必要。1974年,德国宝林曼公司(后被罗氏公司收购)设计出第一代血糖仪——Reflomat。多年来,经过技术的不断发展,市场上已出现众多快速微创的血糖检测仪器。

常规血糖检测技术不断改进

血糖仪大多通过一次性针刺采集指尖毛细血管全血进行测量,具有携带方便、需血量少、测量时间较短等特点。常规血糖仪主要采用偶联比色法、电化学测试法等方法进行血糖检测。

偶联比色法

该方法的原理是利用葡萄糖氧化酶等催化葡萄糖氧化产生过氧化氢,在过氧化物酶存在的情况下,过氧化氢将还原型色原氧化为氧化型色原,再根据色原吸光强度的变化,计算血液中的葡萄糖含量。

电化学测试法

目前市场主流的血糖仪大多基于电化学法对血糖进行检测。此类仪器的血糖试纸电极表面固定有葡萄糖氧化酶(GOD)/葡萄糖脱氢酶(GDH)及导电介质。血液通过进血槽反应区后,其中的血糖与试纸反应区电极上的 GOD/GDH 反应产生电子,电子被导电介质传递给电极,在电压驱动下,流经电极的电流发生变化。电流的强度与葡萄糖浓度存在线性关系,进而可计算出血液中葡萄糖的含量。

血糖仪测量准确性、精确性相关指标在国际上遵循的标准是ISO 15197-2003,在国内执行的标准是 GB/T 19634-2005。指尖毛细血管血糖测试时,血样的氧气浓度、pH、内源性和外源性药物干扰,测试时的温度、湿度和海拔高度及操作者操作熟练度等因素都会对测量结果产生影响。一般认为,血糖浓度不同,血糖仪的测试结果与实验室血浆测试结果的可接受误差也不同:高浓度时在20%以内,低浓度时在0.75mmol以内都是可接受的。

随着技术的不断发展,各个厂家也在不断对电化学血糖仪进行技术改进,旨在以更短的检测时间、更少的检测血量、更稳定的酶介电物质系统、更高的抗干扰性,提高相关结果的分析互动性。如开发血糖结果记录与分析软件系统,对可能存在的血糖风险进行预警。

近年来,“云血糖”概念被提出,用户将相关测试数据通过血糖仪上传到厂家的云服务器,进而可以获得健康专家的远程指导。

无创血糖检测为患者减轻负担

糖尿病患者每天需多次测量血糖,面临较大的手指创伤和心理负担。近年来,多种无创血糖检测技术问世,为患者带来更多便利。此类血糖仪主要采用红外光谱法、皮下间质液糖分测量法、眼底视网膜图像等技术。

近红外光谱法

许多生物组织在近红外区具有独特的吸光性,部分代表血糖特征的反射或吸收红外线被称为血糖特征频谱信号,可用于血糖值测定。虽然部分有机分子,如肌红蛋白、血红蛋白、细胞色素在近红外区也呈现微弱的透过特性,获取血糖信息面临较多的干扰因素,难度很大,但随着仪器硬件的改进及统计分析技术的发展,在众多干扰因素中提取血糖信息成为可能。不过即便如此,由于人体水分、皮肤、脂肪、体温、血色素等条件都会影响血糖对光波的吸收特征,因此,近红外方法的测试结果还需要利用微创测试结果进行矫正。

皮下组织液糖分测量法

皮下组织液是一种无色透明液体,细胞浸润在组织液中,细胞中的葡萄糖分子可与组织液进行物质交换。检测皮下组织液中的葡萄糖浓度,即可获得血糖值。该方法通过检测皮下组织液中的葡萄糖浓度,并将葡萄糖浓度转换成数字信号发送给血糖仪。目前大部分植入及无创血糖仪采用此种方法。

无创扫描眼底图像可提前判定糖尿病

糖尿病视网膜病变的主要致病原因是糖尿病患者胰岛素等激素及细胞代谢异常,引起眼底组织、神经及血管微循环改变,造成眼的营养和视功能损坏。该技术基于数字化眼底相机,能通过控制软件实现图像数据在电脑上的即时查看,并将其便捷地处理、打印、保存并传输至远程位置,还能与医院现有的影像归档和通信系统(PACS)及医院信息系统(HIS)连接,为及时预防和准确排查糖尿病提供便利。近年来,基于数字化的影像链是人工智能医疗器械公司立项较多的项目。

连续无创检测将成趋势

血糖的日常监测常常要求患者每日进行多次测量,特别是患I型糖尿病需要注射胰岛素的患者,需要每日测量7次毛细血管血糖值以反映血糖的基本变化趋势。多次测量给测试者和被测试者都带来很大的不便,而且点测量也难以准确反映血糖的具体变化。动态血糖监测系统的出现较好地解决了这一问题。

目前,动态血糖监测系统主要采用皮下动态血糖监测系统,可在一定周期内持续监测血糖。大多数动态血糖监测系统并非直接测量血液中的血糖,因此患者佩戴记录仪器期间,最好输入指尖血糖值进行矫正,确保传感器探头获取数值准确,同时输入影响血糖值的事件,如饮食、运动、服用药物等信息,一段时间后取出信息提取装置,并通过计算机软件分析该段时间内的血糖变化趋势。

与传统血糖仪相比,动态血糖仪可以记录海量血糖值,得到血糖动态变化信息,因此可以找出患者血糖的波动规律,特别是对发现无症状低血糖具有非常重要的意义。虽然短期受制于技术原因不能全面推广,但长期看来,连续无创检测将是大势所趋。


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