Кіріспе
Қандағы глюкозаның концентрациясын анықтауға арналған медициналық құрылғы. Глюкометр, сондай-ақ "глюкометр" деп те аталады, бұл қандағы глюкозаның шамамен мөлшерін анықтауға арналған медициналық құрылғы. Ол затқа батырылған глюкоза қағазының жолағы түрінде де болуы мүмкін, оның нәтижесі глюкоза кестесімен салыстырылады. Бұл қант диабеті немесе гипогликемиясы бар адамдар жүргізетін қандағы глюкозаны үйде бақылау (HBGM) сияқты глюкозаны тексерудің маңызды бөлігі болып табылады. Саусақтың ұшын ланцетпен сәл тесіп алғаннан кейін алынған қанның бір тамшысы бір рет қолданылатын сынақ жолағына тамшытылады, құрылғы оны оқып, қандағы глюкоза деңгейін есептейді. Содан кейін құрылғы деңгейді мг/дл немесе ммоль/л бірліктерінде көрсетеді. 1980 жылдан бері 1-ші және 2-ші типті қант диабетін басқарудың басты мақсаты – қандағы глюкоза деңгейін мүмкіндігінше көп уақыт бойы нормаға жақындату, күніне бірнеше рет HBGM арқылы бақылау. Бұл гипергликемияның ұзақ мерзімді салдарының жиілігі мен ауырлығын, сондай-ақ гипогликемияның қысқа мерзімді, өмірге қауіпті салдарының азаюына әкеледі.
A glucose meter, also referred to as a "glucometer", is a medical device for determining the approximate concentration of glucose in the blood. It can also be a strip of glucose paper dipped into a substance and measured to the glucose chart. It is a key element of glucose testing, including home blood glucose monitoring (HBGM) performed by people with diabetes mellitus or hypoglycemia. A small drop of blood, obtained from slightly piercing a fingertip with a lancet, is placed on a disposable test strip that the meter reads and uses to calculate the blood glucose level. The meter then displays the level in units of mg/dL or mmol/L. Since approximately 1980, a primary goal of the management of type 1 diabetes and type 2 diabetes mellitus has been achieving closer to normal levels of glucose in the blood for as much of the time as possible, guided by HBGM several times a day. The benefits include a reduction in the occurrence rate and severity of long term complications from hyperglycemia as well as a reduction in the short term, potentially life threatening complications of hypoglycemia.
Тарих
Лиланд Кларк оттегі электроды туралы алғашқы мақаласын, кейін Кларк электроды деп аталған, 1956 жылғы 15 сәуірде Америка жасанды органдар қоғамының мәжілісінде, тәжірибелік биология жөніндегі федерацияланған қоғамдардың жылдық отырысында ұсынды. 1962 жылы Кларк пен Синциннати балалар ауруханасынан Энн Лайонс алғашқы глюкоза ферменттік электродын жасады. Бұл биосенсор оттегі электродының бетіне жағылған глюкоза оксидазасының (GOx) жұқа қабатына негізделген. Осылайша, нәтиже GOx-тың субстрат глюкозамен ферменттік реакция кезінде тұтынылған оттегі мөлшері болды. Бұл жарияланым өмір ғылымдарындағы ең көп сілтеме жасалған мақалалардың біріне айналды. Осы еңбегі үшін ол, әсіресе қант диабетімен ауыратын науқастар үшін глюкозаны анықтау саласында, биосенсорлардың «әкесі» деп есептеледі. Оның тауар белгісі Bayer-ге тиесілі, ал Accu Chek құрылғысы (Roche-қа тиесілі). Соның салдарынан, бұл брендтер көптеген денсаулық сақтау мамандары үшін бұл өнімнің жалпы атауына айналды. Ұлыбританияда денсаулық сақтау маманы немесе науқас «БМ өлшеу» деп айтуы мүмкін: «Х ханымның БМ көрсеткіші 5», және т.б. BM – қазір Roche компаниясының бөлігі болып табылатын Boehringer Mannheim компаниясы, олар глюкометрде қолдануға арналған «BM test» сынақ таспаларын шығарады. Солтүстік Америкада ауруханалар он жылдан астам уақыт бойы стационарлық диабетті емдеу үшін глюкоза өлшегішін пайдалануға қарсылық көрсетті. Зертхана басшылары зертханалық глюкоза өлшемінің жоғары дәлдігінің дереу қолжетімділіктен артық екенін және глюкоза өлшегішін стационарлық диабетті басқару үшін қолдануға болмайтынын мәлімдеді. Қант диабетімен ауыратын науқастар мен олардың эндокринологтары оны қабылдауға ақырында көндірді. 2-типті қант диабеті үшін үйде глюкозаны тексеру 1-типке қарағанда кешірек қабылданды, ал 2-типті қант диабетіне шалдыққан адамдардың көп бөлігіне үйде глюкозаны тексеру туралы ешқашан нұсқау берілген жоқ. Бұл негізінен денсаулық сақтау органдарының сынақ таспалары мен ланцеттерге кететін шығынды төлегісі келмеуіне байланысты.
Өлшегіш емес сынақ таспалары
Түсін өзгертетін және өлшегішсіз, көзбен оқи алатын тесттік таспалар 1980-жылдардан бері кеңінен қолданылып келеді. Олардың қосымша артықшылығы – ақша үнемдеу үшін ұзындығынан кесіп пайдалануға болатындығы. Сыншылар көзбен оқылатын тесттік таспалар, өлшегішпен тексеруге қарағанда дәл немесе ыңғайлы емес деп санайды. Өндіруші бір ондық разрядқа дейін нақты жауап бермесе де, өнімнің тиімді екенін көрсететін зерттеулер келтірді, олардың пікірінше, қандағы қант деңгейін бақылау үшін мұндай дәлдік қажет емес. Осындай пікірталас Германияда да болды, онда "Glucoflex R" 2-ші типті қант диабетімен ауыратындар үшін қолданылатын таспа болып танылды. Өлшегіштердің дәлдігі артып, медициналық сақтандыру жақсарғаннан кейін, олардың танымалдылығы төмендеді. "Glucoflex R" – Австралиялық National Diagnostic Products компаниясының BM тест таспасына ұқсас баламасы. Оның өлшегіште немесе көзбен оқуға болатын түрлері бар. Бұл таспа Betachek таңбасымен де сатылады. 2009 жылдың 1 мамырында Ұлыбританиядағы Ambe Medical Group дистрибьюторы "Glucoflex R" тест таспасының бағасын NHS үшін шамамен 50%-ға төмендетті. Бұл NHS-ке таспаларға жұмсалатын қаражатты үнемдеуге және мүмкін, жеткізілімге қойылған шектеулерді азайтуға мүмкіндік береді деп күтілді. NHS дереккөздерінің хабарлауынша, жақын арада рецепт бойынша алуға болатын тағы бір арзан, көзбен оқылатын таспа пайда болады.
Ауруханалық глюкоза өлшегіштер
Қазір көп науқасқа арналған арнайы глюкометрлер қолданылады. Олар кеңейтілген сапаны бақылау тіркелімдерін қамтамасыз етеді. Олардың деректерді өңдеу қабілеттері глюкоза нәтижелерін электрондық медициналық карточкаларға және төлемдерді жүзеге асыру үшін зертханалық компьютерлік жүйелерге жіберуге бағытталған.
Құны
Үйдегі қандағы глюкоза деңгейін қадағалау құны тест-жолақтардың бағасынан туындап, айтарлықтай болуы мүмкін. 2006 жылы АҚШ-та тұтынушылар үшін әрбір глюкоза жолақтың құны шамамен 0,35 доллардан 1,00 долларға дейін ауысқан. Өндірушілер көбінесе пайдалы тест-жолақтарды қолдануға ынталандыру үшін глюкометрлерді тегін ұсынады. 1-типті диабетпен ауыратын адамдар инсулин дозасын реттеудің қажеттілігіне байланысты күніне 4-10 рет тексеруден өтуі мүмкін, ал 2-типті диабетпен ауыратындар, әсіресе инсулин қабылдамайтын болса, одан да сирек тексеріледі. Ұлыбританияда, мұнда Ұлттық денсаулық сақтау қызметі (NHS) емдік заттарды, соның ішінде тест-жолақтарды төлейді, ал 2015 жылы NHS қаржыландырған қандағы глюкозаны өздігінен қадағалаудың барлық әдістерінің салыстырмалы тиімділігін зерттеу, бағаның айтарлықтай өзгешелігін көрсетті, оны жаңартқыш глюкометрлердің мүмкіндіктерімен түсіндіру мүмкін емес еді. Зерттеу нәтижесі бойынша, £12 миллион сомасындағы қаражат 42 миллион өздігінен қадағалау қандағы глюкоза тестін жүргізуге жұмсалды, бірақ жүйелер қанағаттанарлық дәлдік стандарттарына сай келмеді. Сондай-ақ, егер NHS жетілдірілген мүмкіндіктері бар баламалы технологиялардан бас тартса, жылына £23.2 миллион үнемдеуге қол жеткізуге болады, бірақ олардың бағасы жоғары. АҚШ-та кейбір глюкометрлерге арналған жалған тест-жолақтардың партиялары табылған, олар заңды өндірушінің техникалық сипаттамаларына сәйкес келмейтін тұрақсыз нәтижелерді көрсетті.
Инвазивті емес өлшегіштер
Жетістікке қол жеткізу үшін әдіс іздеу 1975 жыл шамасында басталды және клиникалық немесе коммерциялық тұрғыдан тиімді өнім табылмағандықтан бүгінге дейін жалғасып келеді. 1999 жылға дейін, FDA тек бір ғана осындай өнімді сатуға рұқсат берген, ол бұзылмаған тері арқылы глюкозаны электрлік түрде тарту әдісіне негізделген. Бірақ, нашар өнімділік және кейбір пайдаланушылардың терісіне зиян келтіруі себептілі, ол қысқа мерзімнен кейін сатылымнан алынып тасталды.
Тұрақты глюкоза өлшегіштер
Тұрақты глюкоза мониторингі жүйелері тері астына орналастырылатын, бір рет қолданылатын сенсордан, сенсорға қосылған беріліс құрылғысынан және өлшемдерді қабылдап, көрсетіп тұратын оқырманнан тұрады. Сенсорды ауыстыру қажет болмайынша, бірнеше күн бойы қолдануға болады. Бұл құрылғылар нақты уақыт режимінде өлшемдерді ұсынады және қандағы глюкоза деңгейін саусақпен тексеру қажеттілігін азайтады. Бір кемшілігі – бұл өлшегіштердің дәлдігі қандағы деңгейге қарағанда кейінірек көрсетілетін интерстициалдық сұйықтықтағы глюкоза деңгейін анықтауға байланысты толыққанды емес. Қандағы глюкозаның үздіксіз мониторингі жүйелері салыстырмалы түрде қымбатқа соқтығады.
Дұрыс
Глюкометрлердің дәлдігі клиникалық жағдайда жиі талқыланатын мәселе. Қан глюкозасын өлшеуіштер Халықаралық Стандарттау Ұйымының (ISO) белгілеген дәлдік стандарттарына сай болуы керек. ISO 15197 стандартына сәйкес, қан глюкозасын өлшеуіштер 100 мг/дл жоғары концентрациядағы жағдайда нәтижелердің кемінде 95% зертханалық стандарттан ±15% аспауы тиіс, ал 100 мг/дл төмен концентрацияда ±15 мг/дл шегінде болуы керек. Дегенмен, сынақ нәтижесінің дәлдігіне әсер ететін түрлі факторлар бар. Әртүрлі өлшегіштердің дәлдігіне әсер ететін факторларға өлшегішті калибрлеу, қоршаған ортаның температурасы, сынақ таспасын сүрту үшін қолданылатын қысым (қажет болған жағдайда), қан үлгісінің көлемі мен сапасы, қандағы кейбір заттардың (мысалы, аскорбин қышқылының) жоғары деңгейі, гематокрит, өлшегіштегі ластану, ылғал және сынақ таспаларының жарамдылық мерзімі толуы жатады. Модельдердің осы факторларға сезімталдығы және қате туралы хабарламалар арқылы қате нәтижелерді болдырмау немесе ескерту қабілеті әртүрлі. Кларк қателік торы көрсеткіштердің дәлдігін талдау және оларды көрсетудің кең таралған тәсілі болды, нәтижелердің емдеуге қатысты салдары ескерілді. Соңғы кезде Кларк қателік торының жетілдірілген нұсқасы қолданысқа енді, ол Бірлескен қателік торы деп аталады. Ескі қан глюкозасын өлшеуіштерді көбінесе қолданылатын сынақ таспаларының партиясымен «кодтау» қажет, әйтпесе калибрлеудің болмауынан өлшегіштің дәлдігі төмендеуі мүмкін.
Болашақ
АҚШ FDA мақұлдаған бір инвазивті емес глюкометр бар: Cygnus Inc. компаниясы жасаған GlucoWatch G2 Biographer. Бұл құрылғы білекке кигізіледі және дене сұйықтығын сынақ үшін алу үшін электр өрістерін пайдаланады. Құрылғы дәстүрлі қандағы қант деңгейін бақылауды алмастырмайды. Бір шектеуі – GlucoWatch өлшеу орнындағы терге төтеп бере алмайды. Өлшеуді қайта бастамас бұрын тердің кебуіне рұқсат етілуі керек. Осы және басқа да шектеулерге байланысты бұл өнім енді нарықта жоқ. Жақын инфрақызыл (NIR) спектроскопиялық әдістер арқылы, денеден тыс өлшеу құрылғыларымен инвазивті емес қандағы глюкозаны өлшеудің нарыққа енгізілуі сәтті болмады, себебі құрылғылар дене тіндеріндегі қантты, қан сұйықтығындағы қантты емес өлшейді. Қандағы глюкозаны анықтау үшін, мысалы, инфрақызыл сәуленің өлшеу сәулесі тінді тесіп өтіп, қандағы глюкоза деңгейін өлшеуі керек. Қазіргі уақытта үш CGMS (үзіліссіз глюкоза мониторингі жүйесі) қолжетімді. Біріншісі – Medtronic компаниясының Minimed Paradigm RTS, ол шамамен төрттен бір бөлігінің мөлшеріндегі кішкентай бергішке бекітілген тері астындағы зондпен жабдықталған. Бұл зонд интерстициалдық глюкоза деңгейін әр бес минут сайын пейджер сияқты кішкентай қабылдағышқа жібереді. Dexcom жүйесі – АҚШ-та екі буынмен қолжетімді: G4 және G5 (2016 жылдың 1 тоқсаны). Бұл гиподермалық зонд, кішкентай бергішпен жабдықталған. Қабылдағыш ұялы телефондай үлкен және бергіштен жиырма футқа дейін жұмыс істей алады. Dexcom G4 радиожиілік арқылы деректерді жібереді және арнайы қабылдағышты қажет етеді. G5 нұсқасы деректерді беру үшін Bluetooth төмен энергиясын пайдаланады және деректерді тікелей үйлесімді ұялы телефонға жібере алады. Қазіргі уақытта Apple-дің iPhone және Android құрылғыларын қабылдағыш ретінде пайдалануға болады. Екі сағаттық калибрлеуден кейін, мониторинг бір аптаға дейін бес минут сайын тіркеледі. Пайдаланушы жоғары және төмен глюкоза дабылын орната алады. Қолжетімді үшінші CGMS – Abbott Laboratories компаниясының FreeStyle Navigator жүйесі. Қазіргі уақытта глюкометр, инсулин сорғысы және білектегі контроллерден тұратын біріктірілген емдеу жүйесін әзірлеу жұмыстары жүргізілуде, сондай-ақ глюкометрді ұялы телефонмен біріктіруге бағытталған жұмыстар да жүргізілуде. Сынақ жолақтары өндірушіге ғана тән және тек одан ғана алуға болады (сақтандыру қарастырылмаған). Бұл «Глюгофондар» қазіргі уақытта үш түрде ұсынылады: iPhone үшін донгл ретінде, LG UX5000, VX5200 және LX350 ұялы телефондарына қосымша жиынтық ретінде, сондай-ақ Motorola Razr ұялы телефонына қосымша жиынтық ретінде. АҚШ-та бұл AT&T және Verizon провайдерлерімен ғана шектеледі. Осыған ұқсас жүйелер Финляндияда ұзақ уақыт бойы сынақтан өтті. Жасушалық деректер байланысы технологиясындағы соңғы жетістіктер жасушалық деректерді беру мүмкіндігін тікелей біріктіретін глюкоза өлшегіштерді дамытуға мүмкіндік берді, бұл пайдаланушыға глюкоза деректерін медициналық қызметкерге жіберуге және глюкоза өлшегіш экранында одан тікелей кеңес алуға мүмкіндік береді. Telcare, Inc. компаниясының алғашқы осындай құрылғысы 2010 жылы CTIA International Wireless Expo көрмесінде көрсетілді және E Tech жүлдесін жеңіп алды. Бұл құрылғы АҚШ-та және халықаралық деңгейде клиникалық сынақтан өтті. 2014 жылдың басында Google глюкоза деңгейін бақылайтын және глюкоза деңгейі белгілі бір шектерден асып кеткен кезде пайдаланушыларды ескертетін контактты линзалардың прототиптерін сынап жатқанын хабарлады. Apple компаниясы абсорбциялық спектроскопия арқылы, сондай-ақ электронды құрылғыларында дем алынған ауаны талдау арқылы қандағы қант деңгейін анықтау әдістерін патенттеген.
Технология
Көптеген глюкометрлер глюкозаны глюкозооксидаза (кейде GOx деп аталады) катализдейтін глюконолактонаның тотығуын қолданады. Басқалары глюкоза-дегидрогеназа (GDH) арқылы катализделген ұқсас реакцияны пайдаланады. Бұл глюкозооксидазаға қарағанда жоғары сезімталдыққа ие, бірақ басқа заттармен болатын араласу реакцияларына көбірек бейім. Бірінші буын құрылғылары қазіргі уақытта зәрдегі глюкозаны анықтау үшін қолданылатын тест-жолақтардағы колориметриялық реакцияға негізделген. Глюкозооксидазадан басқа, тест жиынтығында бензидин туындысы бар, ол тотығу реакциясында түзілген сутек пероксидімен көк түсті полимерге тотығады. Бұл әдістің кемшілігі – тест-жолақты нақты белгілі уақыттан кейін дамыту қажет (қанды жуу қажет), ал өлшегішті жиі калибрлеу керек. Көптеген қазіргі глюкометрлер электрохимиялық әдісті қолданады. Тест-жолақтарында қанның белгілі бір мөлшерін сіңіретін капилляр бар. Қандағы глюкоза глюкозооксидаза (немесе дегидрогеназа) бар ферменттік электродпен әрекеттеседі. Фермент ферроцианид ионы, ферроцен туындысы немесе осмий бипиридил кешені сияқты медиатор реагентінің артық мөлшерімен қайта тотықтырылады. Медиатор электродтағы реакция арқылы қайта тотықтырылады, бұл электр тогын тудырады. Медиатордың ұзақ уақыт бойы жұмыс істеуі үшін, ол тотыққан және тотықпаған күйінде тұрақты болуы керек. Бұл ферменттен белсенді орынға электрондарды үздіксіз тасымалдауға мүмкіндік береді. Осмоға негізделген полипиридилдік редокс кешендері мен полимерлер тотыққан және тотықпаған формаларындағы тұрақтылығы, редокс потенциалын реттеу мүмкіндігі, коиммобилизацияның қарапайымдығы және төмен потенциалдарда жұмыс істеу қабілетіне байланысты медиаторлар ретінде тартымды кандидаттар болып табылады. Электрод арқылы өтетін жалпы заряд ферментпен реакцияға түскен қандағы глюкоза мөлшеріне пропорционалды. Кулометриялық әдіс – бұл уақыт аралығында глюкозаның тотығу реакциясынан туындаған жалпы заряд мөлшерін өлшеу әдісі. Кейбір өлшегіштер амперметриялық әдісті қолданады және глюкоза реакциясымен белгілі бір уақытта туындаған электр тогын өлшейді. Бұл бір допты лақтырып, оның белгілі бір уақыттағы жылдамдығын пайдаланып, оның қаншалықты күшпен лақтырылғанын бағауға ұқсас. Кулометриялық әдіс өзгермелі сынақ уақытын қарастырады, ал амперметриялық әдісті қолданатын өлшегіштің сынақ уақыты әрқашан тұрақты болады. Екі әдіс те бастапқы қан үлгісіндегі глюкоза концентрациясын бағалауға мүмкіндік береді. Диабеттік кетоацидозды (ДКА) анықтау үшін коммерциялық тест-жолақтарында да осы принцип қолданылады. Бұл тест-жолақтарында глюкозаны тотықтырғыш фермент орнына бета-гидроксибутират дегидрогеназа ферменті қолданылады және ұзаққа созылған гипергликемиядан туындайтын кейбір асқынуларды анықтауға және емдеуге көмектеседі. Қандағы алкогольді анықтау сенсорларын осы әдіспен, бірақ алкоголь дегидрогеназа ферменттерін пайдаланып сынап, патенттеуге тырысты, бірақ олар әлі коммерциялық жолмен әзірленбеді.
Гипогликемияға арналған метрді қолдану
Қандағы глюкозаны дереу өлшеудің көрінетін құндылығы гипогликемия (қандағы қанттың төмендеуі) үшін гипергликемияға (қандағы қанттың жоғарылауы) қарағанда жоғары болғанымен, глюкометрлердің тиімділігі төмен. Басты мәселелер – дәлдік және жалған оң және жалған теріс нәтижелердің арақатынасы. ±15% дәлсіздік жоғары глюкоза деңгейі үшін, төмен деңгейге қарағанда аз мәселе тудырады. 200 мг/дл глюкоза деңгейін 260 мг/дл-мен (яғни «шынайы» глюкозаның 230±15%) басқаруда айтарлықтай айырмашылық жоқ, бірақ төмен глюкоза концентрациясындағы ±15% қателік маржасы глюкозаны басқару тұрғысынан үлкен беймаздыққа әкеледі. Бұл нақты емес мәліметтердің себебі, қант диабеті бар және жоқ адамдар арасындағы жалған оң және жалған теріс нәтижелердің болу ықтималдығымен байланысты. 1-ші типті диабетпен ауыратын адамдарда әдетте глюкоза деңгейінің ауқымы кеңірек болады, глюкоза деңгейінің жоғарылауы жиі 40-тан 500 мг/дл-ге дейін (2,2-ден 28 ммоль/л-ге дейін) жетеді. Егер олардың әдеттегі гипогликемиялық белгілері 50 немесе 70 (2,8 немесе 3,9 ммоль/л) көрсеткішін көрсететін болса, нәтиже «шынайы оң» екеніне күмән туғызбайды және «жалған оң» болған жағдайда да зиян келтірмейді. Алайда, гипогликемияның байқаılmazдығы, гипогликемиямен байланысты автономды жеткіліксіздік (HAAF) және гипогликемияға қарсы реттеу механизмінің бұзылуы 1-ші типті қант диабетімен ауыратын науқастарда төмен деңгейлерде жоғары сенімділік қажеттігін өте шұғыл етеді, ал бұл аурудың жиі кездесетін түрі – 2-ші типті қант диабетімен ауыратын науқастарда мұндай мәселе сирек кездеседі. Керісінше, диабетке шалдықпаған адамдарда гипогликемия белгілері эпизодтық түрде пайда болуы мүмкін, бірақ оларда жалған оң нәтижелердің саны шынайы оң нәтижелерден әлдеқайда көп болуы мүмкін, сондықтан глюкометр гипогликемия диагнозын қою үшін жеткілікті дәлдікке ие емес. Глюкометр кейде гипогликемияның ауыр түрлерін (мысалы, туа біткен гиперінсулинизмді) бақылау кезінде ораза кезіндегі орташа глюкоза деңгейінің 70 мг/дл-ден жоғары (3,9 ммоль/л) болатынын қамтамасыз ету үшін пайдалы болуы мүмкін.